數(shù)字工程原理與方法知識點總結

數(shù)字工程原理與方法知識點總結數(shù)字工程原理與方法知識點總結數(shù)字工程原理與方法知識點總結xxx公司數(shù)字工程原理與方法知識點總結文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度數(shù)字工程原理與方法知識點總結第一章數(shù)字化技術數(shù)字技術就是利用0和1兩位編碼，通過電子計算，光纜，通信衛(wèi)星等設備，來表達，傳輸和處理所有信息的技術。數(shù)字信息利用數(shù)字技術處來表達傳輸處理的所有信息。數(shù)字工程概念1.數(shù)字工程就是利用數(shù)字技術整合，挖掘綜合處理地理空間信息和其他專題信息的系統(tǒng)工程；2.是地球相關信息的數(shù)字化，智能化，可視化，網絡化的過程；3.是以遙感技術，測繪技術，海量數(shù)據(jù)存儲與處理技術，寬帶網絡技術，網格技術，快速通信技術，虛擬現(xiàn)實技術等技術為核心的信息技術系統(tǒng)；4.它將地球信息的各種載體向數(shù)字載體轉化，并使其在網絡上暢通流動，為社會各領域所廣泛應用。數(shù)字工程產生背景①信息高速公路的產生（為數(shù)字工程的建設和集成提供了網絡平臺環(huán)境，為信息提供了物理通道）②國家信息基礎設施的建立（提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)框架）③數(shù)字地球概念的提出（數(shù)字工程有了概念升格）④數(shù)字思維與數(shù)字文化的產生⑤通信技術的發(fā)展⑥GIS技術的支撐eq\o\ac(○,)社會應用的需求5.數(shù)字工程的特點①空間載體性②數(shù)據(jù)化，可視化，網絡化（數(shù)字化信息通過通信網絡暢通無阻地流動，各個系統(tǒng)連接成網絡），智能化（指信息與知識應用的自動化）③融合與集成（體系數(shù)據(jù)和系統(tǒng)和兩方面，數(shù)據(jù)融合之后不再體現(xiàn)單個數(shù)據(jù)的特征而產生一種的新數(shù)據(jù)比如假彩色合成影像；數(shù)據(jù)集成：指各種異源異構，不同時態(tài)，不同尺度，不同專業(yè)的數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地理框架下，以統(tǒng)一的空間定位為基準，以規(guī)范和協(xié)議為標準的無縫集成。系統(tǒng)類似）④端對端連接（系統(tǒng)和系統(tǒng)的端對端；數(shù)據(jù)的采集與應用的端對端）數(shù)字工程的總體框架（整體框架，邏輯框架，理論框架，技術框架）整體框架：從整體上看，縱向多層次，橫向網格化。多層次：每個應用系統(tǒng)節(jié)點都是基于網絡的多層結構；此外，各種應用系統(tǒng)邏輯上組成更高級層次網絡化：有各種應用系統(tǒng)節(jié)點連成的一張分布式網絡。邏輯框架：從邏輯上看數(shù)字工程是一個多層次多平臺的立體結構。標準和安全貫穿于各個平臺中。數(shù)字行業(yè)綜合平臺，基礎信息共享平臺，數(shù)據(jù)平臺，網絡平臺，軟硬件平臺（自下而上的支撐關系）數(shù)字工程是一個集成的共享的平鋪的“面工程”和“網工程”一個有機的整體：數(shù)據(jù)是共享的，網絡是通暢的，通信是實時的，決策是科學的。概括起來就是：大平臺，大共享，大應用。理論框架：以地球信息科學為核心與其他相關學科交叉融合。技術框架：見書本P21圖1-9第二章軟件體系結構的目的及其對數(shù)字工程的作用目的：解決軟件的重用，質量和維護問題。作用：為數(shù)字工程的應用軟件系統(tǒng)了一個結構，行為，屬性的高級抽象，由構成系統(tǒng)的元素描述，這些元素相互作用，指導元素集成的模式以及這些模式的約束組成。軟件體系結構發(fā)展階段及特點mainframe結構：一種集中式結構。C/S結構：客戶服務器分布式結構，部署與拓展性存在不足。三層—多層結構：三層即客戶端層，服務器層，數(shù)據(jù)層。有更好的移植性；可跨平臺工作，負載平衡安全多為基于Internet的應用。分布式計算的功能及其對數(shù)字工程的作用分布式計算：數(shù)據(jù)處理由多臺計算機完成。功能：1.將分布式軟件看做了直接反應了現(xiàn)實社會中的分布性。2.主要用于改進某些應用程序的性能，使它們比單進程，集中式的實現(xiàn)更具有效率。中間件的作用，數(shù)據(jù)庫中間件在網絡環(huán)境下起一種承上（網絡應用軟件）啟下（操作系統(tǒng)）作用的基礎軟件。數(shù)據(jù)庫中間件DM：本地中間件：為特定中間件設計；呼叫層接口:提供多個數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一界面。把一般通用的呼叫接口轉換任意的數(shù)據(jù)庫本地語言。數(shù)據(jù)庫網關：提供對大型系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)的訪問。集群的作用和分類1.高性能科學集群（高吞吐計算集群和分布計算集群）2.負載均衡集群（使負載盡可能在計算機集群中平均地分攤處理）3.高可用性集群（降低易錯性）SOA功能模塊和工作原理功能模塊：開發(fā)服務，發(fā)布服務，查找服務，使用服務。工作原理：由擅長軟件開發(fā)的技術人員把一個個業(yè)務功能包裝成一個個標準的服務，精通商業(yè)流程的專家通過組合這些服務可以很容易的搭建功能完善的企業(yè)應用，或者重新組合這些服務成為全新的應用以滿足企業(yè)不斷變化的需求（SOA的核心思想）它根據(jù)需求通過網絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署，組合和使用。海量數(shù)據(jù)高效處理措施，異構數(shù)據(jù)庫集成技術高效處理措施：存儲——數(shù)據(jù)庫算法——高效的智能的錯誤處理便于檢索——索引機制，數(shù)據(jù)分區(qū)，緩存機制充分利用計算機資源，合理調度任務——虛擬內存的使用，任務劃分機制優(yōu)化SQL查詢語言，使用合適的格式存儲數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉庫——OLAP（聯(lián)機分析處理），利用采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘利用好的硬件及操作系統(tǒng)。異構數(shù)據(jù)庫集成技術：分類：數(shù)據(jù)模型不同；不同的產品；數(shù)據(jù)的遷移和轉換：簡單易行但是實時性差。使用中間件：多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（對外集成，對內自治）云計算概念，特點及其與網格計算的區(qū)別云計算：是并行計算，分布式計算，網格計算的發(fā)展，或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。特點：超大規(guī)模；虛擬化；高可靠性；通用性；高可擴展性；按需服務；及其廉價。云計算與網格計算:相對于網格計算與分布式計算，云計算的特點是低成本，虛擬機支持，鏡像部署的執(zhí)行以及強調服務化。云計算是以相對集中的資源，運行分散的應用，而網格計算則是聚合分散的資源，支持大型集中式應用。GIS數(shù)據(jù)的特征：空間，時間，屬性?？臻g位置：經度緯度高度屬性數(shù)據(jù)：非空間數(shù)據(jù)，屬于一定地物，描述其特征的定量或定性的指標。時域特征：地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時刻或時段。GIS常用的數(shù)據(jù)類型：矢量，柵格柵格：基本單位是像素。以規(guī)則的像元陣列來表示（一般為影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)兩種），數(shù)據(jù)量大，圖形精度低，圖形運算簡單，低效，數(shù)據(jù)格式一致或接近，輸出表示直觀便宜，容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不易實現(xiàn)拓撲與網絡分析。矢量：點，線，面，基本單位為坐標點。數(shù)據(jù)量小，圖形精度高，圖形運算復雜，高效，數(shù)據(jù)格式不一致，輸出表示抽象昂貴，不容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，易實現(xiàn)拓撲與網絡分析。GIS的組成其基本組成包括空間信息（地理數(shù)據(jù)），系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)硬件，應用人員（普通用戶或技術專家），應用模型（數(shù)據(jù)處理方法GIS專業(yè)模型和經驗），計算機硬件平臺。GIS的功能，常用的空間分析功能：數(shù)據(jù)采集與編輯；數(shù)據(jù)存儲與管理；數(shù)據(jù)處理與變換；空間分析與統(tǒng)計；產品制作與顯示；二次開發(fā)與編程；遙感技術的原理：地球上的物體都在不停的吸收，發(fā)射，反射電磁波，并且不同物體的電磁波特性是不同的。遙感常用的電磁波波段以及常見地物在不同波段的光譜特征見ppt242至248遙感技術的分類：按遙感平臺，波段，工作方式。按遙感平臺（傳感器設置在什么上）分：地面遙感，航空遙感，航天遙感，航宇遙感（傳感器設置在星際飛船上）按傳感器探測波段分：紫外遙感，可見光遙感，紅外遙感，微波遙感，多波段遙感（在可見光和紅外線波段范圍內，再分成若干窄波段來探測）按記錄信息的表現(xiàn)形式：圖像方式和非圖像方式按照感測目標的能源作用可分為：主動式遙感和被動式遙感按應用領域：外層空間遙感大氣層遙感陸地遙感海洋遙感（等）真彩色影像和假彩色影像的區(qū)別真彩色圖像上影像的顏色與地物顏色基本一致。利用數(shù)字技術合成真彩色影像圖像時，是把紅色（藍色，綠色）波段的影像作為合成圖像中的紅色（藍色，綠色）分量。假彩色影像是指圖像上影像的色調與實際地物色調不一致的圖像。合成過程中，近紅外波段作為紅色分量，紅色波段作為綠色分量，綠色波段作為藍色分量。遙感數(shù)據(jù)應用的一般程序：1.根據(jù)目標選擇不同空間分辨率的遙感影像。2.購買進過校正的遙感影像，進行精校正。3.遙感影像增強處理（色彩增強:色彩合成，灰度變換）4.遙感影像解譯（機助分類，目視判讀）ＧＰＳ的系統(tǒng)組成ＧＰＳ衛(wèi)星星座——空間部分（提供星歷和時間信息，發(fā)射偽距和載表信號，提供其他輔助信息）地面監(jiān)控系統(tǒng)（一個主控站，三個注入站，五個監(jiān)控站）——地面控住部分（中心控制系統(tǒng)，實現(xiàn)時間同步，跟蹤衛(wèi)星進行定軌）ＧＰＳ信號接收機——用戶接收設備（接受衛(wèi)星信號記錄處理數(shù)據(jù)，提供導航定位信息）ＧＰＳ定位原理利用衛(wèi)星的偽距，星歷，衛(wèi)星發(fā)射時間等觀測量以及用戶鐘差來進行定位的。由于偽距的引入，要獲得地面點的三維坐標，必須對四顆衛(wèi)星進行測量：由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可以得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用三顆衛(wèi)星就可以組成三個方程式，接觸觀測點的位置。考慮到衛(wèi)星的時鐘與接收機的時鐘之間的誤差，實際上有四個未知數(shù)，因而要引入四顆衛(wèi)星。從而得到觀測點的經緯度和高程。ＧＰＳ的特點GPS具有高精度，全天候，高效率，多功能，操作簡便，應用廣泛等特點。第三章平臺的概念即集成的共享環(huán)境，是一種集成的共享資源，承載著各種前端應用。數(shù)字工程基礎平臺的組成，層次關系。書本p90軟硬件平臺和網絡平臺建設都需要解決的三大關鍵問題集成，共享，拓展數(shù)據(jù)平臺的邏輯結構，數(shù)據(jù)的主要生產者書本p103圖3—12（邏輯結構）數(shù)據(jù)的主要生產者（應用來源和生產主體）:政府，企業(yè)，個人（公眾）數(shù)據(jù)共享的實現(xiàn)方式，異構數(shù)據(jù)庫集成的技術異構數(shù)據(jù)庫集成技術：數(shù)據(jù)的遷移和轉換，中間件技術（通用SQL，API；通用網關；通用協(xié)議；基于組件技術的一致數(shù)據(jù)訪問接口），多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（全局統(tǒng)一模式，聯(lián)邦式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）數(shù)據(jù)共享的實現(xiàn)方式：數(shù)據(jù)格式轉化（比較早期的數(shù)據(jù)集成共享方法）直接數(shù)據(jù)操作（實現(xiàn)對其他軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問）數(shù)據(jù)互操作標準平臺的建設原則，組成組成：書本p121圖3-19建設原則：標準參照服從順序：國家標準，行業(yè)標準，部頒標準，地方標準。無相關參照標準：根據(jù)實際需要，采用相應的技術規(guī)范或指導性技術文件。自行制定必要的工程技術規(guī)范和規(guī)定。安全平臺的組成安全平臺和標準平臺一起貫穿數(shù)字工程建設的全程。體系結構：硬件措施；軟件功能（或兩者結合）見ppt393第四章矢量數(shù)據(jù)可視化的實質，主要手段矢量數(shù)據(jù)的可視化實際上是矢量數(shù)據(jù)關聯(lián)的屬性信息的可視化。主要手段是符號化。（主要是如何用符號現(xiàn)象的描述出實體的屬性特征）可視化一般過程：確定要繪制的空間實體---->獲取實體的坐標信息和屬性信息----->根據(jù)不同實體的屬性信息對實體進行符號化----->在相應的坐標位置繪制實體顯示優(yōu)先級：點最高，線次值，面最后。提高柵格顯示效率的技術索引技術（提高數(shù)據(jù)調度效率）影像金字塔技術（對不同尺度的影像信息進行有效的組織管理，多尺度管理，分塊管理是技術關鍵）非空間信息可視化的常用形式1.一維數(shù)據(jù)（文本數(shù)字表格）可視化2.多維數(shù)據(jù)可視化3.時態(tài)