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          GIS研究的資料是地理空間資料，這是區別於其他系統的根本原因。柵格資料與向量資料是地理資訊系統中空間資料組織的兩種最基本的方式．

      柵格資料是以二維矩陣的形式來表示空間地物或現象分佈的資料組織方式．每個矩陣單位稱為一個柵格單元（cell）.柵格的每個資料表示地物或現象的屬性資料．因此柵格資料有屬性明顯，定位隱含的特點．而向量資料結構是利用點，線，面的形式來表達現實世界，具有定位明顯，屬性隱含的特點。由於向量資料具有資料結構緊湊，冗餘度低，表達精度高，圖形顯示質量好，有利於網路和檢索分析等優點。在GIS中得到廣泛的應用，特別在小區域（大比例尺）製圖中充分利用了它的精度高的優點。但是，隨著ＲＳ廣泛的應用，同時資料壓縮技術，計算機效能的提高克服了柵格資料的資料量大等缺點，柵格資料將越來越發揮更大的作用。柵格資料的大規模應用，並將會佔具主導地位。主要基於以下優點：

      (1) 隨ＲＳ技術的發展，並大規模的應用，柵格資料的使用將促使ＲＳ，GIS的一體化發展。ＲＳ成為空間資料動態更新的重要的資料來源。遙感影像是以像元為單元的柵格結構儲存的，影象處理技術極大的提高了柵格資料的前期處理能力。這些資料可以直接生成或轉換為於GIS 的柵格資料。

      (2) 柵格資料可以極大的提高GIS 的時空資料分析能力,柵格資料在影象的代數運算,空間統計分析等具有廣泛的應用,可以促成GIS模型的建立。ARCGIS軟體的高版本在這一方面以有較突出的表現。

      (3) 三維視覺化成為動態模擬現實世界的一個新的發展趨勢.柵格資料是利用二維影象來模擬地理實體的,可利用柵格資料通過提高維數來實現三維視覺化。

      (4) 隨Web GIS 的發展,柵格資料資料結構簡單,真實感強等特點,可以為大多數程式設計人員和使用者理解和使用.特別是影象共享標準(如GIF)的建立,有利於GIS 的柵格資料的共享. 因此,柵格資料在資訊共享方面更為實用. 因此,隨GIS 發展,柵格資料和向量資料均具不同程度的發展,但柵格資料要比向量資料的應用更廣泛,更有效.

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        向量影象，也稱為面向物件的影象或繪圖影象，在數學上定義為一系列由線連線的點。向量檔案中的圖形元素稱為物件。每個物件都是一個自成一體的實體，它具有顏色、形狀、輪廓、大小和螢幕位置等屬性。既然每個物件都是一個自成一體的實體，就可以在維持它原有清晰度和彎曲度的同時，多次移動和改變它的屬性，而不會影響圖例中的其它物件。這些特徵使基於向量的程式特別適用於圖例和三維建模，因為它們通常要求能建立和操作單個物件。基於向量的繪圖同分辨率無關。這意味著它們可以按最高解析度顯示到輸出裝置上。
        柵格圖又稱點陣圖： 一般用於照片品質的影象處理，是由許多像小方塊一樣的"畫素"組成的圖形。由其位置與顏色值表示，能表現出顏色陰影的變化。

       向量圖與點點陣圖比較
       向量圖與解析度無關，可以這麼理解，不管向量圖放多大，都不影響它的質量和效果。向量圖的放大，只是引數的改變，電腦就會根據現有的解析度重新計算出新的影象。
         點點陣圖的質量取決於解析度。一幅點點陣圖放大幾倍後，就會明顯地出現“馬賽克”的現象。
        向量圖可以十分靈活地進行編輯，向量圖的基本元素是物件，每個物件都是自成一體的實體，某個物件的改變不會影響到沒有關聯的物件。
      點點陣圖的編輯受到限制。點點陣圖是點（畫素）的排列，區域性移動了或者改變了就會影響到其他部分的點。

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2 柵格、向量資料結構的概念
　　基於柵格模型的資料結構簡稱為柵格資料結構，是指將空間分割成有規則的網格，在各個網格上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種資料組織形式；而向量資料結構是基於向量模型，利用歐幾里得（EUCLID）幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體的空間分佈。對於空間資料而言，柵格資料包括各種遙感資料、航測資料、航空雷達資料、各種攝影的影象資料，以及通過網格化的地圖影象資料如地質圖、地形圖和其他專業影象資料。從型別上看，又分為：二值圖、灰度圖、256色索引和分類圖(單位元組圖)、64K的高彩圖(索引圖、分類圖和整數專業資料)(雙位元組圖)、RGB真彩色圖(3位元組圖)、RGBP透明真彩色疊加圖等等。常用的資料格式的有TIFF、JPEG、BMP、PCX、GIF等。而向量資料就更多，幾乎所有的GIS軟體都有自己特定格式的向量資料。目前最常用的向量資料格式有Arc/info的Coverage、e00， 方正智繪的mrg，Mapinfo的mif，AutoDesk的dxf、dwg，Intergraph的dgn等等。在GIS和數字製圖中，同種資料結構本身以及兩種資料結構之間的融合構成了空間資料融合問題的主要內容。 專業的3S站 3s8.cn
3 柵格資料之間的融合
　　在數字製圖中和GIS工程中，經常用到不同來源、不同精度、不同內容的柵格影象資料進行復合而生成新的柵格影象。目前使用的各種多源影象處理與分析系統為柵格型地理資訊系統的實現開闢一條新的途徑,可實現柵格資料的各種融合。而在數字製圖中，多源柵格影象資料之間的融合已經非常普遍。
　　3.1 融合方法
　　在數字製圖中，影象融合涉及色彩、光學等領域，在專業的影象處理軟體（如ERDAS、PCI、PHOTOMAPPER）或一般的影象處理軟體（如PHOTOSHOP）都可進行，主要是通過影象處理的方式透明地疊加顯示各個圖層的柵格圖。一般要經過影象配準、影象調整、影象複合等環節。具體過程如下：
　　⑴　影象配準。各種影象由於各種不同原因會產生幾何失真，為了使兩幅或多幅影象所對應的地物吻合，解析度一致，在融合之前，需要對影象資料進行幾何精度糾正和配準，這是影象資料融合的前提。
　　⑵　影象調整。為了增強融合後的影象效果和某種特定內容的需要，進行一些必要的處理，如為改善影象清晰度而做的對比度、亮度的改變，為了突出影象中的邊緣或某些特定部分而做的邊緣增強（銳化）或反差增強，改變影象某部分的顏色而進行的色彩變化等。
　　⑶　影象複合。對於兩幅或多幅普通柵格影象資料的疊加，需要對上層影象做透明處理，才能顯示各個圖層的影象，透明度就具體情況而定。在遙感影象的處理中，由於其影象的特殊性，他們之間的複合方式相對複雜而且多樣化，其中效果最明顯、應用最多的是進行彩色合成。 中國3S吧 3s8.cn
　　3.2　應用分析
　　在實際應用中，柵格影象資料之間的融合目前最常用的有以下幾個方面：
　　⑴　遙感影象之間的融合。主要包括不同感測器遙感資料的融合和不同時相遙感資料的融合。來自不同感測器的資訊源有不同的特點，如用TM與SPOT遙感資料進行融合既可提高新影象的解析度又可保持豐富的光譜資訊；而不同時相遙感資料的融合對於動態監測有很重要的實用意義，如洪水監測、氣象監測等。
　　⑵　遙感影象與地圖影象的融合。這是當前應用較多的一種方法，一是遙感影象與柵格化的DEM融合生成立體的三維景觀影象，顯現逼真的現實效果；二是藉助遙感影象的資訊週期動態性和豐富性，經過與各種地圖影象融合，可以從遙感影象的快速變化中發現變化的區域，進行資料的更新和各種動態分析。
　　⑶　地圖影象之間的融合。為了更加了解該範圍的地形地貌情況，或者更全面地比較分析該地區各種資源的相互關係，對該地區不同內容的多種地圖影象資料進行融合。如地形圖和各種專業影象如地質圖、土地利用圖、地籍圖、林業資源狀況圖等的融合，土地利用圖和地籍圖的融合等等。
4 向量資料之間的融合
　　向量資料是GIS和數字製圖中最重要的資料來源。目前很多GIS軟體都有自己的資料格式，每種軟體都有自己特定的資料模型，而正是這些軟體的多樣性，導致向量資料儲存格式和結構的不同。要進行各系統的資料共享，必須對多源資料進行融合。向量資料之間的融合是應用最廣泛的空間資料融合形式，也是空間資料融合研究的重點。目前對向量資料的融合方法有多種，其中最主要的、應用最廣泛的方法是先進行資料格式的轉換即空間資料模型的融合，然後是幾何位置糾正，最後是重新對地圖資料各要素進行的重新分類組合、統一定義。 中國3S吧 3s8.cn
　　4.1　資料模型的融合
　　由於各種資料格式各有自己的資料模型，格式轉換就是把其他格式的資料經過專門的資料轉換程式進行轉換，變成本系統的資料格式，這是當前GIS軟體系統共享資料的主要辦法。如Arc/Info和MapInfo之間的融合，需要經過格式轉換，統一到其中的一種空間資料模型。該方法一般要通過交換格式進行。許多GIS軟體為了實現與其他軟體交換資料，制訂了明碼的交換格式，如Arc/Info的E00格式、ArcView的Shape格式、MapInfo的Mif格式等。通過交換格式可以實現不同軟體之間的資料轉換。在這種模式下，其他資料格式經專門的資料轉換程式進行格式轉換後，複製到當前系統中的資料中。目前得到公認的幾種重要的比較常用的空間資料格式有：ESRI公司的Arc/Info Coverage、ArcShape Files、E00格式；AutoDesk的DXF格式和DWG格式；MapInfo的MIF格式；Intergraph的dgn格式等等。
　　4.2　幾何位置糾正
對於相同座標系統和比例尺的資料而言，由於技術、人為或者經頻繁的資料轉換甚至是由於不同軟體的因素，資料的精度會有差別。在融合過程中，需要進行幾何位置的統一。如對精度要求不高，為了提高工作效率，在允許範圍內，應該以當前系統的資料精度為準，對另一種或幾種資料的幾何位置進行糾正。如為了獲得較高的精度，應以精度高的資料為準，對精度低的資料進行糾正。

4.3　地圖資料要素重新統一定義
　　融合後的空間向量資料，應重新對要素分層、編碼、符號系統、要素取捨等問題進行綜合整理，統一定義。
　　⑴　統一分類分層、編碼。對於空間資料，一般都按地圖要素進行分層，如水系、交通、地形地貌、註記等，而每層又可根據需要分為點、線、面三類，並採用編碼的方式來表述其屬性。對融合到當前系統的資料，應根據地圖要素或具體需要，以當前資料為標準或重新制定統一的要素層和要素編碼。
　　⑵　統一符號系統。這是目前向量資料轉換的一個難點，由於各GIS軟體對符號的定義不同，在符號的生成機制上可能差別很大，經轉換後的資料在符號的統一上有一定難度，而且在符號的準確性上可能與原資料有差距。
　　⑶　資料的綜合取捨。同一區域不同格式的空間向量資料，要涉及到相同要素的重複表示問題，應綜合取捨。一般有以下原則：詳細的取代簡略的，精度高的取代精度低的，新的取代舊的等等，但有時為了突出某種專題要素，或為了適應某種需要，應視具體情況綜合取捨。
　　資料轉換模式的弊病是顯而易見的，由於缺乏對空間物件統一的描述方法，轉換後很難完全準確地表達原資料的資訊，經常性地造成一些資訊丟失，如Arc/Info資料的拓撲關係，經過格式轉換後可能已經不復存在了。

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5 向量資料和柵格資料的融合
　　空間資料的柵格結構和向量結構是模擬地理資訊的截然不同的兩種方法。過去人們普遍認為這兩種結構互不相容。原因是柵格資料結構需要大量的計算機記憶體來儲存和處理，才能達到或接近與向量資料結構相同的空間解析度，而向量結構在某些特定形式的處理中，很多技術問題又很難解決。柵格資料結構對於空間分析很容易，但輸出的地圖精確度稍差；相反向量資料結構資料量小，且能夠輸出精美的地圖，但空間分析相當困難等等。目前兩種格式資料的融合已變得可能而且在廣泛應用。在GIS工程中，很多的GIS系統已經整合化，能夠對向量和柵格結構的空間資料進行統一管理。而在數字製圖中，兩種資料結構的融合也在廣泛應用。
　　5.1　柵格圖象與線劃向量圖融合
　　這是兩種結構資料簡單的疊加，是GIS裡資料融合的最低層次。如遙感柵格影像與線劃向量圖疊加，遙感柵格影像或航空數字正射影像作為複合圖的底層。線劃向量圖可全部疊加，也可根據需要部分疊加，如水系邊線、交通主幹線、行政界線、註記要素等等。這種融合涉及到兩個問題，一是如何在記憶體中同時顯示柵格影像和向量資料，並且要能夠同比例尺縮放和漫遊；二是幾何定位糾正，使柵格影像上和線劃向量圖中的同名點線相互套合。如果線劃向量圖的資料是從該柵格影像上採集得到，相互之間的套合不成問題；如果線劃向量圖資料由其他來源數字化得到，柵格影像和向量線劃就難以完全重合。這種地圖具有一定的數學基礎，有豐富的光譜資訊和幾何資訊，又有行政界線和其他屬性資訊，視覺化效果很好。如目前的核心要素DLG與DOM套合的複合圖已逐漸成為一種主流的數字地圖。

　　5.2　遙感影象與DEM的融合
　　這是目前生產數字正射影像地圖DOM常用的一種方法。在JX4A、VIRTUOZO等數字攝影測量系統中，利用已有的或經影像定向建模獲取的DEM，對遙感影象進行幾何糾正和配準。因為DEM代表精確的地形資訊，用它來對遙感、航空影像進行各種精度糾正，可以消除遙感影象因地形起伏造成影象的像元位移，提高遙感影象的定位精度；DEM還可以參與遙感影象的分類，在分類過程中，要收集與分析地面參考資訊和有關資料，為了提高分類精度，同樣需要用DEM對數字影象進行輻射校正和幾何糾正。
6 資料融合問題的展望
　　在數字製圖中，柵格影象之間的融合已經在各種部門廣泛應用，特別是在遙感影象的處理上，其技術手段也比較成熟；柵格影象與向量圖形的融合在目前也相對比較簡單，而且在各種GIS軟體中都比較容易解決。他們的發展方向主要應從應用的角度去豐富它們的融合方式，拓展它們的應用領域。而結構複雜、對軟硬體都有很高要求的各種格式的向量資料之間的融合是目前GIS的難點，也是主要的研究方向。最好的辦法當然是能設計一種能融合多種資料結構的空間資料模型及其資料格式的 “萬能”軟體，這樣才能真正實現不同格式的向量資料的統一。目前的研究也正朝著這個方向努力，主要有以下兩種趨勢： 專業的3S站 3s8.cn
　　6.1　資料互操作模式
　　資料互操作模式是OpenGIS consortium (OGC) 制定的規範。OGC為資料互操作制定了統一的規範，從而使得一個系統同時支援不同的空間資料格式成為可能。根據OGC頒佈的規範，可以把提供資料來源的軟體稱為資料伺服器（Data Servers），把使用資料的軟體稱為資料客戶（Data Clients），資料客戶使用某種資料的過程就是發出資料請求，由資料伺服器提供服務的過程，其最終目的是使資料客戶能讀取任意資料伺服器提供的空間資料。OGC規範逐漸成為一種國際標準，將被越來越多的GIS軟體以及研究者所接受和採納。其主要特點是獨立於具體平臺，資料格式不需要公開，代表著資料共享技術的發展方向。資料互操作規範為多源資料整合帶來了新的模式，但這一模式在應用中存在一定侷限性：首先，為真正實現各種格式資料之間的互操作，需要每個每種格式的宿主軟體都按照著統一的規範實現資料訪問介面，在一定時期內還不現實；其次，一個軟體訪問其他軟體的資料格式時是通過資料伺服器實現的，這個資料伺服器實際上就是被訪問資料格式的宿主軟體，也就是說，使用者必須同時擁有這兩個GIS軟體，並且同時執行，才能完成資料互操作過程。
　　6.2　直接資料訪問模式
直接資料訪問指在一個GIS軟體中實現對其他軟體資料格式的直接訪問，使用者可以使用單個GIS軟體存取多種資料格式。直接資料訪問不僅避免了頻繁的資料轉換，而且在一個GIS軟體中訪問某種軟體的資料格式不要求使用者擁有該資料格式的宿主軟體，更不需要該軟體執行。直接資料訪問提供了一種更為經濟實用的多源資料整合模式。目前使用直接資料訪問模式實現多源資料整合的GIS軟體主要有兩個，即： Intergraph 推出的GeoMedia系列軟體和中國科學院地理資訊產業發展中心研製的超圖SuperMap。GeoMedia、SuperMap實現了對大多數GIS/CAD軟體資料格式的直接訪問，包括：MGE、Arc/Info 、MicroStation DGN等。 中國3S吧 3s8.cn
7 結語
　　GIS是上世紀60年代才發展起來的一門新技術，由於發展水平較低，很多技術都不太成熟，如建設成本過高、實用性不強、理論研究滯後等。特別是建設成本高居不下，嚴重影響GIS的發展前景。由於GIS處理的資料物件是空間物件，有很強的時空特性，週期短、變化快，具有動態性；而獲取資料的手段也複雜多樣，這就形成多種格式的原始資料，再加上GIS應用系統很長一段時間處於以具體專案為中心孤立發展狀態中，很多GIS軟體都有自己的資料格式，造成GIS在基礎圖形資料的共享與標準化方面嚴重滯後，這是制約GIS發展的一個主要瓶頸。以目前的發展水平，各種空間資料的融合是GIS降低建設成本最重要的一種辦法，但其中很多的技術問題還需要解決，還需要進一步深入研究。
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