ArcGIS 空間數據庫學習(六) 柵格基礎知識

注:本文參考ArcMap官方文檔整理而成

柵格基礎知識

柵格數據集通過將世界分割成在格網上佈局的離散方形或矩形像元來表示地理要素。每個像元都具有一個值,用於表示該位置的某個特徵,例如溫度、高程或光譜值。


柵格數據集常用於表示和管理影像、數字高程模型及許多其他現象。通常,柵格是用於表示點、線和麪要素的一種方法。在下面的示例中,可以看到如何將一系列面表示爲柵格數據集。


柵格可用於表示所有地理信息(要素、影像和表面),並且具有豐富的分析地理處理運算符。除了在 GIS 中作爲保存影像的通用數據類型外,柵格還經常用於表示要素,從而允許在基於柵格的建模和分析中使用所有地理對象。

地理數據庫中的柵格

柵格是以行列排列的一組像元,是 GIS 中經常使用的數據集。用戶通常使用多個柵格文件,然而隨着 DBMS 中其他地理信息的增加,許多用戶已看到不斷增長的柵格數據管理需求。文件和企業級地理數據庫均提供了非常有效的柵格數據管理方式。

柵格管理策略

柵格的以下兩種數據管理策略非常重要:

  • 柵格提供 - 讓柵格數據集在 GIS 中迅速“發揮作用”意味着最有可能按數據集原樣使用,通常爲一系列柵格文件的形式。這可以是一系列獨立文件,或者使用類似 ArcGIS Image Server 的技術來管理這些現有數據集並將這些數據集用作集合。
  • 地理數據庫中的柵格 - 當希望管理柵格、添加行爲和控制方案;希望將一組定義良好的柵格數據集作爲 DBMS 的一部分進行管理;需要獲得高性能而不丟失內容和信息(無壓縮);以及想要一個數據架構用於管理所有內容時,該策略非常有用。

柵格數據的地理屬性

通常爲所有柵格數據集記錄四種地理屬性。這些屬性對於地理參照非常有用,可幫助解釋柵格數據文件的構造方式。理解此概念相當重要:有助於您瞭解柵格在地理數據庫中的存儲和管理方式。

柵格數據集具有定義地理位置的特殊方法。一旦可以精確地對像元或像素進行地理配準,就可以輕鬆獲得柵格中所有像元值的有序列表。這意味着每個柵格數據集通常都具有一個保存其地理屬性的標頭記錄,而內容正文僅是像元值的有序列表。

柵格的地理屬性通常包括

  • 所在座標系
  • 參考座標或 x,y 位置(通常在柵格左上角或左下角)
  • 像元大小
  • 行計數和列計數

可以使用此信息查找任何特定像元的位置。通過獲得此信息,柵格數據結構按順序(從左上角像元沿每一行至右下角像元)列出所有像元值,如下圖所示。


地理數據集中的柵格塊表

柵格數據大小通常比要素大得多,因此需要端表以存儲數據。例如,典型的正射影像具有多達 6700 行及 7600 列(超過 5 千萬個像元值)。

爲了在使用這些較大柵格數據集時獲得高性能,可將地理數據庫柵格分割成較小分塊(稱爲塊),其典型大小約爲 128 行 x 128 列或 256 x 256。隨後這些較小的塊將保存在每個柵格的端表中。每個單獨的分塊都保存在塊表的單獨的行中,如下所示。


這種簡單結構意味着必要時僅需提取一定範圍內的塊,而無需提取整個影像。此外,可以在同一個塊表中存儲和管理用於構建柵格金字塔的重採樣塊與附加行。

這使得在 DBMS 中管理龐大的柵格成爲可能,從而實現非常高的性能,並提供多用戶安全訪問。

擴展柵格

柵格在 GIS 應用中經常使用並日益廣泛。地理數據庫可針對多種目的進行柵格管理:作爲單個數據集、數據集的邏輯集合和表中的圖片屬性。

用戶可通過多種地理數據庫功能擴展管理柵格信息的方式,如下所述:

使用

要實現的目的

柵格數據集

管理非常大的連續影像數據集和鑲嵌柵格。


鑲嵌數據集

鑲嵌數據集是混合了柵格目錄和柵格數據集的數據模型,表示柵格目錄的動態視圖。可用於存儲、管理、查看和查詢柵格影像數據集合。


柵格目錄

實現多種用途,包括

  • 管理分塊的柵格圖層,其中每個分塊都是一個獨立的柵格。

  • 在 DBMS 中管理任意系列的柵格。

  • 管理柵格時間序列。


表中的柵格屬性列

將圖片或掃描的文檔作爲屬性存儲在表中。



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