第一篇：山西師范大學陳廷地理信息系統期末總結--1GIS表面建模方法

第一節

GIS表面建模方法:

一、表面柵格法

地形數據以附加高程值的均勻格網形式表達。

二、不規則三角網法(TIN):

格網記錄高程信息的兩種方式

采用像元中心點的值

采用整個像元的值

柵格數據集的優點：

概念模型簡單,數據存儲也十分緊湊； 柵格模型有良好的處理柵格數據算法;柵格格式高程數據相對豐富,費用低廉;柵格數據集的缺點：

嚴格格網結構同多變的地形不相適應;當以規則間距的柵格進行內插時，源數據要發生改變；

在許多應用中無法很好地表達地物。TIN表示法優點：

采點的不規則性，可以在地形變化顯著處改變取樣點密度，生成高效、精確的表面模型；

支持多種表面分析;

適合于大比例尺制圖應用;TIN表示法缺點：

計算與分析算法較復雜 改變數據精度時需重采樣

第二節

數據結構

? 數據結構：即數據組織的形式，是適合于計算機存儲、管理、處理的數據邏輯表達。

換句話說，是指相互之間存在一種或多種特定關系的數據元素以什么形式在計算機中存儲和處理。通常情況下，精心選擇的數據結構可以帶來更高的運行或者存儲效率。

空間數據結構

? 空間數據結構：對相互之間存在一種或多種特定關系的空間數據元素進行數據組織的形式。

對現實世界的空間數據表達可以采用矢量數據模型和柵格數據模型。相應的，空間數據結構也可以劃分為基于矢量模型和基于柵格模型的數據結構，簡稱為矢量數據結構和柵格數據結構。

第三節

矢量數據結構

? 矢量數據結構是利用歐幾里德（Eucild）幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理空間分布的一種數據組織形式。? 優點：能很好的表達地理實體的空間分布特征，數據精度高，數據存儲的冗余度低。1.缺點：對于多層空間數據的疊合分析比較困難。

? 間拓撲關系分為實體數據結構和拓撲數據結構。

? 實體數據結構

? 分類：按是否明確表示地理實體間的空在實體數據結構中，空間數據按照基本的空間對象（點、線或多邊形）為單元進行單獨組織，其中不含有拓撲關系的信息。

? 實體數據結構的特點 ? 數據按點、線或多邊形為單元進行組織，數據編排直觀。

? 每個多邊形都以閉合線段存儲，多邊形的公共邊界被數字化兩次和存儲兩次，造成數據冗余和不一致； ? 實體數據結構的特點（續）

? 點、線和多邊形有各自的坐標數據，但沒有拓撲數據，互相之間不關聯； ? 島只作為一個單個圖形，沒有與外界多邊形的聯系。

? 實體數據結構的特點（續）? 非拓撲的點、線、面。顯示速度快，但是編輯不便。例如： ? 實體數據結構舉例

? 采用實體數據結構的有：ArcView GIS 的 Shape 文件和MapInfo的Tab文件等。? ESRI公司的Shapefile文件包含一個主文件（*.shp），一個索引文件（*.shx）和一個dbase(*.dbf)文件。每個文件的主要作用詳見教材（P49）。

Shapefile文件：數據文件簡單

拓撲數據結構

? 在拓撲數據結構中，點是獨立的，點連成線，線構成面。每條線始于起始節點，止于終止節點，并與左右多邊形鄰接。? 拓撲數據結構的基本元素：節點、弧段、多邊形。

? 拓撲數據結構的特點 ? 數據結構復雜，借用了拓撲學（Topology）的原理來描述空間事物，不僅記錄空間位置和幾何特性，還記錄空間關系。? 圖形的修改方便，可由軟件檢查數據輸入的錯誤，容易保證數據質量 ? 便于疊合分析、網絡分析等

? 建立拓撲關系需花計算時間（當地圖覆蓋范圍很大，數據量很大時）? 拓撲數據結構基本文件構成

? 在拓撲數據結構中，主要有弧段文件、節點文件、多邊形文件、弧段坐標文件等，其中弧段是數據結構的基本對象。? 拓撲數據結構舉例：Coverage文件 ? 拓撲數據結構

? 小結：矢量型數據結構的比較

柵格數據結構

? 定義：將空間分割成有規則的網格（每個格網稱為柵格單元）在各個柵格單元上給出相應的屬性值來表達地理實體的一種數據組織形式。

有關柵格的幾點說明：柵格的邊長 ? 柵格的邊長決定了柵格數據的精度。? 但是，當用柵格數據來表示地理實體時，不論格網邊長多小，與原實體特征相比較，信息都有丟失。這是由于復雜的實體采用統一的格網造成的。? 有關柵格的幾點說明：（2）柵格空間位置

? 空間位置用行和列標識。? 有關柵格的幾點說明：（4）柵格的取值 ? 有關柵格的幾點說明：（4）柵格的取值 ? 有關柵格的幾點說明：（4）柵格的取值 ? 柵格數據的組織方法（或存儲類型）

1、柵格矩陣結構：簡單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原型（柵格文件）；

2、游程（行程）編碼結構：在很大程度上壓縮數據，又最大限度的保留了原始柵格結構，編碼解碼十分容易，十分適合于微機地理信息系統采用；

3、四叉樹結構：具有區域性質，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，四叉樹編碼可以直接進行大量圖形圖象運算，效率較高，是很有前途的編碼方法。

4、柵格矩陣結構

? 柵格矩陣結構是一種用矩陣存儲柵格數據單元的存儲結構。

? 從柵格矩陣結構引出的問題：

? 在計算機中，如果矩陣的每個元素用一個雙字節表示，則一個圖層的全柵格數據所需要的存儲空間為m（行）×

n（列）×

2（字節）。

? 如：一個面積為100km2的區域，如果網格邊長取為1m，每個網格用一個雙字節表示，則一個圖層的要素就占用200 兆字節的存儲空間。因此，柵格數據的壓縮是柵格數據結構要解決的重要任務。? 游程（行程）編碼結構

? 游程：指柵格矩陣一行內相鄰同值柵格的數量，也稱行程。

? 游程編碼結構：指逐行將相鄰同值的柵格合并，記錄合并后柵格的值及合并柵格的數量（即游程的數據結構）。

? 目的：壓縮柵格數據量，消除數據間的冗余。

? 游程編碼的建立方法：將柵格矩陣的一行數據序列映射為相應的二元組序列。? 游程（行程）編碼結構 ? 游程編碼結構的特點

? 游程編碼能否壓縮數據量，主要取決于柵格數據的性質。可以通過計算數據的冗余度進行測試。

? 游程編碼是一種無損壓縮方法，信息不丟失，通過解碼可以恢復為柵格矩陣結構。

? 為了提高系統對游程編碼數據序列的訪問效率，通常采用索引順序文件的方法來組織數據（如圖2-19）。? 四叉樹結構 ? 四叉樹結構存儲的原理：見教材56頁。將空間區域按照4個象限進行遞歸分割n次，每次分割形成2n×2 n個子象限，直到子象限的數值單調為止，該子象限就不再分割。凡屬性值都相同的子象限，不論大小，均作為最后的存儲單元。? 四叉樹編碼（續）? 四叉樹的存儲方法 ? 常規四叉樹（了解）? 線性四叉樹（了解）

曲面數據結構

? 曲面：指連續分布現象的覆蓋表面，具有這種覆蓋表面的要素有地形、降水量、溫度和磁場等。

? 表達和儲存這些要素的基本要求是必須便于計算連續現象在任一點的數值。? 兩種表達曲面的方法：不規則三角網（triangulated irregular network, TIN）和規則格網（Grid）

不規則三角網(TIN)? 將離散分布的實測數據點連成三角網，網中的每個三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最近鄰的點構成三角形。（教材59頁圖2-22所示）? 狄洛尼（Delaunay）三角網在地形擬合方面運用的較普遍，因此常被用于TIN的生成。

? 不規則三角網數據結構的優點：可方便的進行地形分析，例如坡度和坡向信息的提取，填挖方計算，陰影和地形通視分析，等高線自動生產和三維顯示。

規則格網的曲面數據結構

規則格網的曲面數據結構類似于矩陣形式的柵格數據，只是其屬性值為地面的高程或其它連續分布現象的數值。（見教材59頁圖2-22）

例子：從規則格網表達的數字高程模型（DEM）到不規則三角網表達的數字高程模型；從不規則三角網到等高線的生成。

2.4 空間數據結構的建立 矢量數據的輸入：(1)手工數字化法；(2)手扶跟蹤數字化法；(3)數據結構轉換法。

? 柵格數據的輸入：(1)手工網格法；(2)掃描數字化法；(3)分類影像輸入法；(4)數據結構轉換法。

? 曲面數據的輸入：空間插值法。? 上述具體內容我們通過實驗來介紹。

小結

以上均以高程為例介紹GIS中地表建模的方法，實際上，以上方法還可以擴展到等壓面、等降水量面、等人口密度線等表面的建模。

第二篇：山西師范大學陳廷總結攝影與構圖第二章攝影構圖

第二章攝影構圖

第一節 攝影構圖的定義及基本要求

一.定義：

運用相機鏡頭的成像特征和攝影造型手段來構成一定的畫面，以揭示一定的內容。

在對攝影構圖的認識問題上，有兩點應特別引起注意:

一）辯證的認識攝影構圖的形式與內容的統一

攝影構圖是用“一定的形式來揭示一定的內容”。因此在攝影構圖的過程中，要時時提防脫離內容而去追求“表現形式”。所謂“形式與內容的統一”就是要求拍攝者充分運用最生動、最適當的形式來揭示一定的內容。

二）攝影構圖是一種“藝術性的學問”，而不是“技術性的學問”。

即“藝無定規”、“畫有法，而無定法”就是這個道理。

在攝影構圖中的一些所謂“規律”、“規則”，都是指一般情況而言，僅僅符合人的“視覺”效果，只是針對一定的內容才適用。

二.攝影構圖的基本要求：

攝影靠畫面的“線、形、色、虛、實”等形式表現攝影的對象、內容。因此攝影構圖的畫面往往要求通過“簡潔、完整、平衡、生動”的效果，以揭示一定的內容。

簡潔：主體突出，陪體適當，賓主分明

所謂主體：是指要表現的對象或主題思想的主要體現者；突出：就是要醒目，即一目了然。所謂陪體：就是主體前后左右的景物。“適當”就是與主體有關聯、有助于襯托主體的景物。

這里需要指出的是：一是不能陪體壓倒主體，令人有喧賓奪主之感；二是不能賓主不分；

三)不能完全舍去陪體，使主體變成“簡單”的畫面。

完整：畫面中主體必須給人一種完整感，完整并非要求完全。人的視覺具有下意識自動延伸的功能，不“完全”的影像也能給人以“完整感”。如：肖像、半身像。

穩定：平衡、穩定的物體，人的視覺感受舒適，安定；反之，就感到別扭、不安定。

穩定的基本要求：水平線要水平；垂直線要垂直；影像影調要平衡。

生動：含義極為廣泛、豐富。各種各樣的構圖要素，運用得恰到好處，都會產生生動的效果。只有形式與內容統一的生動，才是真正的生動。如笑。