DEM数据组织与管理

1、1会计学DEM数据组织与管理数据组织与管理主要内容概述DEM数据模型DEM数据结构DEM数据库管理2.0 概述空间对象建立过程空间数据库数据库功能：与数据结构有关空间索引机制遵循一般空间数据库原则2.1 DEM数据模型空间数据模型属于概念层次的空间对象语义描述。三种抽象类型对象模型网络模型场模型 镶嵌数据模型基本思想在二维区域上的网络划分来覆盖整个研究区域网络特征参数分辨率、方位、形状、位置类型规则镶嵌数据模型和不规则镶嵌数据模型应用范围连续变化空间对象模拟；三维离散数据空间建模；镶嵌数据模型镶嵌数据模型规则镶嵌数据模型概念：就是用规则的小面块集合来逼近不规则分布的地形曲面。在二维空间中可以有

2、多种可能的规则格网划分方法, 如图。基于正方形的规则镶嵌数据模型是应用最为广泛的数据模型，同时也是目前数字高程模型的主要结构之一。镶嵌数据模型规则镶嵌数据模型构造规则镶嵌模型的方法： 用数学手段将研究区域进行网格划分，把连续的地理空间离散为互不覆盖的网格，然后对网格单元附加相应的属性信息（即高程值）。 例如对规则格网的DEM而言，一般通过曲面拟合方法求得栅格单元的高程值。镶嵌数据模型规则镶嵌数据模型评价评价 优点： （1）其数据结构为通常的二维矩阵结构，每个网格单元表示二维空间的一个位置，不管是沿水平方向还是垂直方向，均能方便地利用简单的数学公式访问任何位置的格网单元； （2）处理这种结构的算

3、法比较多而且成熟，大多数计算机程序语言都有矩阵处理功能。 （3）以矩阵形式存储和组织数据还具有隐式坐标，即格网单元的平面坐标隐含在矩阵的行列号之中，从而不需要进行坐标数字化。 缺点：是不管地形变化复杂还是简单，均采用相同的结构，导致数据冗余而给数据管理带来不便。镶嵌数据模型规则格网数据模型的两个理解格网栅格的观点：格网单元的数值即其中所有点的值，对应实地单元区域内高程为均一高程。点栅格观点：格网单元的数值是格网中心点的数值，其它任意点高程通过内插方式确定适用于什么地形？镶嵌数据模型不规则镶嵌数据模型概念：概念：是指用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状和边界，如图。镶嵌数据模型不规则镶嵌数据模型

4、构造方法：在DEM中，基于三角形的不规则镶嵌模型又称为不规则三角网（Triangulated Irregular Network，简称TIN），是DEM的又一主要表达形式。区域内任意点的取值：三角形顶点-取顶点值三角形边上-通过两端点内插三角形内-平面内插函数TIN模型是三维空间上的分段线性模型，整个区域内连续但不可微。镶嵌数据模型不规则镶嵌数据模型评价评价 特点： 不规则三角网数字高程模型由连续的三角面组成，三角形的形状、大小取决于不规则分布的点的位置和密度。地形变化越简单，采样点就越少，则单元格就越大；反之地形变化比较复杂，数据点分布比较密集，格网单元就越小。 与规则格网的区别： TIN模

5、型不需要维护模型的结构规则性，不但能灵活地随地形的复杂程度而改变格网单元大小，避免平坦地形的数据冗余，而且又能按地形特征点线如山脊点、山谷线、地形变化线等表示地形特征。镶嵌数据模型基于F-DEM数据模型构建的梯田DEM特征嵌入式数据模型（Feature preserved-DEM，F-DEM）是矢量栅格混合数据模型中的一种，即将特征要素（points、lines and areas，PLA）嵌入到规则或不规则镶嵌数据模型中。规则格网规则格网DEMDEM的数据文件一般包含的数据文件一般包含数据头数据头和和数据体数据体。数据头数据头：定义：定义DEMDEM西南角起点坐标、坐标类型、格网间西南角起点

6、坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最低高程以及高程放大系数等内容。距、行列数、最低高程以及高程放大系数等内容。数据体数据体：按行或列分布记录的高程数字阵列。：按行或列分布记录的高程数字阵列。行程？行程？行程长度编码课堂小练习请对本页栅格数据进行行程编码该数据结构是由记录单元的初该数据结构是由记录单元的初始位置始位置( (行、列号行、列号) )、格网单元、格网单元高程值和方形区域半径高程值和方形区域半径( (正方形正方形区域的边长，采用格网间距倍区域的边长，采用格网间距倍数表示数表示) )所组成的单元组，即所组成的单元组，即( (行号，列号，格网高程值，区行号，列号，格网高程值，区域半径域半径)

7、 )，整个，整个DEMDEM数据文件由数据文件由该单元组组成，该单元组组成，根据初始位置根据初始位置和区域半径可恢复高程矩阵和区域半径可恢复高程矩阵。实际上，在地理信息系统中不采用常规四叉树，而是采用线性四叉树。AEDCB165432 拓扑关系AEDCB165432三角形节点A1，5，6B4，5，6C3，4，6D2，3，6E1，2，6三角形/节点关系表坐标表节点坐标1X1，Y1，Z12X2，Y2，Z23X3，Y3，Z34X4，Y4，,Z45X5，Y5，Z5TIN 模型基本链表结构拓扑关系隐含14345521ee1e226e3e43e5e7e6e89e1014345521ee1e226e3e43

8、e5e7e6e89e1014345521ee1e226e3e43e5e7e6e89e1014345521ee1e226e3e43e5e7e6e89e10不同TIN结构对比方便,随时可用数据维护不方便数据维护不方便较方便,专用算法生成较方便,生成工作量较大显式隐式隐式隐式显式264248224160370面结构点结构点面结构边结构边面结构拓扑关系存储量结构143e1e226e3e43e5e6e821e95 e7 4e105应用三角形结构注意点一味追求存储量而忽视对拓扑信息的显式表达，这样会导致应用时的信息量不足而影响执行效率，如当要用拓扑关系时需临时生成等；大量地存储显式关系而导致存储空间过大，

9、不利于大范围的模型建立。规则格网DEM不规则三角网TIN优点优点简单的数据存储结构；与遥感影像数据的相合性；良好的表面分析功能；较少的点可获取较高的精度；可变分辨率；良好的拓扑结构缺点缺点计算效率较低；数据冗余；格网结构规则；表面分析能力较差；构建比较费时；算法设计比较复杂；规则格网DEM和TIN的对比格网与不规则三角网结构混合结构2.2.3 3.2 DEM.2 DEM数据库结构数据库结构 当一个工程具有不同的分辨率的当一个工程具有不同的分辨率的DEM时，则时，则形成细节层次模型（形成细节层次模型（levels oF Detail LOD）。LOD模型形成方案：模型形成方案：（1）形成某一地区

10、不同分辨率的）形成某一地区不同分辨率的DEM，通过，通过一体化管理建立金字塔数据库一体化管理建立金字塔数据库核心是不同分核心是不同分辨率辨率DEM的融合。的融合。（2）在地形可视化中，实施细节分层）在地形可视化中，实施细节分层是一个是一个热点。热点。图 幅 由 坐 标 范 围 定 义 ， 例 如 ， 图 幅图 幅 由 坐 标 范 围 定 义 ， 例 如 ， 图 幅 H 的 范 围 是 （的 范 围 是 （270,120,280,130）。通过记录每一个图幅范围的）。通过记录每一个图幅范围的空间索引文空间索引文件件（工作区范围通过图幅范围确定），即可建立工程与工作区（工作区范围通过图幅范围确定）

11、，即可建立工程与工作区、图幅之间的联系，用户可以在工程界面下，确定整个工程内、图幅之间的联系，用户可以在工程界面下，确定整个工程内任意一点的任意一点的DEM值，也可在工程内开窗、放大、漫游、查询值，也可在工程内开窗、放大、漫游、查询、分析和制图。在工程、分析和制图。在工程-工作区工作区-图幅层次结构空间索引下，可图幅层次结构空间索引下，可保证保证DEM数据的快速查询和无缝浏览。数据的快速查询和无缝浏览。上述空间索引模式对格网上述空间索引模式对格网DEM是非常适合的，但对是非常适合的，但对TIN而言，而言，要注意两点：要注意两点：（1）由于）由于TIN的每个图幅区域的边界不规则，为避免相邻图幅的

12、每个图幅区域的边界不规则，为避免相邻图幅之间的接边问题，一般在进行数据分幅时，各个图幅之间要有之间的接边问题，一般在进行数据分幅时，各个图幅之间要有一定的重叠度。一定的重叠度。（2）TIN的不规则性，为快速对点所在三角形进行定位，有必的不规则性，为快速对点所在三角形进行定位，有必要在图幅内建立要在图幅内建立TIN的空间索引，常用的如链表的空间索引，常用的如链表+头指针、四头指针、四叉树等。叉树等。项 目相关内容基本标识信息关于数据最基本的信息，如标题、地理覆盖范围、现势性、获取或使用规则等；质量信息数据体的质量评价，如位置和属性精度、完整性、一致性、信息源、生产方式等；数据组织信息数据集中用来

13、表示空间信息的机制，如空间位置是用栅格、矢量还是街道地址编码或邮政编码来表示的；空间参考信息坐标系统包括投影方式、投影采用的参数、平面基准、高程基准、单位等；实体与属性信息关于数据集内容的信息，如类型、属性、取值范围等；发行信息关于得到数据集的信息，如发行人、发行人地址与联系方式、可得到的数据格式、数据获取方式、价格等；元数据参考信息关于元数据本身的现势性、负责人、发行版本等描述信息DEM元数据DEM数据库系统功能DEM数据库矢量数据库元数据数据库Web服务器数据库服务器数据入库信息查询数据管理数据加工数据提供权限管理数据更新系统维护数据获取课后作业课后作业1.DEM1.DEM数据模型设计遵循的基本原则有哪些？数据模型设计遵循的基本原则有哪些？2.2.镶嵌数据模型的思想、类型和应用范围？镶嵌数据模型的思想、类型和应用范围？3.3.规则镶嵌数据模型构造方法、特点？规则镶嵌数据模型构造方法、特点？4.4.不规则镶嵌数据模型构造方法、特点？不规则镶嵌数据模型构造方法、特点？5.DEM5.DEM的数据结构有哪些？的数据结构有哪些？6.6.格网格网DEMDEM与与TINTIN的比较？的比较？7.7.什么是元数据？什么