地理信息系统数据压缩应ppt课件

1、一些运用21512112刘翔宇矢量与栅格一体化数据构造矢量与栅格一体化的根本概念矢量与栅格一体化的根本概念 新一代集成化的地理信息系统，要求可以一致管理图形数据、属性数据、影像数据和数字高程模型DEM数据，称为四库合一。关于图形数据与属性数据的一致管理，近年来已获得突破性的进展，不少GIS软件商先后推出各自的空间数据库引擎SDE，初步处理了图形数据与属性数据的一体化管理。而矢量与栅格数据，按照传统的观念，以为是两类完全不同性质的数据构造，当利用它们来表达空间目的时，对于线状实体，人们习惯运用矢量数据构造。对于面状实体，在基于矢量的GIS中，主要运用边境表达法，而在基于栅格的GIS中，普通用元子

2、空间填充表达法。由此，人们联想到对用矢量方法表示的线状实体，是不是也可以采用元子空间填充法来表示，即在数字化一个线状实体时，除记录原始取样点外，还记录所经过的栅格。同样，每个面状地物除记录它的多边形边境外，还记录中间包含的栅格。这样，既坚持了矢量特性，又具有栅格的性质，就能将矢量与栅格一致同来，这就是矢量与栅格一体化数据构造的根本概念。为了建立矢量与栅格一体化数据构造，要对点、线、面目的数据构造的存储要求作如下的一致商定: 1对点状目的，由于没有外形和面积，在计算机内部只需求表示该点的一个位置数据及与结点关联的弧段信息。2对线状目的，它有外形，但没有面积，在计算机内部需用一组元子来填满整个途径

3、，并表示该弧段相关的拓扑信息。3对面状目的，它既有外形，又有面积，在计算机内部需表示由元子填满途径的组边境和由边境组成的紧凑空间。由于栅格数据构造的精度较低，需利用细分格网的方法，来提高点、线和面状目的边境限的数据表达精度。如图2-32中，在有点、线目的经过的根本格网内，再细分成256256个细格网。当精度要求较低时，也可以细分成16l6个细格网。为使数据格式一致，根本格网和细分格网都采用线性四叉树的编码方法，将采样点和线性目的与根本格网的交点用两个Morton码表示均用十进制Morton码，简称M码。其中，M1表示该点取样点或附加的交叉点所在的根本格网地址码，M2表示该点对应的细分格网的Mo

4、rton码，即M1和M2是将同一对X、Y坐标转换成的两个Morton码。例如，X=210.00m, y=l2.23m，当根本格网的边长取为l0m，在每个弧段经过的根本格网内再细分为256256个细格网时，可得出M1=275，M22690矢量与栅格一体化数据构造设计矢量与栅格一体化数据构造设计点状目的和结点的数据构造。 根据根本商定，点状目的和结点只需位置，没有外形和面积，不用将点状地物作为一个覆盖层分解成四叉树，只需将点坐标化为两个地址码M1和M2，而不论整个构形能否为四叉树。这种构造简单灵敏，便于点的插入和删除等操作。线状目的和弧段数据构造 根据根本商定，线状目的只需将其经过的栅格地址全部记

5、录下来即可，由于一个线状地物能够由几个弧段组成，所以应建立弧段的数据文件。其数据构造如图2-35所示。 其中，始结点和终结点是该弧段的两个端点结点，它们与结点数据构造联接，可以建立起弧段与结点之间的拓扑关系。中间点串包含了原始取样点已转换成用M1、M2表示和该弧段途径经过的一切格网边的交点位置码。面状目的的数据构造 根据根本商定，面状目的应包含边境和边境所包围的整个区域。边境由弧段组成，关联弧段构成多边形区域，经过关联弧段与弧段数据构造的衔接，可以建立多边形与弧段之间的拓扑关系。面状目的中间包含的栅格采用线性四叉树或二维行程数据构造表示。 其中，面块头指针是指向该目的的下一个子块的记录或地址码

6、，并在最后指向该目的的对应属性值。 经过带指针的三维行程表表2-6，可以用循环指针将属于同一类目的例如土壤覆盖层的红壤的叶结点链接起来图2-37，构成面向目的或详细地物的面域构造，而且只需进入第一块，就可以顺着指针直接提取该目的的一切子块，防止像栅格矩阵那样，为了查询某一个目的而遍历整个矩阵，从而大大加快了查询速度。 这里规定一个覆盖层 layer构成一个二维行程表，假设干个覆盖层例如土地利用、土壤等那么构成假设干个二维行程表，以便进展GIS的叠合操作和分析。每个层可用一颗四叉树或一个二维行程编码表表示。叶结点的值可以是属性值或目的的标识号。详细的检索过程是:面状目的标识号搜索边境弧段面块指针

7、一切面块及其属性值。因此，面状目的数据构造的根底是弧段数据构造及带指针的二维行程编码文件。Q:JEPG图像是怎样紧缩的？四个步骤 1.颜色方式转换及采样 2.DCT变换 3.量化 4.编码颜色方式转换及采样 RGB颜色系统是我们最常用的表示颜色的方式。JPEG采用的是YCbCr颜色系统。想要用JPEG根本紧缩法处置全彩色图像，得先把RGB颜色方式图像数据，转换为YCbCr颜色方式的数据。 Y代表亮度，Cb和Cr那么代表色度、饱和度。经过以下计算公式可完成数据转换。 Y=0.2990R+0.5870G+0.1140B Cb=-0.1687R-0.3313G+0.5000B+128 Cr=0.50

8、00R-0.4187G-0.0813B128 人类的眼晴对低频的数据比对高频的数据具有更高的敏感度，现实上，人类的眼睛对亮度的改动也比对颜色的改动要敏感得多，也就是说Y成份的数据是比较重要的。既然Cb成份和Cr成份的数据比较相对不重要，就可以只取部分数据来处置。以添加紧缩的比例。JPEG通常有两种采样方式：YUV411和YUV422，它们所代表的意义是Y、Cb和Cr三个成份的数据取样比例。DCT变换 DCT变换的全称是离散余弦变换Discrete Cosine Transform，是指将一组光强数据转换成频率数据，以便得知强度变化的情形。假设对高频的数据做些修饰，再转回原来方式的数据时，显然与

9、原始数据有些差别，但是人类的眼睛却是不容易识别出来。 x,y代表图像数据矩阵内某个数值的坐标位置fx,y代表图像数据矩阵内的数个数值u,v代表DCT变换后矩阵内某个数值的坐标位置Fu,v代表DCT变换后矩阵内的某个数值 u=0 且 v=0 cucv=1/1.414 u0 或 v0 cucv=1 经过DCT变换后的矩阵数据自然数为频率系数，这些系数以F0，0的值最大，称为DC，其他的63个频率系数那么多半是一些接近于0的正负浮点数，一概称之为AC。量化 图像数据转换为频率系数后，还得接受一项量化程序，才干进入编码阶段。量化阶段需求两个8*8矩阵数据，一个是专门处置亮度的频率系数，另一个那么是针对

10、色度的频率系数，将频率系数除以量化矩阵的值，获得与商数最近的整数，即完成量化。 当频率系数经过量化后，将频率系数由浮点数转变为整数，这才便于执行最后的编码。不过，经过量化阶段后，一切数据只保管整数近似值，也就再度损失了一些数据内容编码 Huffman编码无专利权问题，成为JPEG最常用的编码方式，Huffman编码通常是以完好的MCU来进展的。 编码时，每个矩阵数据的DC值与63个AC值，将分别运用不同的Huffman编码表，而亮度与色度也需求不同的Huffman编码表，所以一共需求四个编码表，才干顺利地完成JPEG编码任务。 DC编码 DC是彩采用差值脉冲编码调制的差值编码法，也就是在同一个

11、图像分量中获得每个DC值与前一个DC值的差值来编码。DC采用差值脉冲编码的主要缘由是由于在延续颜色的图像中，其差值多半比原值小，对差值进展编码所需的位数，会比对原值进展编码所需的位数少许多。 AC编码 AC编码方式与DC略有不同，在AC编码之前，首先得将63个AC值按Zig-zag排序， 63个AC值陈列好的，将AC系数转换成中间符号，中间符号表示为RRRR/SSSS，RRRR是指第非零的AC之前，其值为0的AC个数，SSSS是指AC值所需的位数，AC系数的范围与SSSS的对应关系与DC差值Bits数与差值内容对照表类似。 假设延续为0的AC个数大于15，那么用15/0来表示延续的16个0，1

12、5/0称为ZRLZero Rum Length，而0/0称为EOBEnel of Block用来表示其后所剩余的AC系数皆等于0，以中间符号值作为索引值，从相应的AC编码表中找出适当的霍夫曼码值，再与AC值相连即可。 BMP位图文件的构造 BMP文件头BMP文件头 typedef struct tagBITMAPFILEHEADER UINT bfType; /位图文件的类型，必需为BM DWORD bfSize; /位图文件的大小，以字节为单位 UINT bfReserved1; /位图文件保管字，必需为0 UINT bfReserved2; /位图文件保管字，必需为0 DWORD bfOf

13、fBits; /位图数据距文件头的偏移量，以字节为单位 BITMAPFILEHEADER;BMP位图信息头BMP位图信息头用于阐明位图的尺寸等信息typedef struct tagBIMAPINFOHEADER DWORD biSize; /本构造所占用字节数 LONG biWidth; /位图的宽度，以像素为单位 LONG biHeight; /位图的高度，以像素为单位 WORD biPlanes; /目的设备的级别，必需为1 WORD biBitCount; /每个像素所需的位数，必需是1双色、 /416色、8256色或24真彩色之一 DWORD biCompression; /位图紧缩

14、类型，必需是 0不紧缩、 /1BI_RLE8紧缩类型或2BI_RLE紧缩类型之一 DWORD biSizeImage; /位图的大小，以字节为单位 LONG biXPelsPerMeter; /位图程度分辨率，每米像素数 LONG biYPelsPerMeter; /位图垂直分辨率，每米像素数 DWORD biClrUsed; /位图实践运用的颜色表中的颜色数 DWORD biClrImportant; /位图显示过程中重要的颜色数 BITMAPINFOHEADER; typedef struct tagBITMAPINFO BITMAPINFOHEADER bmiHeader; RGBQUA

15、D bmiColorsi; BITMAPINFO; 颜色表中RGBQUAD构造数据的个数由biBitCount来确定，当biBitCount=1、4、8时，分别有2、16、256个表项；当biBitCount=24时，没有颜色表项。 位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内从左到右、扫描行之间从下到上。位图的一个像素值所占的字节数如下： l 当biBitCount=1时，8个像素占1个字节。 l 当biBitCount=4时，2个像素占1个字节。 l 当biBitCount=8时，1个像素占1个字节。 一张A4210mm297mm 幅面的照片，假设用中等分辨率300dpi的扫描仪

16、按真彩色扫描，其数据量为多少？让我们来计算一下：共有300210/25.4 300297/25.4个象素，每个象素占3个字节，其数据量为26M字节，其数据量之大可见一斑了。TIFF图像格式图像格式 TIFF TaglmageFileFormat图像文件是由Aldus和 Microsoft公司为桌上出版系统研制开发的一种较为通用的图像文件格式。 TIFF格式灵敏易变，它又定义了四类不同的格式：TIFF-B适用于二值图像：TIFF-G适用于黑白灰度图像；TIFF-P适用于带调色板的彩色图像：TIFF-R适用于RGB真彩图像。 TIFF支持多种编码方法，其中包括RGB无紧缩、RLE紧缩及JPEG紧缩等。 TIFF是现存图像文件格式中最复杂的一种，它具有扩展性、方便性、可改性，可以提供应IBMPC等环境中运转、图像编辑程序。 TIFF图像文件由三个数据构造组成，分别为文件头、一个或多个称为IFD的包含标志指针的目录以及数据本身。 TIFF图像文件中的第一个数据构造称为图像文件头或IFH。这个构造是一个TIFF文件中独一