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矢量地图格式中数据压缩技术的研究与实现

作　者: 潜陈懿
导　师: 凌云
学　校: 浙江工商大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 矢量地图 无损压缩 BWT变换 LZW算法 预测模型
分类号: P231.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 133次
引　用: 3次
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内容摘要


随着GIS应用技术的日益普及,数字地图逐渐代替了传统的纸质地图成为存储地理空间数据的主要载体。在网络技术高速发展的今天,一方面,WebGIS将交互式的电子地图带到了互联网上,利用Internet技术在Web上发布空间数据供用户浏览和使用是GIS发展的必然趋势;另一方面,基于无线联网技术的移动设备大量出现,移动地理信息系统以其特有的便携性已经获得了一定市场份额,并以惊人的速度在扩大其产业规模。由于互联网带宽的限制和人们对海量地图数据快速传输、显示要求之间的矛盾,数字地图数据的压缩方法将越来越受到GIS研发者所重视。数字地图中由于矢量数据结构具有结构紧凑、冗余度低、利于网络检索分析等优点,是GIS最常见的图形数据结构。因此对矢量地图数据压缩研究的意义可谓深远。本文的研究正是基于这样的实际背景和需求提出的,并且纳入了2008年度浙江省科技厅重大攻关项目“面向GIS应用的通用城市空间数据处理平台开发与安全研究”研究课题之中。本文的主要工作有:1.总结了当前国内外矢量地图的各种压缩方法,对无损压缩编码模型进行了详细阐述。2.在LZW压缩算法基础上,结合了BWT变换的特点,提出了基于BWT变换的矢量地图压缩改进算法:根据矢量地图数据存储采用文本文件的特点,我们将矢量数据中坐标数据提取出来,并进行BWT变换,使变换后的数据更有序和更易于压缩,最后再采用LZW算法进行压缩。3.根据矢量数据采集过程中顺序性和密集性的特征,提出了“一种新的矢量地图无损压缩算法”:采用预测模型对坐标数据先进行一轮转换,使原本需要以double型或float型表示的数据用long型表示,再采用“基于不规则系数的预测编码”进行编码,最后将转换后的数据进行进一步的压缩。4.以“一种新的矢量地图无损压缩算法”为基础,设计一个不仅能够进行地图编解码,而且还能够方便地进行地图查看并具有简单分析功能的软件,利用该软件作为矢量地图编解码技术的一个实用工具。5.总结了所做的研究工作,并对矢量地图无损压缩算法的前景提出了自己的意见。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第1章 绪论  9-17
  1.1.GIS技术及其发展现状  9-10
  1.2.矢量地图压缩定义  10-12
  1.3.国内外研究现状  12-15
  1.4.论文的主要研究内容和组织结构  15-17
第2章 数据压缩理论  17-36
  2.1.信息量的定义  17-18
  2.2.数据压缩技术的发展  18-20
  2.3.数据压缩理论  20-26
    2.3.1.离散无记忆信源的熵  20-24
    2.3.2.率失真理论  24-26
  2.4.编码模型及数据压缩算法  26-36
    2.4.1.Shannon-Fano算法  28
    2.4.2.LZSS压缩算法  28-31
    2.4.3.LZW压缩算法  31-36
第3章 基于BWT变换的矢量地图压缩改进算法  36-44
  3.1.BWT的基本原理  36-38
    3.1.1.BWT变换  36-38
    3.1.2.MTF变换  38
    3.1.3.BWT压缩效果分析  38
  3.2.基于BWT变换的矢量地图压缩改进算法  38-42
    3.2.1.LZW压缩性能提升的可能性分析  38-40
    3.2.2.一种BWT变换和LZW编码结合的方法  40-41
    3.2.3.算法性能分析  41-42
  3.3.实验结果分析  42-44
第4章 一种新的矢量地图无损压缩算法  44-54
  4.1."无附加码书"字典编码方法  44-48
    4.1.1.线、多边形类图层文件无损几何压缩算法与分析  44-45
    4.1.2.点类图层文件无损几何压缩算法与分析  45-46
    4.1.3.BWT压缩预处理  46
    4.1.4."无附加码书"字典编码算法  46-48
  4.2.对"无附加码书"字典编码方法的分析  48-49
  4.3.基于预测模型的矢量地图无损压缩算法  49-52
    4.3.1.算法基本思想  49-50
    4.3.2.算法描述  50-51
    4.3.3.算法性能分析  51-52
  4.4.实验结果分析  52-54
第5章 矢量地图无损压缩软件的设计与实现  54-59
  5.1.软件功能结构  54-55
  5.2.过程设计  55-56
    5.2.1.矢量数据压缩算法流程逻辑  55-56
    5.2.2.矢量数据解压缩算法流程逻辑  56
  5.3.软件详细功能设计  56-57
  5.4.小结  57-59
第6章 总结与展望  59-61
  6.1.本文研究总结  59
  6.2.进一步的工作展望  59-61
参考文献  61-65
附录1 攻读硕士期间发表论文  65
附录2 攻读硕士期间参加的课题和项目  65-66
致谢  66-67

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