第5讲栅格数据模型课件.ppt

1、内容提要内容提要从栅格数据模型的定义入手从栅格数据模型的定义入手栅格数据模型的基础栅格数据模型的基础-定义、基本元素和类型定义、基本元素和类型栅格数据结构栅格数据结构栅格数据压缩栅格数据压缩数据转换与综合数据转换与综合-矢量数据和栅格数据比较矢量数据和栅格数据比较栅格数据模型栅格数据模型定义定义-用规则格网来覆盖整个空间用规则格网来覆盖整个空间-网格像元值与该位置上的空间网格像元值与该位置上的空间现象特征值对应现象特征值对应特点特点-规则网格：不限于正方形规则网格：不限于正方形-空间位置隐含空间位置隐含-连续连续Mosaic Dataset栅格数据类型栅格数据类型栅格数据源栅格数据源-Aeri

2、al photographs 航片航片-Satellite imagery from many sensors 卫星影像卫星影像-DEM and scanned maps DEM和扫描图和扫描图-Analytical data 分析数据，如分析数据，如 ph值值栅格数据模型栅格数据模型元素元素由行、列、像元组成，用由行、列、像元组成，用二维数组二维数组存储数据存储数据-列列x坐标坐标-行行y坐标坐标-行、列由网格左上角起始行、列由网格左上角起始-像元值由行、列位置唯一决定像元值由行、列位置唯一决定栅格数据模型栅格数据模型表示表示也可以表示地理实体，但精也可以表示地理实体，但精度不高度不高-点点

3、 单个像元单个像元-线线 一系列相邻像元一系列相邻像元-面面 连续像元的集合连续像元的集合栅格数据模型栅格数据模型像元值像元值每个像元带有一个值，如每个像元带有一个值，如DEM是高程是高程像元值类型像元值类型-整型：表示类别数据，例如：土地覆盖类型整型：表示类别数据，例如：土地覆盖类型-浮点型：表示连续数据，例如：降雨量浮点型：表示连续数据，例如：降雨量-No data浮点型比整型占计算机存储资源浮点型比整型占计算机存储资源cornwheatfruitcloverfruitoats012345678901234567891111144555111114455511111445551111144

4、555111114455522222223332222222333222222233322442223332244222333栅格数据模型栅格数据模型像元大小像元大小分辨率分辨率-网格像元的大小网格像元的大小-30m30m的网格像元表示实际面积的网格像元表示实际面积900m900m2 2像元越小，分辨率和精度越像元越小，分辨率和精度越高高 ( (表现的地物越细表现的地物越细) ) 存贮和处理成本随分辨率增存贮和处理成本随分辨率增加而上升加而上升-三者均衡三者均衡栅格数据模型栅格数据模型栅格波段栅格波段Comprehensive-1 or N Bands-1-64 bits per band-c

5、ompressed or uncompressed-80+ formats supported-pyramids (rrd, ovr, internal)栅格数据模型栅格数据模型空间参照空间参照必须说明的是必须说明的是-原始栅格数据没有空间参照信息原始栅格数据没有空间参照信息-但如果使用栅格数据，需要地理坐标位置，所以需要给栅格但如果使用栅格数据，需要地理坐标位置，所以需要给栅格数据配置地理坐标数据配置地理坐标如何匹配？如何匹配？左下角左下角右上角右上角栅格数据类型栅格数据类型卫星影像卫星影像 -像元值：从地球表面反射或发像元值：从地球表面反射或发射的光能射的光能数字高程模型（数字高程模型（D

6、EMDEM）-由等间隔海拔数据的排列组成由等间隔海拔数据的排列组成-以点为基础的，可转换到栅格以点为基础的，可转换到栅格数字正射影像（数字正射影像（DOQDOQ）-消除照相机镜头和地形起伏引消除照相机镜头和地形起伏引起的位移起的位移数字栅格图（数字栅格图（DRGDRG）-地形图的彩色扫描图像地形图的彩色扫描图像二值扫描文件二值扫描文件-地形图的黑白扫描图像地形图的黑白扫描图像 图形文件图形文件-照片等照片等特定特定GISGIS软件的栅格数据软件的栅格数据-ESRI GridESRI GridASCIIASCII码文件码文件-以栅格数据存放的以栅格数据存放的ASCII码文件码文件补充：补充：“4

7、D”产品包括产品包括DEM，DOQ，DRG， DLG栅格数据类型栅格数据类型SatelliteImageryAir PhotosScanned Maps栅格数据模型栅格数据模型优点优点-高精度高精度-文件大文件大-数据结构简单数据结构简单需要解决问题需要解决问题-有效存储有效存储-处理更快处理更快-容易检索容易检索-多个客户同时操作多个客户同时操作上述问题都与上述问题都与数据结构数据结构、数据压缩数据压缩有关有关栅格数据结构栅格数据结构常用的三种数据结构常用的三种数据结构-逐个像元编码（逐个像元编码（cell-by-cell encoding）-游程编码（游程编码（run-length enc

8、oding）-四叉树四叉树 （quad tree）逐个像元编码（逐个像元编码（cell-by-cell encoding）存储格式存储格式-按矩阵逐个像元存放按矩阵逐个像元存放-像元值写成一个行列式文件像元值写成一个行列式文件适用范围适用范围-单元值连续变化的数据单元值连续变化的数据-例如，数字高程模型、卫星影像例如，数字高程模型、卫星影像优点优点-最简单数据结构最简单数据结构缺点缺点-存在重复像元值时，存储冗余存在重复像元值时，存储冗余（行号，列号，像元值）（行号，列号，像元值）(1,1,1), (1,2,1), (1,3,1), (1,4,1), (1,5,2), (1,6,2),(1,7

9、,3), (1,7,3)游程编码（游程编码（run-length encoding）解决解决“逐个像元编码逐个像元编码”的的单行单行冗冗余余存储格式存储格式-合并相邻同值网格合并相邻同值网格-以行、单元个数、单元值记录以行、单元个数、单元值记录优点优点-节约部分存储空间节约部分存储空间缺点缺点-还有跨行冗余还有跨行冗余（行号：相同像元个数）（行号：相同像元个数）行行1: 4“1”，2“2”，2“3”行行2: 5“1”，2“2”，1“3”。四叉树四叉树 （quad tree）解决解决“游程编码游程编码”的跨行冗余的跨行冗余存储格式存储格式-将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象限的数值相同

10、为止将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象限的数值相同为止优点优点-存储面状数据存储面状数据栅格数据结构栅格数据结构头文件头文件栅格数据的描述包含在头文栅格数据的描述包含在头文件中件中-数据结构数据结构-区域范围区域范围-像元大小像元大小-波段数波段数-无数据的值无数据的值栅格数据压缩栅格数据压缩做法做法-减少栅格文件的数据量减少栅格文件的数据量目的目的-有利于数据传输和网络制图有利于数据传输和网络制图压缩方法压缩方法-无损压缩无损压缩-精确还原原始图像，如游程编码格式、精确还原原始图像，如游程编码格式、TIFF格式格式-数据量超大数据量超大-有损压缩有损压缩-无法精确还原原始图像，如无

11、法精确还原原始图像，如JPEG格式格式-可以减少数据量可以减少数据量数据转换与综合数据转换与综合栅格化栅格化-矢量数据转换为栅格数据矢量数据转换为栅格数据-自动方式，且操作简单，大部分自动方式，且操作简单，大部分 GIS软件都提供软件都提供转换步骤转换步骤1.指定栅格文件的范围，指定栅格数据的分辨率，像元赋初值指定栅格文件的范围，指定栅格数据的分辨率，像元赋初值02.改变对应点的像元值，点赋值改变对应点的像元值，点赋值1，线赋线值，面赋值，线赋线值，面赋值3.多边形内填充多边形值多边形内填充多边形值数据转换与综合数据转换与综合矢量化矢量化-栅格数据转换为矢量数据栅格数据转换为矢量数据-自动提取

12、目前做不到，依赖手工提取，操作复杂，耗时长自动提取目前做不到，依赖手工提取，操作复杂，耗时长基本步骤基本步骤1.线的细化线的细化2.线的提取线的提取3.拓扑关系的重建拓扑关系的重建数据转换与综合数据转换与综合无论是栅格化，还是矢量化，都会产生误差无论是栅格化，还是矢量化，都会产生误差-转换过程会丢失精度转换过程会丢失精度-栅格化的误差，通常取决于计算机算法、像元尺寸和边界的栅格化的误差，通常取决于计算机算法、像元尺寸和边界的复杂性复杂性尽量避免尽量避免“过度过度”转换转换栅格数据模型栅格数据模型 vs 矢量数据模型矢量数据模型栅格数据模型栅格数据模型-空间位置由格网单元表示，可按正空间位置由格

13、网单元表示，可按正方形阵列存储格式，用矩阵处理方形阵列存储格式，用矩阵处理-属性表示为单元值属性表示为单元值-数据来源数据来源 -遥感影像遥感影像 (LANDSAT, SPOT)-扫描图扫描图-数字高程模型数字高程模型-适合表示连续数据适合表示连续数据-高程高程-温度温度-土壤类型土壤类型-土地利用土地利用矢量数据模型矢量数据模型-空间位置由空间位置由x,y坐标表示，并形成坐标表示，并形成线、面线、面-属性表通过属性表通过ID码链接到图形文件码链接到图形文件-数据来源数据来源-美国人口调查局美国人口调查局DIME and TIGER -数字线划图数字线划图DLG -人口数据人口数据 (二维表二维表)-适合表示不连续边界适合表示不连续边界-界址线界址线-行政界线行政界线-交通交通