全球信息栅格技术
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栅格数据编码技术的发展历程2015.4南通大学地科院江浩田摘要:栅格数据是结构是GIS中最基本的数据结构,本文对栅格数据的属性、小、形状等做出一些系统的描述和分析,其中重点在几种数据结构上做了比较详细的论述和讲解,包括栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树结构,在曲面数据结构中还有TIN的曲面数据结构和规则网格的曲面数据结构,以上的数据结构在不仅在GIS中运用广泛,而且在其他地理数据收集、索引、处理等也发挥着至关重要的作用。
关键词:数据结构、模型、网格、编码、地理处理、顺序、组织一、栅格数据结构的定义基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构,是指将空间分割成有规则的网格,称为栅格单元,在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
二、栅格数据的表达方式(1) 栅格数据是按网格的行与列排列、具有不同或颜色的列阵数据。
栅格数据是大小相等分布均匀、紧密相连的像元(网格单元)阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织,是最简单、最直观的空间数据结构,它将地球表面划分为大小、均匀、紧密相邻的网格阵列。
每一个单元(象素)的位置由它的行列号定义,所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中,数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。
(2) 点实体由一个栅格单元来表示;线实体由一定方向上连接成串的相邻栅格像元表示;面实体(区域)由具有相同属性的相邻栅格单元的块集合来表示。
(3) 栅格数据结构表示的是二维表面上地理要素的离散化数值,每个网格对应一种属性。
网格通常是正方形,有时也采用矩形、等边三角形和正六边形。
(4)格单元的取值方法:中心点法:取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值。
面积占优法:栅格单元属性值为面积最大者。
重要性法:取重要的属性值为栅格属性值。
用于具有特殊意义的较小地物。
长度占优法:每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。
三、栅格数据与矢量数据的比较(1)栅格数据结构栅格矩阵结构(直接栅格编码)在计算机中,直接栅格编码文件是以行为记录单位,按行存储地理数据的。
地理信息(GIS)技术术语一览1. 地理信息系统(GIS):一种基于空间数据的综合性信息处理技术体系,包括数据采集、存储、管理、分析、展示等功能。
2. 空间数据:地球表面及其周边空间内的各种现象和要素数据,如地图、卫星遥感数据、位置信息等。
3. GIS数据模型:一种用来描述地理数据的抽象数学模型,包括三种主要模型,分别是矢量、栅格和TIN模型。
4. 矢量数据:用点、线、面等基本要素来表示地理现象的数据形式,常见的矢量数据有点数据、线数据、面数据和多边形数据等。
5. 栅格数据:将地面分成一定大小的网格,每个网格用一个像元来表示地理现象的数据形式,常见的栅格数据有DEM、卫星遥感数据等。
6. TIN数据:通过三角形来描述地理现象的数据形式,通常用于地形建模和三维地形分析。
7. 地理编码:将地理位置(如行政区划、街道、建筑物)与数字编码相对应的方法,是位置信息geo-coding的基础。
8. 空间分析:基于空间关系,利用GIS提供的工具对空间数据进行统计、分析、预测等操作的技术。
9. 空间查询:利用GIS工具对空间数据进行条件查询和范围查询的功能。
10. 地图投影:将地球表面投影到平面,使得地球表面上的点都可以在地图上用坐标表示的方法。
11. 地图制图:根据采用的地图投影和地图样式,将地球表面及其周边空间内的多种要素绘制到纸张或屏幕上的过程。
12. 拓扑关系:指在空间中要素之间的一种特殊关系,描述的是邻接关系、相交关系、包含关系等几何关系。
13. 空间精度:指地理数据中的坐标精度和分辨率的程度,也是GIS数据质量的重要指标之一。
14. 空间分辨率:指GIS数据中标识对象的最小可见空间单元,也反映了数据的细节程度。
15. 属性数据:指地理要素的相关信息,如名称、面积、高程等非空间信息。
16. 空间数据仓库:一种以空间数据为核心的综合性数据存储、管理、分析系统,适用于大规模的空间数据处理与应用。
17. 空间数据挖掘:一种基于GIS空间数据的挖掘方法,提取隐藏在数据中的模式、关系和趋势,以支持空间决策。
地理信息系统中的空间数据处理技术介绍地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种用来捕捉、存储、管理、分析和展示地理空间数据的集成应用系统。
空间数据处理技术是GIS中最核心的部分,它主要涉及数据获取、数据存储、数据管理、数据分析和数据可视化等环节。
本文将详细介绍地理信息系统中常用的空间数据处理技术。
一、数据获取数据获取是地理信息系统中最重要的一环,目的是将真实世界的地理信息数据输入到GIS系统中。
常见的数据获取方式包括地面测量、卫星遥感、GPS测量和数字地形模型等。
地面测量是指通过实地勘测和测量仪器获取地理特征数据,例如,建筑物的位置、道路的形状等。
卫星遥感是利用卫星对地球表面进行拍摄和测量,获取高分辨率的遥感影像数据。
GPS测量则是通过全球定位系统获取地理位置信息,用于导航和定位。
数字地形模型是将地理地形数据以数字形式进行存储和处理,包括数字高程模型(DEM)和数字地面模型(DTM)。
二、数据存储数据存储是将获取的地理数据存储在GIS系统中的过程。
常见的数据存储格式包括矢量数据和栅格数据。
矢量数据采用点、线、面等几何要素来表示地理对象,常用的矢量数据格式有Shapefile、GeoJSON和KML等。
栅格数据则以像素网格的形式组织地理数据,常用的栅格数据格式有GeoTIFF和GRID 等。
此外,还存在一种混合数据格式,即矢量栅格数据,常用的混合数据格式有GeoJSON、GeoPackage和GML等。
三、数据管理数据管理是指对GIS系统中存储的地理数据进行组织、管理和维护的过程。
数据管理涉及数据的录入、编辑、更新等操作,以及数据的查询、索引和空间拓扑关系的维护等任务。
此外,数据管理还包括数据的备份、还原和安全性管理等方面。
常见的地理数据管理软件包括ArcGIS、QGIS和PostGIS等。
四、数据分析数据分析是GIS系统中最重要的应用环节之一,通过对地理数据的分析,可以提取出有价值的信息和知识,用于决策支持和问题解决。
数据链的综合应用1、概述信息化战争中决定战争胜败的关键因素就是信息。
而在作战过程中实现信息的获取、融合、处理、传递和利用的先进手段,就是战术数据链。
战术数据链是以现代化的通信网络为纽带,以信息处理为核心,将数字化战场上的战场感知系统、指挥控制系统、火力打击系统和武器系统等作战要素连接在一起构成的一个有机信息网络系统。
现代联合作战中,传感器系统、指挥控制系统和武器系统变得越来越复杂,陆、海、空三军的作战部队、舰艇、飞机等作战单元之间需要传送海量的信息和交战指令,使各级指战员共享战场态势,实现快速准确的联合作战行动,因此,只有数字化技术支持下的“数据链〞的运用,才能达成真正意义上的联合作战。
2、战术数据链的开展现状战术数据链的建立始于20世纪50年代,首先是装备于地面防空系统和海军舰艇,之后才逐步应用到飞机上。
到目前为止,已有多种战术数据链问世,用于传输图像情报和信号情报的通用数据链〔CDL〕以及用于指挥、控制和监视武器系统的专用数据链等。
其中,最常用的战术数据链是美军和北约使用的是包括Link 11和Link 16等在内的Link系列数据链。
而通用数据链CDL是美军目前在战术数据链方面的研究重点,也代表了战术数据链在未来的一个开展方向。
Link 11数据链是一种自动、高速、计算机对计算机的通信系统,采用TADIL A型数据格式,在具有Link 11功能的各单元,如海上舰艇、飞机和岸上节点之间进展敌情报告等战术数据的交换。
此外,它还可用于协调作战区域内各个平台的作战行动。
Link 11采用轮询技术,通常由计算机、通信XX设备、数据终端、高频或特高频无线电台组成。
Link 11系统主要装备于那些能处理并显示作战态势及目标信息的平台。
目前,美国及其盟国都装备有该数据链。
Link 16数据链是一种先进的通信、导航与识别系统,采用TADIL J型数据格式,是美军根据未来作战的需要并充分发挥联合战术信息分发系统〔JTIDS〕的能力而研制的,具有快速、机动、无线、多用户等特点,现已成为美国国防部用于战术指挥、控制、通信和情报的主要战术数据链。
简述栅格化文字的含义栅格化文字是一种将文字信息转化为由像素点组成的图像的技术,它通过分割字符为小块并使用二维数组记录每个像素点的状态来表现文字。
这种技术广泛应用于计算机图形学、图像处理、字体设计以及数据可视化等领域。
栅格化文字的基本原理是将每个字符划分为一个由若干个像素点组成的小矩形区域。
每个像素点可以是黑色或白色,代表该位置是否为字符的一部分。
通过定义一个规则来决定像素点的状态,将字符图案编码为一系列的二值数据。
这个过程可以使用计算机算法或者手工制作。
最后,将每个字符的二值数据按照顺序排列,就可以得到栅格化的文字图像。
栅格化文字的产生源于计算机的像素显示技术的限制。
早期的计算机显示器只能显示有限的像素数量,无法直接渲染字形的细节和曲线。
为了解决这个问题,研究人员采用了栅格化技术,将字符转换为由像素组成的图像,并通过“接近”原始字形的方式来表示文字。
栅格化文字在字体设计中具有重要意义。
设计师可以使用栅格作为字形设计的基础,通过对每个像素点的调整来改变字体的外形和风格。
通过编辑像素点的状态,设计师可以调整字符的大小、宽度、粗细等属性,使字体更加符合设计要求。
此外,栅格化文字还可以用于字体的压缩、加密和存储等方面。
栅格化文字还广泛应用于数据可视化领域。
将文本数据栅格化并可视化呈现,可以更直观地展示文字信息。
例如,在地图上使用栅格化文字可以标注街道名称、地名等重要信息,提高地图阅读的准确性和便利性。
在数据图表中使用栅格化文字可以增加图表的可读性和美观度,使得数据更加易于理解和分析。
总之,栅格化文字是一种将字符转换为由像素点组成的图像的技术。
它在字体设计、计算机图形学以及数据可视化等领域具有重要意义。
通过对像素点的调整和二值数据的排列,栅格化文字可以表现出丰富的字体风格和文字信息,为人们提供更加直观、美观和易于理解的文字视觉效果。
战场的侦察和监视技术是随着战争形式的发展而发展起来的。
最早的侦察是指挥员或侦察人员的耳目侦察,侦察距离相当有限。
欧洲工业革命后照相机、望远镜的发明和应用,人们获得了对较远的目标进行侦察的技术手段。
19世纪末20世纪初,随着电子、航空等近代科学技术的发展,先后出现了无线电侦察技术、雷达侦察技术、航空侦察和潜艇侦察等间接侦察手段,使侦察的范围大大扩展。
第二次世界大战后,出现了航天侦察和各种遥感侦察技术,使军事侦察技术发展到了一个新的水平,可以从陆、海、空、天四维空间实施侦察和监视战局。
之后,随着传感器的发展和信息革命的到来,侦察信息的获取和处理又进入了一个全新的时期。
海湾战争和科索沃战争充分表明,现代战争是高技术条件下的局部战争,战场态势瞬息万变,精确制导武器大量使用,武器的射程、命中精度和杀伤能力都大大提高,同时伪装、欺骗手段不断变化。
因而现代战争对侦察情报的时效性、准确性和连续性提出更高的要求。
谁在信息获取技术方面占有优势,谁就将赢得军事行动的主动权。
因此,世界各国都在尽最大努力,利用最新的科学技术成果发展先进的军事侦察装备。
在陆海空天四维空间侦察中,地面侦察是不可或缺的一维。
这是因为地面侦察在复杂的地形地物条件下甚至是严密伪装的情况下仍能充分发挥其作用,可以弥补光学侦察、无线电侦察和雷达侦察等现代侦察技术存在的盲区。
技术特点地面战场传感侦察系统被美军称为无人值守地面传感器U G S(Unattended Ground Sensor),是一种无源被动探测的侦察与监视装备,一直伴随着军事需求而发展。
地面战场传感侦察系统最早由美国军方在越战时期推出,成功监测了胡志明小道的动向,并引导空军对其实施了封锁。
受此鼓舞,美国国防部国防高级研究计划局(DARPA : D e f e n s e A d v a n c e d R e s e a r c h Projects Agency)和美国国家科学基金委员会(NSF : National ScienceFoundation) 联合资助了一系列研究计划,推动了以网络中心战为核心的新军事革命。
第27卷第4期情报指挥控制系统与仿真技术V ol.27 No.4 2005年8月 Information Command Control System & Simulation Technology Aug.2005文章编号:1672-7908(2005)04-0066-04GIG信息分发管理朱孟平,宋自林(解放军理工大学,江苏南京 210007)摘要:在介绍全球信息栅格和信息分发管理的概念的基础上,根据目前作战指挥过程中信息处理,特别是信息分发管理存在的问题,结合全球信息栅格的实现对信息分发管理的要求,详细剖析并提出了完成信息分发管理所需要实现的功能,特别是详细论述了实现信息分发管理所涉及的关键技术。
所有这些,在一定程度上可解决信息化条件下,如何实现信息优势向作战优势的转化问题。
关键词:全球信息栅格;信息分发管理;信息处理中图分类号:TN911.2 文献标识码:AInformation Dissemination Management in GIGZHU Meng-ping, SONG Zi-ling(PLA Univ. of Sci. & Tech., Nanjing 210007, China)Abstract: On the basis of presentation of the concepts of Global Information Grid (GIG) & Information Dissemination Management (IDM), and in view of the problems which exist in IDM, especially information procession in the course of warfare, combining with the requests of the realization of GIG for IDM, this paper analyzes in detail the function to realize GIG, and especially discusses the key technology related to realizing GIG.All of these can solve the problem about how to realize the transform from information predominance to operational predominance on the precondition of keeping decision-making predominance to some extent.Key words: global information grid (GIG); information dissemination management (IDM); information procession全球信息栅格[1,2] (Global Information Grid, GIG)是由一套全球互连的端到端的信息系统、相关过程以及专业人员组成,旨在根据作战部队、决策人员、支援人员的要求收集、处理、存储、分发和管理信息。
栅格数据二值化处理栅格数据二值化处理是一种常见的数学图像处理技术,广泛应用于图像处理、地理信息系统、数字化遥感等领域。
二值化处理通过将图像中的像素点根据一定阈值划分为两个灰度级别,即黑色和白色,从而将图像转化为二值图像。
本文将分步骤介绍栅格数据二值化处理。
一、定义阈值二值化处理的关键是定义一个阈值,这个阈值将图像的像素点划分成黑和白两部分。
阈值可以通过手动设定或自动计算等方式得到。
手动设定阈值需要经验和专业知识,因此在很多情况下采用自动计算的方式。
常见的自动计算阈值的方法有迭代求解、大津法等。
二、将灰度图像转化成二值图像根据定义的阈值,对灰度图像进行二值化处理。
对于每个像素点,判断其灰度值是否大于阈值,如果大于则将其标记为白色,否则标记为黑色。
可以使用循环语句遍历整张图像进行处理。
这样,就得到了二值图像。
三、后处理通常情况下,二值图像中可能存在少数像素点出现了不符合要求的黑色斑点或白色噪点。
因此需要进行后处理,将这些黑色斑点或白色噪点进行去除。
后处理方法可采用基于区域生长的连通性算法或基于形态学操作的滤波算法,也可以采用自适应形态学滤波算法等。
四、应用栅格数据二值化处理可以应用于多个领域,如图像处理、地理信息系统、数字化遥感等。
在图像处理领域中,二值化可以用于增强图像的对比度,提高图像的可读性;在地理信息系统中,二值化可以将遥感图像中的地物与背景区分开来,进行图形识别和分类分析;在数字化遥感领域中,可以利用遥感影像的灰度信息,将图像转化为像素点矩阵,进行自动识别、分类和分析等操作。
综上所述,栅格数据二值化处理是图像处理领域中常见的数学图像处理技术之一。
在应用时需要定义阈值、将灰度图像转化为二值图像、进行后处理等步骤,应用广泛,为数据分析和图像分析提供了重要的支持。
信息战争时代的作战指挥控制及通信系统2011年11月04日作者:知远对世界军事强国近年来出台的新型战争理论、战略规划及作战概念进行仔细的研究和分析,并从中得出一些有益于本国军事建设的结论,是俄罗斯目前开展空天防御体系建设的一条捷径。
俄军认为,本国未来的空天防御体系应是三大系统的集成,即分布式智能型指挥控制及通信系统、涵盖陆海空天全领域的情报信息侦察系统和威力巨大打击精度高的火力毁伤压制系统。
如果这三大系统中有一个建设得不到位,那么要想取得21世纪战争的胜利是一件十分困难的事情。
而在这三大系统中,指挥控制及通信系统的地位更显得尤为重要。
在信息化飞速发展的今天,所有的作战系统都已经离不开网络这个媒介,因此研发和部署新一代的以网络技术为核心的指挥控制及通信系统对俄军来说是十分重要的,也是迫在眉睫的一件大事。
20世纪末21世纪初发生的几场局部战争和军事冲突表明,作战方法和战术理论已经发生了根本性的变化:人员和武器装备数量上的优势不再是取得战争胜利的法码,而获得制信息权和作战资源的高效灵活调配才是“鹿死谁手”的决定性因素。
在未来战场上,参加作战的各个分队将凭借自身装备的大量智能型设备实时掌握战场态势,并根据即时传输的上级命令,与友邻部队展开协同作战,高效准确的摧毁敌目标。
必须指出的是,指挥控制系统性能的高低对夺取战场制信息权有着至关重要的影响。
正是通过它,指挥员才能对战场态势有一个全面而深刻的了解,才能对战场形势作出正确的动态评估,才能根据随时变化的战场态势作出有效的反应,才能把作战决策及时迅速的传送至前线作战分队。
新型指挥控制系统与传统指挥控制系统最大的不同就在于前者具有相当大的灵活性,它可以快速的适应不断变化的战场形势,并根据作战需要把指挥权移交至任何一级指挥层,既可移交至上一级或下一级指挥层(垂直式指挥体系),也可移交至同级指挥层(水平式指挥体系)。
信息技术的革命引起了军事技术的革命,而军事技术的革命又直接导致了战争样式的革命。
第38卷 Vol_38 第1l期
NO.11 计算机工程
Computer Engineering 2012年6月
June 2012
・网络与通信・ 文章编号:1000—3428(2012)11—_0o8o—_0s 文献标识码:A 中田分类号l TP393 通信栅格资源管理技术研究 王鹏,余新胜,吴荣泉 (中国电子科技集团公司第三十二研究所,上海200233)
摘要:针对通信栅格的网络结构和资源分布特性,提出基于服务质量的多层协作资源管理技术。将业务接入控制、路由选择、信道资源 预留等相结合,通过各层之间的协作,实现信息共享,统一、充分地利用资源、最大限度地保障业务需求。仿真结果证明,业务传输质量 在该项技术的保障下得以改善。 关健词:栅格;路由选择;资源管理;接入控制;信息共享;服务质量
Research 0n Resource Management Technology 10r 0mmUnicatiOn ncI J ‘ ・‘J ●1
WANG Peng,YU Xin—sheng,WU Rong-quan (The 32nd Research Institute,China Electronics Technology Group Corporation,Shanghai 200233,China)
[AbstractlFor the network structure and distributed resource ofcommunication grid,this paper proposes a resource management technology based on Quality of Service(QoS)and multi-layer cooperation.The technology achieves sharing information from combining admission control,route selection and resource reservation.It utilizes resource fully and tries its best to guarantee the requirement of client.Simulation result shows that the transmission performance of data is improved by this technology. [Key words]grid;route selection;resource management;access control;information sharing;Quality ofService(QoS)
栅格数据与矢量数据栅格数据结构基于栅格模型的数据结构简称栅格数据结构,是指将空间分割成有规则的网格,称为栅格单元,在各个栅格单元上给出出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
栅格数据结构表示的是二维表面上的要素的离散化数值,每个网格对应一种属性。
网格边长决定了栅格数据的精度。
矢量数据结构矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体的空间分布的一种数据组合方式。
矢量与栅格数据结构的比较矢量数据结构的优缺点:优点为数据结构紧凑、冗余度低,有利于网络和检索分析,图形显示质量好、精度高;缺点为数据结构复杂,多边形叠加分析比较困难。
具体来说优点有:1.表达地理数据精度高2.严密的数据结构,数据量小3.用网格链接法能完整地描述拓扑关系,有利于网络分析、空间查询4.图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现5.图形输出美观缺点有:1.数据结构较复杂2.软件实现技术要求比较高3.多边形叠合等分析相对困难4.现实和绘图费用高栅格数据的优缺点:优点为数据结构简单,便于空间分析和地表模拟,现势性较强;缺点为数据量大,投影转换比较复杂。
具体来说优点有:1.数据结构相对简单2.空间分析较容易实现3.有利于遥感数据的匹配应用和分析4.空间数据的叠合和组合十分容易方便5.数学模拟方便6.技术开发费用低缺点有:1.数据量较大,冗余度高,需要压缩处理2.定位精度比矢量的低3.拓扑关系难以表达4.难以建立网络连接关系5.投影变形花时间6.地图输出不精美两者比较:栅格数据操作总的来说容易实现,矢量数据操作则比较复杂;栅格结构是矢量结构在某种程度上的一种近似,对于同一地物达到于矢量数据相同的精度需要更大量的数据;在坐标位置搜索、计算多边形形状面积等方面栅格结构更为有效,而且易于遥感相结合,易于信息共享;矢量结构对于拓扑关系的搜索则更为高效,网络信息只有用矢量才能完全描述,而且精度较高。
对于地理信息系统软件来说,两者共存,各自发挥优势是十分有效的。