GIS基础-DEM数据库组织原理

建立地形DEM库的目的就是要将所有的相关的数据有效地组织起来，并根据其地理分布统一的空间索引，进而可以快速调度数据库中任意范围的数据，达到对整个地形的无缝漫游。同时，DEM库与影像数据库和矢量数据库可以联合使用，并可以在DEM这个载体上复合显示各种专题信息，如影像和各种矢量的地理分布等。

二维栅格数据在组织上采用金字塔结构存放多种空间分辨率的地形数据，同一分辨率的栅格数据被组织在一个层面（Layer）内，而不同分辨率的地形数据具有上下的垂直组织关系：越靠近顶层，数据的分辨率越小，数据量也越小，只能反映原始地形的概貌；越靠近底层，数据的分辨率越大，数据量也越大，更能反映原始地形详情。

在实际应用中，对栅格数据的创建通常采用以２为因子的金字塔数据结构。仍以地形数据为例，以原始地形数据的行列数作为金字塔数据结构最底层的行列数，对最底层的地形数据进行存储；然后设最底层为金字塔数据结构的当前层，对当前层的行列数分别除2，得到当前层的上层的行列数，按其位置的对应关系对当前层的地形数据进行重采样，得到当前层的上层的地形数据，并存储到相应金字塔数据层中；然后再设当前层的上层为新的当前层，重复上述操作过程，直到最顶层数据存储完毕。这其中一个重要环节是由当前层的地形数据重采样生成其上层的地形数据，重采样的方法较多，常用的有最邻近法、取平均值法、双线性内插法、立体卷积法、Search方法等。对于不同类型的栅格图像，效果也有差别：对于灰度图像，一般采用取平均值法和双线性内插法；专题图像一般采用最邻近法；而针对地形数据，则一般采用双线性插值算法。

DEM数据库——数据集模式

这种组织方式用于管理具有相同空间参考的一幅或多幅镶嵌而成的栅格影像数据，物理上真正实现数据的无缝存储，适合管理Dem等空间连续分布、频繁用于分析的栅格数据类型。由于物理上的无缝拼接，因此以栅格数据集为基础的各种栅格数据空间分析具有速度快、精度较高的特点。

DEM数据库——目录模式

这种组织方式用于管理有相同空间参考的多幅栅格数据，各栅格数据在物理上独立存储，易于更新，常用于管理更新周期快、数据量较大的影像数据。同时，栅格目录也可实现栅格数据和栅格数据集的混合管理，其中目录项既可以是单幅栅格数据，也可以是地理数据库中已经存在的栅格数据集，具有数据组织灵活、层次清晰的特点。