栅格数据矢量化及其相关问题的解决方法

矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式,而栅格数据不能满足GIS中进行空间分析的要求,因此栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上,以拓扑关系的原理为指导,提出了改进的栅格结构数据矢量化方法,即根据4个相邻栅格的异同关系来判定交汇点是坐标点还是结点,并且在提取结点和坐标点过程中,同时提取水平和垂直的所有线段信息,以便快速、有效地实现栅格数据的矢量化。此外,还采用动态打断和粗网格等方法,解决了在栅格数据矢量化过程中,经常出现的诸如多边形自交、孤岛等问题。作者用VisualC⁺⁺语言实现了本文的算法,与ENVI矢量化结果相比,该方法的矢量化结果具有简单方便、编辑工作量小、实用性强等显著优点。因此,该改进方法更有利于遥感图像的信息提取及其与GIS技术的集成。     

栅格数据表示空间信息的不确定性初探

首先阐述了栅格结构在地形表达方面所表现出来的两大优势,正因为这些优势使得栅格结构能在GIS中得到广泛应用。其次,分析了由于栅格结构自身的特点,导致了在处理地形表面数据时,会有基于点和基于面两种不同的处理方式,并由此会产生解释格网属性值和确定属性值定位这两方面的不确定性。然后,提出了解决该问题的方法,即将栅格数据结构分为像素模型和格网模型两种形式。最后给出了两个典型例子,来说明若将不同的栅格数据图层等同对待会产生的结果误差情况,提醒用户使用栅格数据时注意的事项。     

面向数据传输的地理栅格数据快速压缩方法

随着对地观测技术的高速发展,高分辨率地理栅格数据已被广泛应用于地貌、环境、水文等领域,传输与存储海量数据亟需通过数据压缩来解决有限信道容量的制约。本文分析了地理栅格数据特征,并基于数据保真性和压缩即时性原则,提出了融合转换压缩和编码压缩的地理栅格数据两阶段压缩方法,并从精度和效率2个视角构建了两阶段压缩方法的评价方法。利用不同大小的规则格网DEM数据,在集群系统上对两阶段压缩方法的数据保真性和压缩性能进行了测试。实验结果表明,本文构建的两阶段压缩方法在数值和地表形态上均有较好的精度,数据保真性高。同时,其压缩率一般在50%以上,解/压速率达到实时层次,能够显著地减少数据传输时间消耗,提高网络传输效率。两阶段压缩方法具有较好的普适性,可为高性能地学并行计算等领域提供技术支撑。     

一种面向地图对象的矢量地图数字水印方法

针对线状图层数据,面向地图对象,描述了一种能对2D矢量地图数据进行版权保护的水印算法.该算法把水印信息隐藏在地图对象的形状特征中,通过HASH排序和分组,把水印信息广泛地散布到图层中,并且实现了水印信息的盲检.实验表明,该算法具有很强的鲁棒性和实用性.     

一种地名地理实体数据自动获取方法

以提高地名地理实体数据自动化生产程度为切入点,充分利用矢量基础地理框架数据成果,提出了一种地名地理实体数据自动获取方法。首先结合矢量基础地理框架数据的数据分布特点,制定了合理的地名地理实体数据自动提取策略;在此基础上,针对所提取的数据集存在重复地名、同一地名的地理实体数据存储分散或被动分割等问题,通过设计有效的地名匹配策略,对同一地名进行去除重复处理,在此基础上将对应的地名地理实体数据进行归并处理;最后,结合实体数据的组织特点,建立了适合于点、线、面、多点、多线、多面、几何集合等不同类型的地名地理实体数据重组方法,实现对地名地理实体数据的空间重组。实验表明,采用所提出的方法,不仅能有效地获取地名地理实体数据,满足地名工程建设需求;而且改变了传统的数据生产模式,充分利用了现有数据成果,避免了地名地理实体数据的重复建设。该方法的提出为地名相关工程建设中地名地理实体数据的生产、更新提供了一种新思路和新方法。     

生态环境遥感分类数据矢量化方法与应用

遥感分类数据矢量化建库是生态环境遥感制图及其应用分析过程中主要的处理内容和基础工作。以福建省海岸带生态环境遥感分类数据为例 ,在分析遥感图像处理系统对遥感分类和专题信息提取后处理中矢量化能力不足和结果存在严重缺陷的基础上 ,综合应用遥感和地理信息基础软件平台 ,提供的系列数据管理、分析和数据转换功能模块 ,开展基于生态环境遥感影像分类数据的矢量化建库技术探讨 ,提出一个生态环境遥感分类数据矢量化建库的通用技术方法和流程 ,并对矢量化结果做了一个简要的评价和分析 ,以满足大面积生态环境遥感调查、分析和制图的实际需要。     

栅格数据地学可视化分析环境的构建分析

以遥感数据、数字高程数据等为代表的栅格数据获取技术的进步,以及栅格数据本身适合地学模拟的特点,使得栅格数据应用越来越广泛.当前以定量计算为主的方法难以有效支撑栅格数据分析任务,将可视化引入,充分利用人机协同优势,形成栅格数据地学可视化分析环境是一个较好的解决途径.但是,栅格数据大数据量的特征会引起属性空间可视化时的遮挡...     

地理栅格数据并行I/O的研究与实现

随着遥感和测绘技术的进步,日益增大的数据量和高效的数据I/O矛盾逐渐凸显。本文针对这个问题提出了地理栅格数据的一种并行I/O模式,并对该I/O模式进行了相应的编程实现。通过设计实验验证其正确性和效率,我们发现相比传统的栅格数据I/O库(GDAL库)而言,采用本文提出的并行I/O模式对应的I/O库将能同时保证结果的正确性和高效性。     

数字正射像片在地理信息系统中的应用

数字正射像片（ｄｉｇｉｔａｌｏｒｔｈｏｐｈｔｏｓ）以其迅速、快捷的生产方式和详实、可靠的信息数据特性可以作为地理信息系统的一种新的信息源。本文论述了数字正射像片在地理信息系统中的应用，首次在矢量数据和栅格数据混合数据结构的图形工作站上，对数字正射像片应用于地理信息系统的原理、方法和数据流程进行了尝试。     

一种基于三维Arnold变换的矢量地理数据置乱加密方法

矢量地理数据具有位置精度高、语义丰富、空间关系明确等特点,易于同各类专题信息集成、融合使用,是地理信息系统的一类重要数据源.互联网和大数据背景下,矢量地理数据面临泄密、侵权、窃取等安全隐患日益凸显.为此,本文分析比较了几类主要的矢量空间数据安全技术,认为数据置乱技术具有较为均衡的安全防护性能,实际应用潜力大,将经典的图像数据置乱思路引入矢量地理数据,提出了一种基于三维Arnold变换的矢量地理数据置乱加密方法.实验表明,该方法简洁高效,具有置乱度高、保持原有数据结构、完全可逆和抗暴力攻击等特点.     

分布式环境下矢栅一体化数据组织模型设计

随着地理信息技术与计算机网络技术的结合和发展,基于全球框架的地理信息服务对海量数据管理的要求越来越高,传统的单中心的关系数据库的管理模式已经不能满足要求。分布式文件系统、半结构化数据库和关系数据库技术优势互补,为海量数据高效管理提供了新的技术思路。本文提出了分布式环境下空间数据一体化存储管理架构,设计了矢量和栅格数据的数据逻辑组织和物理存储模型,通过统一的分层+分块的数据划分规则,实现了矢、栅数据分布式环境下的一体化管理。在该模型中,利用关系数据库和半结构化数据库的特点,对空间索引和实体数据分开管理,有效地提高了数据处理和访问效率。实验表明,该模型具有更高的数据管理能力,可为分布式环境下数据服务中心构建提供一个有效的解决方案。     

栅格地理数据鲁棒水印技术综述

作为新兴的信息安全前沿技术,数字水印技术在栅格地理数据安全领域发挥着越来越重要的作用。本文从栅格地理数据数字水印技术现状、技术特点和攻击方式三方面进行了阐述和分析,指出了栅格地理数据水印技术的未来发展方向。     

栅格成本距离计算的改进蚁群算法

栅格数据模型是地理信息科学领域的主要数据模型,成本距离分析是其重要的应用方向之一。但当栅格数据量较大时,传统的Dijkstra求解效率较低,因此本文提出了一种用改进蚁群算法来求解栅格成本距离的方法。首先,构建了适合人工智能算法的栅格数据模型及编码方法;然后,在此基础上初始化蚁群,采用状态概率选择机制计算相邻栅格单元之间距离成本,以及距离成本路径方向选择,同时利用改进的信息素更新机制加强蚁群之间信息交流,加快算法收敛速度;最后,引入了遗传算法的选择、交叉和变异等算子优化生产的成本距离的解,增加解的全局性。本文以北极地区的海冰密集度栅格数据为基础,求解北极地区适合航行路线的成本距离。实验表明,结合了蚁群算法和遗传算法优势的改进蚁群算法,能够快速有效地求解出基于栅格数据的成本距离。     

一种与地图服务结合的栅格瓦片计算模型

随着遥感影像数据的快速增长,对于栅格数据高效的信息处理和价值挖掘方式提出了更大的挑战,传统地图服务聚焦于内容的共享与可视化,缺乏对影像实时分析处理功能。本研究以地图服务的形式实现了对栅格瓦片数据实时分析处理能力,将云优化的GeoTIFF（Cloud Optimized GeoTIFF,COG）作为数据组织方式,设计了分布式协同预取策略,实现了栅格瓦片数据的冷热加载,优化了从云端读取影像数据的效率。在栅格瓦片数据高效加载的基础下,提出了一种基于表达式的栅格瓦片处理模型,通过对表达式转换建模为计算工作流,在地图服务的请求中实现对栅格瓦片的实时处理,对存储在云端的海量遥感数据进行快速分析,实现原始数据到数据产品的直接可视化转换。针对全量数据参与的场景,使用合适的重采样数据进行简化计算,以满足地图服务的实时性。使用了NDVI、地物分类、植被覆盖度三类不同复杂度模型,在地图服务中对Landsat 8影像进行了实时计算分析。实验结果表明,该处理模型能对栅格瓦片进行有效分析,且能进行分布式扩展,在高并发场景下能够提供稳定的地图服务能力,适应各层级尺度的计算,对未来地图服务的发展提供了一种新思路。     

数字栅格地图管理系统的建立

利用MapInfo和VB相结合的方法,设计实现了一个省级数字栅格地图的管理系统,能够对数据、元数据进行集成管理,并实现部分查询、输出等功能,具有一定的特点和实用性。     

分布式栅格空间数据库引擎设计与实现

栅格空间数据库引擎RasSDE是实现海量栅格数据的分布式查询和高效管理的关键。提出一种面向对象的栅格空间数据组织模型,设计了分布式四层RasSDE的体系结构,分析了数据库服务层、应用接口层、应用层等相关技术,讨论了RasSDE核心组件OMSAC开放多数据源空间数据访问组件的架构,给出了基于RasSDE的中国海监飞机扫描仪图像处理及三维仿真平台应用系统实例,系统实现面向对象的栅格空间数据组织、统一的海量栅格空间数据管理以及分布式栅格空间数据计算等主要目标。对RasSDE和ArcSDE的磁盘读写、网络传输综合性能对比试验表明,RasSDE的栅格数据网络传输效率比ArcSDE的要高,可以满足海量栅格空间数据传输的要求。