柵格數(shù)據(jù)的存儲方法或格式數(shù)字高程模型實(shí)用教案

1、會計(jì)學(xué)1柵格數(shù)據(jù)的存儲柵格數(shù)據(jù)的存儲(cn ch)方法或格式數(shù)字方法或格式數(shù)字高程模型高程模型第一頁，共32頁。 矢量數(shù)據(jù)模型用點(diǎn)、線、面來表示空間要素，對有確定位置的離散要素矢量數(shù)據(jù)模型用點(diǎn)、線、面來表示空間要素，對有確定位置的離散要素較為理想，對連續(xù)較為理想，對連續(xù)(linx)(linx)變化數(shù)據(jù)的表示不很理想。對連續(xù)變化數(shù)據(jù)的表示不很理想。對連續(xù)(linx)(linx)變化的數(shù)據(jù)（如海拔、降水量、土壤侵蝕等）較好的選擇是柵格數(shù)據(jù)模變化的數(shù)據(jù)（如海拔、降水量、土壤侵蝕等）較好的選擇是柵格數(shù)據(jù)模型。型。第一節(jié)第一節(jié) 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型(mxng)(mxng)要素要素30年來，柵格數(shù)據(jù)模

2、型沒有變化，用規(guī)則年來，柵格數(shù)據(jù)模型沒有變化，用規(guī)則(guz)的格網(wǎng)單元表示。的格網(wǎng)單元表示。 柵格數(shù)據(jù)模型包括柵格數(shù)據(jù)模型包括數(shù)字高程數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)字高程數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像、數(shù)字正射影像、掃描地圖和圖影像、數(shù)字正射影像、掃描地圖和圖形文件形文件等。等。第1頁/共32頁第二頁，共32頁。柵格由行、列、像元（像素）組成柵格由行、列、像元（像素）組成起始點(diǎn)（格網(wǎng)單元地址）起始點(diǎn)（格網(wǎng)單元地址）- 左上角左上角Rows 行行 用用 y 坐標(biāo)坐標(biāo) Columns 列列 用用 x 坐標(biāo)坐標(biāo)柵格中每個(gè)像元由其行、列位置明確定義，用像元值表示空間柵格中每個(gè)像元由其行、列位置明確定義，用像元值表示空間對象的類型、等

3、級對象的類型、等級(dngj)等特征，且每個(gè)像元具有一個(gè)像元等特征，且每個(gè)像元具有一個(gè)像元值。值。Real worldGrid點(diǎn)點(diǎn)線線面面Value=0=1=2=3行行列列第2頁/共32頁第三頁，共32頁。 像元的大小像元的大小(dxio)(dxio)決定了柵格數(shù)據(jù)模型的分辨率決定了柵格數(shù)據(jù)模型的分辨率Resolution Resolution 。 柵格數(shù)據(jù)中柵格像元尺寸越小，分辨率越高。柵格數(shù)據(jù)中柵格像元尺寸越小，分辨率越高。1、柵格像元大小、柵格像元大小(dxio)的確定：的確定：u像元太大，忽略像元太大，忽略(hl)較小圖斑，造成信息丟失，無法表示精確位較小圖斑，造成信息丟失，無法表示精

4、確位置。置。u像元越小，分辨率愈高，數(shù)據(jù)量愈大（按分辨率的平方指數(shù)增加）像元越小，分辨率愈高，數(shù)據(jù)量愈大（按分辨率的平方指數(shù)增加），計(jì)算成本就越高，處理速度越慢。，計(jì)算成本就越高，處理速度越慢。第3頁/共32頁第四頁，共32頁。2、柵格像元屬性、柵格像元屬性(shxng)值的確定：值的確定： 當(dāng)一個(gè)柵格像元內(nèi)有多個(gè)可選屬性值時(shí)，按一定方法來確定當(dāng)一個(gè)柵格像元內(nèi)有多個(gè)可選屬性值時(shí)，按一定方法來確定柵格屬性值。柵格屬性值。1、中心點(diǎn)法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。、中心點(diǎn)法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。 2、面積占優(yōu)法：柵格單元屬性值為面積最大者，常用于分類、面積占優(yōu)法：柵

5、格單元屬性值為面積最大者，常用于分類(fn li)較細(xì)，地理類別圖斑較小時(shí)。較細(xì)，地理類別圖斑較小時(shí)。3、重要性法：定義屬性類型的重要級別，取重要的屬性值為柵、重要性法：定義屬性類型的重要級別，取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素。格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素。 參見參見(cnjin)P68注釋欄注釋欄4.1第4頁/共32頁第五頁，共32頁。A.OBC中心中心點(diǎn)法點(diǎn)法重要性法重要性法面積面積(min j)占優(yōu)占優(yōu)法法柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中混合柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中混合(hnh)像元的處理像元的處理中心中心點(diǎn)法點(diǎn)法重要性重要性法法第5頁/共32頁第六頁，共32頁。3、柵格波

6、段、柵格波段(bdun)Single band (elevations) 單波段(bdun)（每個(gè)像元只有一個(gè)像元值） 高程柵格Multiband (satellite images) 多波段(bdun)（每個(gè)像元與一個(gè)以上像元值相關(guān)聯(lián)） 衛(wèi)星影像第6頁/共32頁第七頁，共32頁。 衛(wèi)星影像衛(wèi)星影像 數(shù)字高程數(shù)字高程(gochng)(gochng)模型模型 數(shù)字正射影像數(shù)字正射影像 二值掃描文件二值掃描文件 數(shù)字柵格圖數(shù)字柵格圖 圖形文件圖形文件 特定特定GISGIS軟件中的柵格數(shù)據(jù)軟件中的柵格數(shù)據(jù)第二節(jié)第二節(jié) 柵格數(shù)據(jù)類型柵格數(shù)據(jù)類型(lixng)(lixng)所有所有(suyu)的數(shù)據(jù)類型

7、都具有柵格數(shù)據(jù)模型的相同基的數(shù)據(jù)類型都具有柵格數(shù)據(jù)模型的相同基本要素本要素第7頁/共32頁第八頁，共32頁。1、衛(wèi)星、衛(wèi)星(wixng)影像影像 Satellite Imagery 遙感遙感(yogn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù) Remotely sensed satellite data 空間分辨率空間分辨率 與地面像元大小相關(guān)與地面像元大小相關(guān) 像素值就是亮度值像素值就是亮度值表示從地球表面反射或發(fā)射的光能表示從地球表面反射或發(fā)射的光能第8頁/共32頁第九頁，共32頁。 Landsat 陸地衛(wèi)星 Terra spacecraft (ASTER) 高級星載熱發(fā)射與反射輻射計(jì) AVHRR and oth

8、er weather satellites 高級甚高分辨率輻射計(jì)和其它(qt)氣象衛(wèi)星 SPOT 地球觀測衛(wèi)星 IKONOS 高空分辨率陸地衛(wèi)星 QuickBird 快鳥（載有高分辨率傳感器）第9頁/共32頁第十頁，共32頁。2、 數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)高程模型高程模型 Digital Elevation Models (DEMs)USGS的數(shù)字(shz)高程模型 非USGS的數(shù)字(shz)高程模型全球數(shù)字(shz)高程模型數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型(mxng)由等間隔海拔數(shù)據(jù)的排列組成。由等間隔海拔數(shù)據(jù)的排列組成。USGS（美國地質(zhì)調(diào)查局）的（美國地質(zhì)調(diào)查局）的DEM7.5 分分, 30 分分,

9、1度度, 15分分第10頁/共32頁第十一頁，共32頁。非非USGS的數(shù)字高程的數(shù)字高程(gochng)模型模型立體測圖儀，具有重疊區(qū)的航片從衛(wèi)星影像生產(chǎn)數(shù)字高程(gochng)模型雷達(dá)，激光測速儀 Radar，LIDAR DEM數(shù)據(jù)(shj)LIDAR數(shù)據(jù)第11頁/共32頁第十二頁，共32頁。由航片或其他遙感數(shù)據(jù)而得由航片或其他遙感數(shù)據(jù)而得的數(shù)字化影像。的數(shù)字化影像。由于照相機(jī)鏡頭傾斜和地形由于照相機(jī)鏡頭傾斜和地形起伏引起的位移已被消除起伏引起的位移已被消除(xioch)，可與地形圖和，可與地形圖和其他地圖配準(zhǔn)。其他地圖配準(zhǔn)。3、 數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)正射影像正射影像 Digital Orth

10、ophoto Quad (DOQ)USGS 1m 黑白(hibi)數(shù)字正射影像第12頁/共32頁第十三頁，共32頁。4、 二值掃描二值掃描(somio)文件文件 Bi-Level Scanned Files含數(shù)值含數(shù)值(shz)1或或0的掃描的掃描圖像圖像常用于進(jìn)行數(shù)字化常用于進(jìn)行數(shù)字化第13頁/共32頁第十四頁，共32頁。5、 數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)柵格圖柵格圖 Digital Raster Graph (DRG) 地形圖的掃描地形圖的掃描(somio)圖像圖像第14頁/共32頁第十五頁，共32頁。6、 圖形文件圖形文件地圖、照片和影像地圖、照片和影像(yn xin)可存儲為圖形文件可存儲為圖形

11、文件 如如TIFF、JPEG、GIF等等7、 特定特定(tdng)GIS軟件的柵格數(shù)據(jù)軟件的柵格數(shù)據(jù)GIS軟件包使用軟件包使用(shyng)從從DEM、衛(wèi)星影像、掃描圖、衛(wèi)星影像、掃描圖像、圖形文件導(dǎo)入的柵格數(shù)據(jù)，或從矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而像、圖形文件導(dǎo)入的柵格數(shù)據(jù)，或從矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來來第15頁/共32頁第十六頁，共32頁。 逐個(gè)像元編碼逐個(gè)像元編碼 Cell-by-cell encoding 柵格數(shù)據(jù)存為矩陣，逐行記錄代碼數(shù)據(jù)。柵格數(shù)據(jù)存為矩陣，逐行記錄代碼數(shù)據(jù)。 特點(diǎn)：最直觀、最基本特點(diǎn)：最直觀、最基本(jbn)的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進(jìn)行任的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進(jìn)行任何壓縮數(shù)據(jù)處理。何壓縮數(shù)據(jù)處理。

12、第三節(jié)第三節(jié) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(jigu)柵格數(shù)據(jù)的存儲方法或格式柵格數(shù)據(jù)的存儲方法或格式 數(shù)字高程模型、衛(wèi)星影像采用此方法存儲數(shù)據(jù)數(shù)字高程模型、衛(wèi)星影像采用此方法存儲數(shù)據(jù)第16頁/共32頁第十七頁，共32頁。442225555555557777 行行1：2255 行行2：2755 行行3：7775 行行4：5555第17頁/共32頁第十八頁，共32頁。第18頁/共32頁第十九頁，共32頁。 游程游程(yu chn)編碼編碼 Run-Length Encoding（RLE） 柵格數(shù)據(jù)相鄰柵格數(shù)據(jù)相鄰(xin ln)單元之間存在著相似性即

13、許多重復(fù)格網(wǎng)值時(shí)用單元之間存在著相似性即許多重復(fù)格網(wǎng)值時(shí)用特點(diǎn)特點(diǎn)(tdin)(tdin)： 在柵格壓縮時(shí)，數(shù)據(jù)量不會明顯增加，壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解在柵格壓縮時(shí)，數(shù)據(jù)量不會明顯增加，壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運(yùn)算簡單，且易于檢索、疊加、合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。碼運(yùn)算簡單，且易于檢索、疊加、合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。 二值掃描文件常用此方法存儲數(shù)據(jù)二值掃描文件常用此方法存儲數(shù)據(jù)第19頁/共32頁第二十頁，共32頁。第20頁/共32頁第二十一頁，共32頁。基本思想：基本思想： 將一幅柵格數(shù)據(jù)層或圖像等分為四部分，逐塊檢將一幅柵格數(shù)據(jù)層或圖像

14、等分為四部分，逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值（或灰度）；如果某個(gè)子區(qū)的所有查其格網(wǎng)屬性值（或灰度）；如果某個(gè)子區(qū)的所有格網(wǎng)值都具有相同的值，則這個(gè)子區(qū)就不再繼續(xù)分格網(wǎng)值都具有相同的值，則這個(gè)子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則還要把這個(gè)子區(qū)再分割成四個(gè)子區(qū)；這樣割，否則還要把這個(gè)子區(qū)再分割成四個(gè)子區(qū)；這樣依次地分割，直到依次地分割，直到(zhdo)每個(gè)子塊都只含有相同的每個(gè)子塊都只含有相同的屬性值或灰度為止。屬性值或灰度為止。 最后得到一顆四分叉的倒立樹。最后得到一顆四分叉的倒立樹。 四叉樹四叉樹 Quad Tree將格網(wǎng)分成象限將格網(wǎng)分成象限(xingxin)層次層次AAAAABBBAABBAABB第21頁/共3

15、2頁第二十二頁，共32頁。只記錄葉結(jié)點(diǎn)的位置，深度（節(jié)點(diǎn)所在只記錄葉結(jié)點(diǎn)的位置，深度（節(jié)點(diǎn)所在(suzi)層數(shù)）和屬性。層數(shù)）和屬性。 地址碼地址碼/定位碼定位碼/Morton碼碼 （四進(jìn)制或十進(jìn)制）（四進(jìn)制或十進(jìn)制）線性四叉樹線性四叉樹 四叉樹可有效地存儲面狀數(shù)據(jù)，尤其是僅包含少數(shù)四叉樹可有效地存儲面狀數(shù)據(jù)，尤其是僅包含少數(shù)(shosh)類別時(shí)；類別時(shí)； 四叉樹是一種有效的空間檢索方法。四叉樹是一種有效的空間檢索方法。第22頁/共32頁第二十三頁，共32頁。四進(jìn)制四進(jìn)制Morton碼碼:四叉樹從上而下形成，由四叉樹從上而下形成，由葉葉結(jié)點(diǎn)找結(jié)點(diǎn)找Morton碼。碼。每分割一次，增加一位數(shù)每分

16、割一次，增加一位數(shù)字，大分割在前，小分割字，大分割在前，小分割在后。所以，碼的位數(shù)表在后。所以，碼的位數(shù)表示示(biosh)分割的次數(shù)。分割的次數(shù)。每一個(gè)位均是不大于每一個(gè)位均是不大于3的的四進(jìn)制數(shù)，表達(dá)位置。四進(jìn)制數(shù)，表達(dá)位置。由由Morton碼找出四叉樹葉碼找出四叉樹葉結(jié)點(diǎn)的具體位置。結(jié)點(diǎn)的具體位置。0312象限編碼象限編碼第23頁/共32頁第二十四頁，共32頁。關(guān)于柵格數(shù)據(jù)的信息關(guān)于柵格數(shù)據(jù)的信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、區(qū)域數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、區(qū)域(qy)范圍、格網(wǎng)單元大小、光譜波段數(shù)，每一像范圍、格網(wǎng)單元大小、光譜波段數(shù)，每一像元的比特?cái)?shù)元的比特?cái)?shù)也包括統(tǒng)計(jì)文件、色彩文件等也包括統(tǒng)計(jì)文件、色彩文件等 頭文件頭

17、文件第24頁/共32頁第二十五頁，共32頁。 數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊的格式以減少存儲空間的一項(xiàng)技術(shù)。分?jǐn)?shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊的格式以減少存儲空間的一項(xiàng)技術(shù)。分為：為：無損壓縮：在編碼無損壓縮：在編碼(bin m)(bin m)過程中信息沒有丟失，經(jīng)過解碼可恢復(fù)原有的信過程中信息沒有丟失，經(jīng)過解碼可恢復(fù)原有的信息。息。常用來分析或產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)常用來分析或產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)有損壓縮：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼有損壓縮：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼(bin m)(bin m)中損失一些認(rèn)為不太重要中損失一些認(rèn)為不太重要的信息，解碼后，這部分信息無法恢復(fù)。的信息，解碼后，這部分信息無法恢復(fù)。常用于

18、背景影像處理而不是分常用于背景影像處理而不是分析析第四節(jié)第四節(jié) 柵格數(shù)據(jù)壓縮柵格數(shù)據(jù)壓縮(y su)(y su)第25頁/共32頁第二十六頁，共32頁。第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(shj)(shj)轉(zhuǎn)換與綜轉(zhuǎn)換與綜合合柵格化柵格化Rasterization 矢量矢量(shling)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)矢量矢量(shling)化化Vectorization 柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量(shling)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)第26頁/共32頁第二十七頁，共32頁。與矢量化相比，較簡單與矢量化相比，較簡單步驟：步驟：1）建立）建立(jinl)像元大小的格網(wǎng)，并將所有像元的初始值賦為像元大小的格

19、網(wǎng)，并將所有像元的初始值賦為0；2）改變格網(wǎng)單元值）改變格網(wǎng)單元值3）填充多邊形輪廓線的內(nèi)部）填充多邊形輪廓線的內(nèi)部 柵格化柵格化第27頁/共32頁第二十八頁，共32頁。三個(gè)基本要素：三個(gè)基本要素：柵格線的細(xì)化柵格線的細(xì)化最好細(xì)化到只占據(jù)一個(gè)像元寬度最好細(xì)化到只占據(jù)一個(gè)像元寬度矢量矢量(shling)線提取線提取決定獨(dú)立線段的起、止點(diǎn)的過程決定獨(dú)立線段的起、止點(diǎn)的過程拓?fù)潢P(guān)系重建拓?fù)潢P(guān)系重建將柵格圖像中提取出來的線條連接，及顯示數(shù)將柵格圖像中提取出來的線條連接，及顯示數(shù)字化錯誤。字化錯誤。 矢量化矢量化第28頁/共32頁第二十九頁，共32頁。 柵格與矢量數(shù)據(jù)柵格與矢量數(shù)據(jù)(shj)的綜合的綜合

20、使用柵格影像作為顯示背景二值掃描文件用于現(xiàn)狀或面狀要素的屏幕數(shù)字化數(shù)字高程(gochng)模型用作提取等高線等地形特征矢量數(shù)據(jù)作為處理衛(wèi)星影像的輔助信息第29頁/共32頁第三十頁，共32頁。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，冗余度小，數(shù)據(jù)量??；、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，冗余度小，數(shù)據(jù)量??；2、空間拓?fù)潢P(guān)系清晰，易于網(wǎng)絡(luò)分析；、空間拓?fù)潢P(guān)系清晰，易于網(wǎng)絡(luò)分析；3、面向?qū)ο竽繕?biāo)的，不僅能表達(dá)屬性編碼，而、面向?qū)ο竽繕?biāo)的，不僅能表達(dá)屬性編碼，而且能方便地記錄每個(gè)目標(biāo)的具體的屬性描述信且能方便地記錄每個(gè)目標(biāo)的具體的屬性描述信息；息；4、能夠?qū)崿F(xiàn)圖形數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新和綜合；、能夠?qū)崿F(xiàn)圖形數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新和綜合；5、圖形顯示質(zhì)量好、精度高。、圖形顯示質(zhì)量好、精度高。1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于算法實(shí)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于算法實(shí)現(xiàn)現(xiàn);2、空間數(shù)據(jù)的疊置和組合容易，、空間數(shù)據(jù)的疊置和組合容易，有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析；分析；3、各類空間分析，地理現(xiàn)象模、各類空間分析，地理現(xiàn)象模擬均較為容易；擬均較為容易；4、輸出方法快速簡易，成本低、輸出方法快