Растровые данные

Пространственные данные

В геоинформационных системах существует два основных метода представления географического пространства.

Первый метод использует квантование, или разбиение пространства на множество элементов (ячеек), каждый из которых представляет малую, но вполне определенную часть земной поверхности. При этом каждой ячейке растровой модели соответствует одинаковый по размерам, но разный по характеристике (цвет, плотность и т.п.) участок поверхности объекта. В ячейке модели содержится одно значение, усредняющее характеристику участка поверхностного объекта. В теории обработки изображений этот процесс называется пикселизацией. В растровой модели в качестве атомарного элемента используется пиксел (ячейка) - двухмерный элемент. Чаще всего в геоинформационных системах ячейка имеет форму квадрата (grid), или прямоугольника, реже используются треугольники и шестиугольники. Квадрат - самая удобная модель, так как позволяет относительно просто проводить обработку больших массивов. Треугольные мозаики служат хорошей основой для создания выпуклых (сферических) поверхностей.

Растровые структуры данных не обеспечивают точной информации о местоположении, поскольку в этом случае географическое пространство поделено на дискретные ячейки конечного размера. Точечный объект в этом случае вместо точных координат имеет лишь адрес ячейки, которой принадлежит искомая точка. Кроме того, происходит изменение мерности, так как объект, не имеющий измерений длины (точка) или ширины (линия) изображаются с помощью ячеек, имеющих эти измерения. Так, например линия в этом случае изображается в виде цепочки соединенных объектов. Растровая структура данных отображает линейные и площадные объекты ступенчатым образом, искажая его размеры и местоположение.

Растровые модели данных имеют основные характеристики: разрешение, значение, положение.

Разрешение – это минимальный линейный размер наименьшего участка пространства (поверхности), отображаемый одним пикселом. Чем меньше размер пиксела, тем точнее изображение пространства. Следует отметить, что увеличение точности изображения в этом случае ведет за собой увеличение объема хранимой информации, так как каждая ячейка храниться как отдельная числовая величина. Повышение точности требует большого объема памяти и временных затрат на обработку информации.

Значение - элемент информации, хранящийся в элементарной ячейке. В зависимости от особенностей ГИС и решаемых задач используют различные типы (шкалы) для описания свойств ячейки - качественные или количественные.

Положение обычно задается упорядоченной парой координат (номер строки и номер столбца), которые однозначно определяют положение каждого элемента отображаемого пространства в растре. Точность привязки элемента растра определяют, обычно, как половину линейного размера ячейки.

К недостаткам растрового представления следует отнести проблему низкой пространственной точности, что уменьшает достоверность измерения площадей и расстояний и необходимость больших объемов памяти для хранения и оперирования данными.

Достоинства растрового представления пространства в том, что они относительно легко понимаются как метод преставления непрерывного пространства. Растровые данные могут использоваться как подложка для векторизации карты или атрибут пространственного объекта (получают путем сканирования аналоговых карт или снимков). Кроме того, они служат источником для дешифрирования объектов, для сеточного представления поверхностей и моделирования пространственных процессов. Такой вид растрового изображения будем в дальнейшем называть матричным.