地理信息基础数据库设计方案.doc
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1、地理信息基础数据库设计方案1.2.4.1 基础数据(1) 遥感影像数据本项目是XX高新区主要区域影像数据,建设范围为30平方公里。(2) 遥感影像数据处理 几何校正,正射校正遥感影像在获取过程中,受到如大气吸收与散射、传感器定标、地形等因素的影响,且它们会随时间的不同而有所差异。因此,在多时相遥感影像中,除了地物的变化会引起影像中辐射值的变化外,不变的地物在不同时相影像中的辐射值也会有差异。利用多时相遥感影像的光谱信息来检测地物变化状况的动态监测,其重要前提是要消除不变地物的辐射值差异。 数据融合数据融合实质上是将高分辨率影像空间特征与低分辨率影像多光谱特征组合到一副影像,使得融合后影像即具有
2、高分辨率影像空间特征,又具有低分辨率影像多光谱特征。 数据裁剪与镶嵌a. 镶嵌当研究区超出单幅遥感影像所覆盖的范围时,通常需要将两幅或多幅影像拼接起来形成一幅或一系列覆盖全区的较大的影像。在进行影像的镶嵌时,需要确定一幅参考影像,参考影像将作为输出镶嵌影像的基准,决定镶嵌影像的对比度匹配、以及输出影像的像元大小和数据类型等。镶嵌得两幅或多幅影像选择相同或相近的成像时间,使得影像的色调保持一致。但接边色调相差太大时,可以利用直方图均衡、色彩平滑等使得接边尽量一致,但用于变化信息提取时,相邻影像的色调不允许平滑,避免信息变异。b. 裁剪影像裁剪的目的是将研究之外的区域去除,常用的是按照行政区划边界
3、或自然区划边界进行影像的分幅裁剪。 图像增强图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息,同时削弱或去除某些不需要信息的处理方法,其目的是使得处理后的图像对某种特定的应用,比原始图像更合适。处理的结果使图像更适应于人的视觉特性或机器的识别系统。图像增强主要可分为三类:频域图像增强方法、小波域图像增强方法、空域图像增强方法。 匀光匀色处理由于光学遥感影像获取的时间、外部光照以及其他因素的影响,导致获取的影像在色彩上存在不同程度的差异,这种差异会不同程度地影响后续数字正射影像生产、数字城市和数字省区无缝影像数据库建设以及其他的影像工程应用中影像的使用效果。为了消除影像色彩上的差异,需要对影像进
4、行色彩平衡处理,即匀光处理。(3) GIS专题数据库GIS空间数据库指的是在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的的总和,一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。空间数据库的研究始于20 世纪 70年代的与领域,其目的是为了有效地利用卫星遥感资源迅速绘制出各种经济专题地图。由于传统的关系数据库在空间数据的表示、存储、管理、检索上存在许多缺陷,从而形成了空间数据库这一数据库研究领域。而传统数据库系统只针对简单对象,无法有效的支持复杂对象(如图形、图像)。GIS空间数据主要有两种组织策略,一种是基于分层的数据组织,另外一种是基于特征的数据组织。基于分层的数据组织是目前常用的也是比较
5、成熟的数据组织策略,基于特征的数据组织是未来GIS数据组织的发展方向,但目前还不成熟。本系统就是采用基于分层的数据组织策略,将空间信息分为地图集、图层集和图层。其中系统用到的图层主要有行政图层、道路图层、河流图层、灾害点图层、监测点图层等。在数据管理方面,前端采用FeatureBase进行管理,后台采用SQL Server 2008很好的解决了网络环境下多用户并发操作、权限管理等诸多问题,同时系统采用多级缓冲机制,大大加快了用户操作地图功能的速度。矢量数据:主要是指城市大比例尺地形图。此系统中图层主要分为底图层、道路层、单位层,合理的分层便于进行叠加分析、图形的无逢拼接以实现系统图形的大范围漫
6、游。矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误,显示的图形一般分为和。图层: 图象都是由一层或多层图层组成。图层功能允许让多张图片进行叠加放置并保存在一个文件中。通过对图像分层放置,您能够有效的把多张图片 混合在一起,隐藏或显示每个单独的图层,文本、绘图和图象可以在各自的图层上被添加、删除、移动和编辑而不会影响其它图层。地形数据:地形数据是能够表示地球表面高低起伏状态的数据,即具有高程信息的数据。数字高程模型(DEM)是一种对空间起伏变化的连续表示方法,是一种特殊的DatasetGrid数据模型,每个网格的值为高程值,而且有标准的颜色表来表示,这对分幅DEM图像的
7、合成很有帮助。(4) 三维模型 主城区精细化三维建模本项目主城区精细化三维建模和普通三维建模面积为30平方公里。1.2.4.2 平台建设1) 基础平台a. 平台构成主要由系统软件(操作系统、网络软件等)、数据库软件(如Oracal、SQL Server等)、GIS软件平台、应用软件(GIS 二次开发软件、GIS组件库等)组成。层次结构如图所示: 图 GIS层次结构图b. 基本功能 地图浏览系统提供地图放大、缩小、平移、鹰眼、全图等基础地图操作,地图底图服务采用金字塔地图静态缓存切片技术,配合优化后的客户端加载,实现了高效地图刷新,地图操作基本无刷白。同时在地图数据加载过程中,实时提供进度条显示
8、,方便让用户了解地图数据加载情况。电子地图具有平滑过渡,使用时不会出现刷白的现象。 图层功能图层是地理数据存储的基本单元,图层存储可以是空间矢量数据(如点、线、面)和属性数据,也可以是一组带地理配准的栅格影像数据,它们都是一组与主题相关的数据单元。系统提供基础底图图层和专题图层,基础底图可以是矢量二位电子地图,也可以是遥感影线数据,一般作为地图背景数据。专题图层通常为空间矢量数据,针对不同业务,可以加载一个或多个相关业务专题图层,进行空间属性分析。 数据目录空间数据目录,是指按照一定的格式和标准,对空间数据资源的基本情况进行描述的目录。根据不同的应用属性,目录以多种形式组织和展开。基础数据源选
9、择提供矢量电子地图、卫星遥感影像、DEM基础数据源数据的目录,提供地图基础底图的切换。专题数据筛选提供专题、部门、热门分类的专题数据目录,可自由进行组合叠加。空间分析提供针对数据目录中的专题数据进行空间分析的功能,可以实现空间检索和缓冲区检索。空间检索:提供矩形、圆形、多边形、手绘自由面等多种方式进行空间检索。缓冲区检索:提供点、线、面基于缓冲半径的缓冲区检索。数据搜索图层检索:提供基于数据目录的图层检索,通过指定数据目录中的一个或多个专题图层进行关键字检索。全文检索:提供基于搜索引擎的全文检索,通过关键字在所有专题图层中进行相关性检索,可以根据词典,提供分词、同义词等方式的模糊检索。空间标注
10、点标注:提供基于空间点要素的标注功能,可以实现多种样矢量点和图标点的标注功能。线标注:提供基于空间线要素的标注功能,可以实现多种样式线符号的标注功能。面标注:提供基于空间面要素的标注功能,可以实现多种要素面要素的标注功能。文字标注:提供基于空间点的问题标注功能,可以实现文字自由空间标注。 量算功能长度量算:提供空间距离量算功能,可以通过多点折线和手绘自由线进行距离长度量算功能。面积量算:面积空间面积量算功能,可以通过多边形和手绘自由面进行面积量算功能。地图输出地图打印:提供当前地图打印功能,将地图输出到打印机进行输出。地图保存:提供地图截图功能,截图后可保存到剪切板,或者保存为多种格式的图片文
11、件。2) 空间分析 空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息,是利用各种空间分析模型及空间操作对地理数据库中的空间数据进行深加工,进而产生新的知识。?a. 缓冲区分析缓冲区分析是地理信息系统中常用的一种空间分析方法,是对空间特征进行度量的一种重要手段。缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体,自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体,从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。它是地理信息系统基本的空间操作功能之一。从空间变换的观点看,缓冲区分析模型就是将点、线、面地物分布图变换成这些地物的扩展距离图,图上每一点的值代表该点距离最近的
12、某种地物的距离。实际上,缓冲区就是地理目标或工程规划目标的一种影响范围。b. 叠置分析叠置分析是地理信息系统中常用的提取空间隐含信息的方法之一,叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面,其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性,同时叠置分析不仅生成了新的空间关系,而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生新的属性关系。其中,被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的,基准面相同的、同一区域的数据。c. 窗口分析地理信息除了在不同层面的因素之间存在着一定的制约关系之外,还表现在空间上存在着一定的关联性。对于栅格数据所描述的某项地学要素,其中的(i,j)栅格往往会影
13、响其周围栅格的属性特征。充分而有效地利用这种事物在空间上相联系的特点,是地学分析的必然考虑因素。窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据,开辟一个有固定分析半径的分析窗口,并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算,或与其它层面的信息进行必要的复合分析,从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。d. 栅格数据分析栅格数据由于其空间信息隐含属性信息明确的特点,可以看作是最为典型的数据层面,通过数学关系建立不同数据层面之间的联系是GIS提供的典型功能,空间模拟尤其需要通过各种各样的方式将不同的数据层面进行叠加运算,以揭示某种空间现象或空间过程。同矢量数据多边形叠置分析相比,栅格
14、数据的更易处理,简单而有效,不存在破碎多边形的问题等优点,使得栅格数据的叠置分析在各类领域应用极为广泛。e. 水文分析水文分析专题主要是利用地图的基本应用功能以及地图标识功能, 对各个水位站的地理位置坐标数据、各个水位站监测到的水情数据在地 图上进行加载,形成一个专题图层,以直观的方式将相关的数据信息集 中显示在一张地图上,以供用户查看和浏览,方便用户对各个水位站的 地理位置以及实时的水情数据等相关信息进行查看。f. 动态分段 动态分段是在数据库中纪录道路的每种属性的起止点到道路原点的距离,并不是真的将道路切断存储,适合于动态的分析,顾名动态分段。采用动态分段之后,一个路段(Segment),
15、是路网上两个交点间连线或者弧的一部分,路段的长度用其占连线的比例来表示,具有唯一的标识码。在GIS数据库中,路段是依附于路网数据,本身没有坐标。由于采用动态分段将道路的各种属性以及其分布集中在一个图层中进行管理,采用线性定位方法,因而容易实现各种“点线”以及“线线”的叠加查询分析。 动态分段是对现实世界中的线性特征及其相关属性进行抽象描述的数据模型和计算手段,它可以根据不同的属性按照某种度量标准对线性要素进行相对位置的划分,而对同一个线要素,可以根据不同的度量标准得到不同的相对位置划分方案。图 动态分段数据模型g. 插值分析 在实际工作中,由于成本的限制、测量工作实施困难大等因素,我们不能对研
16、究区域的每一位置都进行测量(如高程、降雨、化学物质浓度和噪声等级)。这时,我们可以考虑合理选取采样点,然后通过采样点的测量值,使用适当的数学模型,对区域所有位置进行预测,形成测量值表面。插值之所以可称为一种可行的方案,是因为我们假设,空间分布对象都是空间相关的,也就是说,彼此接近的对象往往具有相似的特征。 h. 地图裁剪地图裁剪是从地图矢量数据集合中提取所需信息的过程,它是空间数据处理过程中经常遇到的问题。在进行地形图的开窗、放大、漫游显示和空间目标提取,以及多边形叠置分析时,必须进行数据裁剪。裁剪就是把裁剪区域内地理实体及他们之间的拓扑关系表达出来,可分为两个步骤:一是将区域中的地图元素提取
17、出来,建立矢量数据的简单数据结构;二是将这些地图元素之间的拓扑关系提取出来,建立矢量数据拓扑关系的表示结构。裁剪后的地图矢量数据不仅含有该区域中各个地理实体的抽象,而且还有对各个地理实体之间拓扑关系的描述,是认识该区域的基础。3) 拓扑功能拓扑关系是指空间数据的位置关系。空间拓扑描述的是自然界中地理对象的空间位置关系,是地理对象空间属性的一部分。在地理对象中涉及的拓扑关系有邻接,关联和包含。这个很容易理解。那么在GIS中,运用拓扑有什么好处?拓扑的主要目的是保证数据的质量,提高数据的精度。这也就是在GIS软件中,虽然实现的方式不同,但最终的目的无非是保证数据的质量。地理对象的拓扑关系,主要有以
18、下三种: 相邻: 是指对象之间是否在某一边界重合,例如行政区划图中的省、县数据。 重合: 是指确认对象之间是否在某一局部互相覆盖,如巴士线路和道路之间的关系。 连通: 连通关系可以确认通达度、获得路径等。 4) 网络分析在GIS中,网络分析是指依据网络拓扑关系(结点与弧段拓扑、弧段的连通性),通过考察网络元素的空间及属性数据,以数学理论模型为基础,对网络的性能特征进行多方面研究的一种分析计算。在GIS中,作为空间实体的网络与图论中的网络不同。它作为一种复杂的地理目标,除具有一般网络的边、结点间的抽象的拓扑含义之外,还具有空间定位上的地理意义和目标复合上的层次意义。具体说来,网络就是指现实世界中
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- 关 键 词:
- 地理信息 基础 数据库 设计方案
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