地理所地理信息系统专业课复习资料(2)

本站小编 福瑞考研网/2017-04-15

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(2) 私有云。是云计算服务提供商为企业在其内部搭建的专有云计算系统,其服务对象是某个具体的企业,私有云系统存在于企业防火墙之内。企业能对其数据、 安全性和服务质量进行有效的控制。而且与传统的企业数据中心相比,私有云可以支持动态的基础设施, 降低IT架构的复杂度, 使各种IT资源得到整合和标准化。不足之处在于成本开支高, 企业内部也需要一支专业云计算团队。由于公有云对很多大中型企业有限制和调控, 很难短时间大规模的采用; 而私有云的上述特点, 使其在今后一段时间内将成为最受大中型企业认可的云模式而得到较快推广, 这也是目前中国云GIS平台期望构建的云模式之一。

(3) 混合云。即公有云和私有云混合使用,综合起来搭建云计算平台。它是将用户在私有云上的私密性和公有云上的灵活、低廉作一定的权衡的模式。

(4) 行业云。主要是指专门为某个行业的业务设计的云,并且开放给多个同属这一行业的企业,非常适合业务需求比较相似,对成本比较关注的行业。

三、DEM

1、概念

DTM:数字地形模式是地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

DEM:是通过有限的地形高程,实现对地形曲面的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表示),它是对二维地理空间上具有连续变化特征的地理现象的模型化表达和过程模拟。

Voronoi图,又叫泰森多边形或Dirichlet图,它由一组连续多边形组成,多边形的边界是由连接两邻点线段的垂直平分线组成。N个在平面上有区别的点,按照最近邻原则划分平面:每个点与它的最近邻区域相关联。

Delaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。Delaunay三角形是Voronoi图的偶图。

2、表示方法和优缺点

(1)规格格网模型:规则格网用规则的采样点数据组成,或把不规则采样点数据内插成规则点数据,而后,以矩阵形式来表示地面形状。

优点: 1)数据结构简单,算法实现容易,便于空间操作和存储,尤其适合在栅格数据结构的GIS系统中。

2)容易计算等高线、坡度、坡向、自动提取地域地形等。

缺点:1)数据量大,通常采用压缩存储,包括:①无损压缩存储,如游程编码、链码; ②有损压缩存储,如离散余弦、小波变换等。

2) 面对不规则的地面特性,采用规则的数据表示,两者之间本身就不协调,也就是说,规则格网不利于表示复杂地形。

(2)不规则三角网模型(TIN): TIN模型将地面上离散的采样点数据按优化组合的方法,连成相互连续的三角面,三角面的顶点就是离散点或离散点的插值。

优点:1)克服栅格数据中的数据冗余问题;

2) 表示地面形态效率高,数据精度高。它能较好地表示地性线,充分表示复杂的地形特征,适应起伏不同的地形。

缺点:1)算法实现复杂,由于形成三角网方法不同有不同算法;2)对特殊的地性线要调整。

(3)等值线模型:等值线图是DTM模型平面图形输出的一种主要形式,它以符号化模型来表示空间立体的形态,即用数值相等的点连结成的曲线来表示连续递变的面状分布特征,如等高线、等温线等。

优点:数据量小,建模容易、适于表达简单的平缓地形、适用于各类比例尺。

缺点:表达拓扑能力差、三维表达效果差。

DEM常用的数据模型比较

数据模型

规则格网

TIN

等高线

数据结构

  1. 坐标原点
  2. 坐标间隔和方向

Z11, Z12 ,. …Z1m

….

Zn1 ,  Zn2 ,…  Znm 

  1. 坐标点

X1,Y1,Z1

X2,Y2,Z2

。。。。。

2、坐标关系

高程  点数   坐标点

   Z1     n1    x1y1,x2y2….

   Z2     n2    x1y1,x2y2 ...

………………..

主要数据源

原始数据插值

离散数据点

地形图数字化

建模的难易度

数据量

随分辨率而变

较大

很小

表示拓扑能力

尚好

很好

适合表示地形

简单的平缓地形

各种复杂地形

简单的平缓地形

适用的比例尺

中小比例尺

大比例尺

各类比例尺

三维显示

方便

较方便

3、DEM数据源的获取

1、DEM数据源的种类

1)航空航天遥感影像为数据源

(1)大比例尺数字高程模型用航空影像;(2)小比例尺数字高程模型用航天影像。(3)通过立体象对,用摄影测量的方法建立空间立体模型量取密集的高程数据。

2)以地形图为数据源

主要用比例尺不大于1:1万的国家近期地形图为数据源从中量取等密度地面点集的高程数据,建立DEM。数据采集通常用手工、数字化仪几及扫描仪。

3)以地面实测记录为数据源

  对小范围的大比例尺(如>1:5000)的DEM数据可用GPS,电子测速仪(全站仪),测距经纬仪等获取数据。

4)其它数据源数字摄影测量

   航空测空仪可获取精度要求不很高的DEM数据,近景摄影测量,在地面摄取立体象对,构造解析模型,也可获的小区域的DEM数据。

2、DEM数据源的采集

1) 数据采集的方法

(1)人工网格法

   将地形图蒙上格网,逐格读取中心或角点的高程值、构成数字高程模型。

(2)立体像对分析

   通过遥感立体像对,根据视差模型、自动选配左右影像的同名点,可建立数字高程模型。

(3)三角网方法(TIN)

对有限个离散点,每三个邻近点联接成三角形,每个三角形代表一个局部平面,再根据每个平面方程,可计算各格网点高程,生成DEM。

(4)曲面拟合

根据有限个离散点的高程、采用多项式或样条函数求得拟合公式,再逐一计算各点的高程,可得到拟合的DEM。

(5)等值线插值

根据各局部等值线上的高程点,通过插值公式计算各点的高程,得到DEM。

等值线插值法是比较常用的方法,输入等值线后,可在矢量格式的等值线数据基础上进行,插值效果较好。

2)数据采集的原则

(1)采集前根据建立DEM模型的精度要求确立合理的取样密度,如对单调地形可均匀采集,密度不必过大;

(2)地形变化处采用密集采样,确保地形转折处的数据如山谷线,山脊线,谷缘线,崖线,山坡转折线等;

(3)不应出现大的空白区,即使大片平坦地区也应有最底的采集密度。

4) 数据采集的后处理

采集的DEM数据必需进行后处理方可应用,后处理包括:

(1) 格式转换

由于采集数据所存储格式包括数据内容、数据类型等各异,因此必须进行数据格式转换,使数据成为自己所要的格式。

(2) 坐标转换

有时采集数据要进行坐标系转换,如将像片坐标转换成大地坐标。

(3) 数据编辑处理

任何数据获取后总要编辑,编辑过程通常是一种交互过程,主要包括剔除错误的、过密的、重复的点;加密要加密区域的点。

(4)  数据分块

由 于采集数据的不同,数据常具有不同排列顺序,如利用地形图采集的等高线数据通常按条采集和存储查寻到,而对等高线进行区域插值时要用待插点周周的数据为依 据,为迅速查询到待插点周周的数据,需要将数据重新分块存储,分块方法通常是将整个区域分成等间隔的格网,每个格网之间有一定的重叠度,相互之间可用链指 针连接。

3、DEM常用的插值算法:

    1)距离加权法

    距离愈远的点对待插点的影响愈小;

    2)双线性插值法

   假定待插点的高程在直线上呈比例变化,用双线性内插函数求出;

   3)趋势面插值法

   用通过采样点的空间曲面来模拟地形表面,常用二次多项式来拟合

   4)样条插值法

   用距离函数样条法,或分片样条法进行插值

   5)克吕格插值法 

   最优线性无偏内插估计量插值法考虑采样点分布,但计算量大。

4、地形三维显示

1)地形三维显示的步骤

地形可视化是空间信息系统中应用广,研究多的内容。

1、获取地形数据

包括数据高程数据、地物要素数据、像素地形图数据、遥感影像数据等。

2、生成数据高程模型

不规则三角网,或规则格网模型,这是地形三维显示的基础。

3、可视化处理

包括投影变换、坐标变换、消隐与剪裁处理、光照模型选择、地物要素叠加、纹理映射等。

4、三维显示

选择算法,一得到逼真图形。

2)数字地形的三维显示

1、线框法

通过物体的三维边缘框架来表示物体的几何形状。即将地物表面按一定间隔获取数据点,连成折线或曲线,经投影变换后显示。

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