太原理工大学数字高程模型第九章-DEM数据组织与管理讲述

《太原理工大学数字高程模型第九章-DEM数据组织与管理讲述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太原理工大学数字高程模型第九章-DEM数据组织与管理讲述（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 9.1 概述 9.2 DEM数据模型 9.3 DEM数据结构 9.4 DEM数据库管理 F 概述 F 概述 空间数据模型 p 对空间对象及其关系的描述； p 根据空间对象与应用有关的目标 的需要而对空间对象的一种提取； p 是空间数据组织和空间数据库设 计的基础； p 属于概念层次的空间对象语义描 述，具体表达要按一定的结构对 空间数据进行组织。 F 概述 GIS中空间数据模型的分类 p 从认知角度 p 从表达上 基于对象的模型 基于网络的模型 基于场的模型 矢量数据模型 镶嵌数据模型（栅格数据模型） 组合数据模型 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 满足主要用户的需 求，并充分兼顾

2、潜在用 户的需求 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 快速显示和查询， 保持正常运行，可以及 时提供数据产品 运行性 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 能对数据库中的数 据进行增加、修改和删 除，方便地扩充和进行 数据更新 运行性 更新性 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 保证与其它基础地 理信息产品的相关性， 使数据库在数学基础、 坐标系统以及产品一致 性方面相关 运行性 更新性 相关性 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 与其它数据库系统 兼容，可以共享或相互 交换数据 运行性 更新性 相关性 相容性 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 采用科学

3、的技术手 段，使系统保持一定的 先进性 运行性 更新性 相关性 相容性 先进性 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 与原始资料一致， 数据质量可靠，数据标 准、规范 运行性 更新性 相关性 相容性 先进性 高质量 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 除了基本的数据体 外，有完备的元数据内 容 运行性 更新性 相关性 相容性 先进性 高质量 完备性 F 概述 空间数据模型设计基本原则 适用性 有严密的权限控制 机制 运行性 更新性 相关性 相容性 先进性 高质量 完备性 安全性 9.1 概述 9.2 DEM数据模型 9.3 DEM数据结构 9.4 DEM数据库管理 F DEM数据

4、模型 镶嵌数据模型 基本思想：空间对象可用相互连接在一起的网络 来覆盖和逼近，或者说用在二维区域 上的网络划分来覆盖整个区域。 分类： 不规则镶嵌模型 规则镶嵌模型 F DEM数据模型 规则镶嵌数据模型 用规则的小面块集合来逼近不规则分 布的地形曲面。 构造方法： 基本原理： 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。 F DEM数据模型 规则镶嵌数据模型 正方形模型正三角形模型正六边形模型 优点： 其数据结构为二维矩阵结构，格网单元表示二维空间 位置，利用数学公式访问方便，算法多且成熟； 具有隐式坐标，不需要进行坐标数字化。

5、 F DEM数据模型 规则镶嵌数据模型 正方形模型正三角形模型正六边形模型 缺点： 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。 F DEM数据模型 规则镶嵌数据模型 格网栅格点栅格 F DEM数据模型 不规则镶嵌数据模型 三角形四边形六边形模型 9.1 概述 9.2 DEM数据模型 9.3 DEM数据结构 9.4 DEM数据库管理 西南角坐标 (x0,y0) F DEM数据结构 规则格网DEM数据结构 1. 简单矩阵结构 （1）数据头： 一般包括定义DEM西南角起点坐标、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； （2）数据体： 按行

6、或列分布记录的高程数字阵列。 数 据 头 文件格式例图示 列数15 行数25 西南角格网单元纵坐标 x0 12345.0 西南角格网单元横坐标 y0 54321.0 格网间距10 无效数据区域值-9999 数 据 体 按行排列的DEM数据体 12,13,14,15,16,36 22,25,30, ,23 格网间距 行 25 23列15 F DEM数据结构 规则格网DEM数据结构 2. 行程编码结构 对于一幅DEM，常常在行（或列）方向上相邻的若 干点具有相同的高程值，因而从第一列开始，在格网单 元数值发生变化时依次纪录该值以及重复的个数，应用 时可利用重复个数恢复DEM矩阵。 基本思路： DE

7、M: 第i行 结构：行号i行 13452689107 22222422252526262626 (22,3) (24,1)(25,2)(26,4) F DEM数据结构 规则格网DEM数据结构 3. 块状编码结构 行程编码方案从一维到二维的扩展，采用方形区域 作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格。 基本原理： p 记录单元的初始位置（行、列号）； 数据结构： p 格网单元高程值； p 方形区域半径。 F DEM数据结构 规则格网DEM数据结构 3. 块状编码结构 各个单元组为（ 1,1,11,3），（ 1,4,12,3），（ 1,7,13,3），（ 4,1,12,6），（ 4,7,13,

8、3），（ 7,7,14,3） 123546789 12 12 12121212 14 14 14 9 12 12 12121212 14 14 14 8 12 12 12121212 14 14 14 7 12 12 12121212 13 13 13 6 12 12 12121212 13 13 13 5 12 12 12121212 13 13 13 4 11 11 11121212 13 13 13 3 11 11 11121212 13 13 13 2 11 11 11121212 13 13 13 1 F DEM数据结构 规则格网DEM数据结构 4. 四叉树数据结构 首先把一幅图象或

9、一幅栅格地图(2n2n，n1)等分 成4部分，逐块检查其栅格值，若每个子区中所有栅格 都含有相同值，则该子区不再往下分割，否则，将该区 域再分割成4个子区域，如此递归地分割，直到每个子 块都含有相同的灰度或属性值为止，称为自上往下(Top to Down)的四叉树 。 基本思想： 四叉树也可自下而上(Down to top)的建立，即从底 层开始对每个栅格数据的值进行检测，对具有相同灰度 或属性的四等分的子区进行合并，如此递归向上合并。 F DEM数据结构 规则格网DEM数据结构 4. 四叉树数据结构 用四叉树的方式组织数据，但并不以四叉树方式存 储数据。也就是说，它不像常规四叉树那样存储树中

10、各 个结点及其相互间关系，而是通过编码四叉树的叶结点 来表示数据块的层次和空间关系。所说的叶结点都具有 一个反映位置的关键字，亦称位置码，以此表示它所处 位置。其实质是把原来大小相等的栅格集合转变成大小 不等的正方形集合，并对不同尺寸和位置的正方形集合 赋予一个位置码。 线性四叉树编码： F DEM数据结构 规则格网DEM数据结构 4. 四叉树数据结构 A NW 0 SW 3 SE 2 NE 1 N WE S 0 32 1NE 1011 12 SW13 NE131 NW NE SE SW 0 1 2 3 NW NE SE SW 10 11 12 13 NW NE SE SW 130 131 1

11、32 133 原始DEM及其象限编码 四叉树分割 四叉树 F DEM数据结构 不规则三角网DEM数据结构 F DEM数据结构 不规则三角网DEM数据结构 1. TIN的面结构 在基本链表结构基础上增加用来描述三角形之间拓 扑关系的数据，一般由三个表组成：坐标表、三角形顶 点表和邻接三角形表。 基本思想： 由于存储了三角形之间的邻接关系，TIN内插、检索、 等高线提取、显示以及局部结构分析都比较方便。 最大特点： 存储量较大，而且在TIN的编辑中要随时维护这种关 系。 不足之处： F DEM数据结构 1. TIN的面结构 No. 1 2 3 4 坐标表 No. 1 2 3 4 三角形表 No.

12、1 2 3 4 邻接三角形表 6 1 5 4 2 3 不规则三角网DEM数据结构 F DEM数据结构 2. TIN的点结构 由坐标文件和三角形顶点的邻接指针链组成。 基本组成： 存储量小，编辑方便，但三角形及其邻接关系需 实时再生成，计算量比较大，不利于TIN的快速检索和 显示。 基本特点： 不规则三角网DEM数据结构 F DEM数据结构 2. TIN的点结构 NO.P 11 24 37 4 坐标表 12345678910 No.265361462 邻接指针链 6 1 5 4 2 3 不规则三角网DEM数据结构 1 2 3 45 e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7 e8 e9 e10 F

13、 DEM数据结构 3. TIN的点面结构 在点结构基础上，增加组成三角形三顶点的数表。 基本组成： 存储量与面结构的大致相当，编辑、显示水体比 较方便，但由于三角形之间的关系是隐式的，检索与 内插效率不太高。 基本特点： 不规则三角网DEM数据结构 F DEM数据结构 3. TIN的点面结构 No.XYZP 11 24 37 4 坐标表 12345678910 No.265361462 邻接指针链 No. 1 2 3 4 三角形表 不规则三角网DEM数据结构 6 1 5 4 2 3 1 2 3 45 e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7 e8 e9 e10 F DEM数据结构 4. TIN

14、的边结构 从组成整个TIN模型的所有三角形中，抽取其不重 复边集组成，数据结构由边的两个顶点以及与之关联的 两条边表达。 基本原理： 分布在当前边两侧； 关联边满足条件： 关联边与当前边的夹角最小； 关联边顶点不重复。 基本特点： 存储量比较小，适合等高线提取，但编辑、内插以 及检索不太方便。 No.V1V2E1E2 e112e2 e223e4 e326e2e4 e436e2e6 TIN的边存储结构 不规则三角网DEM数据结构 6 1 5 4 2 3 1 2 3 45 e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7 e8 e9 e10 F DEM数据结构 5. TIN的边面结构 重点在于刻画三角形边和三角形面之间的拓扑关系 ，一般由边表和邻接三角形表组成。 基本思想： 存储量最大，在检索、等高线提取等方面比较方 便，但不利于动态更新和维护。 基本特点： No.左 右 V1V2 e1112 e2223 e31226 边表 No. T1T2T3 152 231 342 三角形表 不规则三角网DEM数据结构 6