1、數字工程原理與方法知識點總結第一章數字化技術數字技術就是利用0 和 1 兩位編碼，通過電子計算，光纜，通信衛星等設備，來表達，傳輸和處理所有信息的技術。數字信息利用數字技術處來表達傳輸處理的所有信息。數字工程概念1 . 數字工程就是利用數字技術整合，挖掘綜合處理地理空間信息和其他專題信息的系統工程；2 .是地球相關信息的數字化，智能化，可視化，網絡化的過程；3 .是以遙感技術，測繪技術，海量數據存儲與處理技術，寬帶網絡技術，網格技術，快速通信技術，虛擬現實技術等技術為核心的信息技術系統；4 .它將地球信息的各種載體向數字載體轉化，并使其在網絡上暢通流動，為社會各領域所廣泛應用。數字工程產生背景

2、信息高速公路的產生（為數字工程的建設和集成提供了網絡平臺環境，為信息提供了物理通道）國家信息基礎設施的建立（提供了統一的數據框架）數字地球概念的提出（數字工程有了概念升格）數字思維與數字文化的產生通信技術的發展GIS技術的支撐社會應用的需求5 .數字工程的特點空間載體性數據化，可視化，網絡化（數字化信息通過通信網絡暢通無阻地流動，各個系統連接成網絡） ，智能化（指信息與知識應用的自動化）融合與集成（體系數據和系統和兩方面，數據融合之后不再體現單個數據的特征而產生一種的新數據比如假彩色合成影像；數據集成：指各種異源異構，不同時態，不同尺度，不同專業的數據在統一的地理框架下，以統一的空間定位為基準

3、，以規范和協議為標準的無縫集成。系統類似）端對端連接（系統和系統的端對端；數據的采集與應用的端對端）數字工程的總體框架（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：每個應用系統節點都是基于網絡的多層結構；此外， 各種應用系統邏輯上組成更高級層次網絡化：有各種應用系統節點連成的一張分布式網絡。邏輯框架：從邏輯上看數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。數字行業綜合平臺，基礎信息共享平臺，數據平臺，網絡平臺，軟硬件平臺（自下而上的支撐關系）數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：數據是共享的，

4、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： 為數字工程的應用軟件系統了一個結構，行為，屬性的高級抽象，由構成系統的元素描述，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，數據層。有更好的移植性；可跨平臺工作，

5、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字工程的作用分布式計算：數據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，集中式的實現更具有效率。中間件的作用，數據庫中間件在網絡環境下起一種承上（網絡應用軟件）啟下（操作系統）作用的基礎軟件。數據庫中間件DM：本地中間件：為特定中間件設計；呼叫層接口:提供多個數據庫的統一界面。把一般通用的呼叫接口轉換任意的數據庫本地語數據庫網關：提供對大型系統內部數據的訪問。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

6、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：開發服務，發布服務，查找服務，使用服務。工作原理：由擅長軟件開發的技術人員把一個個業務功能包裝成一個個標準的服務，精通商業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應用，或者重新組合這些服務成為全新的應用以滿足企業不斷變化的需求（SOA的核心思想）它根據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。海量數據高效處理措施，異構數據庫集成技術高效處理措施：存儲數據庫算法高效的智能的錯誤處理便于檢索索引機制，數據分區，緩存機制充分利用計算機資源，合理

7、調度任務虛擬內存的使用，任務劃分機制優化SQL查詢語言，使用合適的格式存儲數據。數據倉庫一一OLAP （聯機分析處理），利用采樣數據進行數據挖掘利用好的硬件及操作系統。異構數據庫集成技術：分類： 數據模型不同；不同的產品；數據的遷移和轉換：簡單易行但是實時性差。使用中間件：多數據庫系統（對外集成，對內自治）云計算概念，特點及其與網格計算的區別云計算：是并行計算，分布式計算，網格計算的發展，或者說是這些計算機科學概念的商業實現。特點： 超大規模；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，鏡像部署的執行

8、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數據的特征：空間，時間，屬性。空間位置：經度緯度高度屬性數據：非空間數據，屬于一定地物，描述其特征的定量或定性的指標。時域特征：地理數據采集或地理現象發生的時刻或時段。GIS常用的數據類型：矢量，柵格柵格：基本單位是像素。以規則的像元陣列來表示（一般為影像數據和DEM 數據兩種），數據量大，圖形精度低，圖形運算簡單，低效，數據格式一致或接近，輸出表示直觀便宜，容易實現數據共享，不易實現拓撲與網絡分析。矢量：點，線，面，基本單位為坐標點。數據量小，圖形精度高，圖形運算復雜，高效，數據

9、格式不一致，輸出表示抽象昂貴，不容易實現數據共享，易實現拓撲與網絡分析。GIS的組成其基本組成包括空間信息（地理數據），系統軟件，系統硬件，應用人員（普通用戶或技術專家），應用模型（數據處理方法GIS專業模型和經驗），計算機硬件平臺。GIS的功能，常用的空間分析功能 ： 數據采集與編輯；數據存儲與管理；數據處理與變換；空間分析與統計；產品制作與顯示；二次開發與編程；遙感技術的原理：地球上的物體都在不停的吸收，發射，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（

10、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別真彩色圖像上影像的顏色與地物顏色基本一致。利用數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

11、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。遙感數據應用的一般程序：1 . 根據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的系統組成GPS衛星星座一一空間部分（提供星歷和時間信息，發射偽距和載表信號，提供其他輔助 信息）地面監控系統（一個主控站，三個注入站，五個監控站）一一地面控住部分（中心控制系統，實現時間同步，跟蹤衛星進行定軌）GPS信號接收機一一用戶接收設備（接受衛星信號記錄處理數據，提供導航定位信息）GP S定位原理利用

12、衛星的偽距，星歷， 衛星發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，必須對四顆衛星進行測量：由于衛星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可以得到衛星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用三顆衛星就可以組成三個方程式，接觸觀測點的位置。考慮到衛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，因而要引入四顆衛星。從而得到觀測點的經緯度和高程。GP S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境，是一種集成的共享資源，承載著各種前端應用。數字工程基礎平臺的組成，層次關系。書本 p90軟硬

13、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，拓展數據平臺的邏輯結構，數據的主要生產者書本 p103 圖 3 12（邏輯結構）數據的主要生產者（應用來源和生產主體）:政府，企業，個人（公眾）數據共享的實現方式，異構數據庫集成的技術異構數據庫集成技術：數據的遷移和轉換，中間件技術（通用SQL API；通用網關；通用協議；基于組件技術的一致數據訪問接口），多數據庫系統（全局統一模式，聯邦式數據庫系統）數據共享的實現方式：數據格式轉化（比較早期的數據集成共享方法）直接數據操作（實現對其他軟件數據格式的直接訪問） 數據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

14、準參照服從順序：國家標準，行業標準，部頒標準，地方標準。無相關參照標準：根據實際需要，采用相應的技術規范或指導性技術文件。自行制定必要的工程技術規范和規定。安全平臺的組成安全平臺和標準平臺一起貫穿數字工程建設的全程。體系結構：硬件措施；軟件功能（或兩者結合）見 ppt393第四章矢量數據可視化的實質，主要手段矢量數據的可視化實際上是矢量數據關聯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（提高數據調度效率）多尺度管理，分塊管理是技影像金字塔技術（對不同尺度的影像信息進行有效的組織管理，術關鍵）非空間信息可視化的常用形式1. 一維數據（文本數字表格）可視化 2.多維數據可視化 3.時態數據可視化 4.層次數據可視化 5.網絡數