Растровая модель данных

Растровая модель данных является исторически самой первой моделью данных геоинформатики. В этой модели вся плоскость разбивается системой равноотстоящих вертикальных и горизонтальных прямых на одинаковые ячейки – пиксели, каждому из которых сопоставлен какой-то код. В каждом пикселе может храниться какая-то числовая характеристика пространства (например, высота рельефа, цвет на фотоснимке, уровень загрязнения окружающей среды) или код объекта, которому принадлежит соответствующий пиксель.

На рис. 2.9 приведен пример представления карты земельных участков в векторной и растровой модели. В векторной модели для каждого полигона A, B, C и D заданы координаты границ полигонов, т.е. в векторной модели указывается, где находится объект. В растровой модели все пространство разделено на пиксели, в каждом из которых хранится код соответствующего земельного участка, т.е. в растровой модели хранится информация о том, что находится в заданной точке территории.

Рис. 2.9. Пример представления земельных участков в векторной (вверху) и растровой (внизу) модели данных

На примере рис. 2.9 видно, что точность задания границ земельных участков в растровой модели невысока, т.к. соответствует размеру пикселя. Поэтому для повышения точности данных приходится существенно увеличивать количество пикселей. Однако бесконечно увеличивать число пикселей также нельзя, т.к. ресурсы компьютеров ограничены. Например, если бы мы захотели на карте города размером км представить карту земельных участков с точностью 1 см (пикселями размером см), то нам понадобилось бы пикселей. Если каждый пиксель мы будем кодировать 4 байтами, то нам понадобится примерно 4 Тб памяти, что значительно превосходит возможности современных компьютеров. Именно поэтому при выборе размера и числа пикселей приходится идти на компромисс.

Для экономии затрачиваемой памяти существуют различные алгоритмические методы компрессии растров, которые позволяют в зависимости от типа данных сжимать их в десятки, сотни и даже тысячи раз. Поэтому в вышеприведенном примере на практике может оказаться достаточно только 1 Гб или даже меньше для хранения вышеуказанной карты земельных участков.

Одним из достоинств растровой модели данных является простота обработки, включая операции пространственного анализа. Например, очень легко можно найти все здания, находящиеся в водоохраной зоне, для чего надо наложить растровые слои зданий и водоохранных зон и попиксельно найти искомые здания.

В настоящее время растровая модель является не основной в ГИС, а используется только в тех случаях, когда векторная модель не даёт адекватного результата. Именно поэтому актуальными являются операции преобразования данных из растра в вектор (векторизация) и наоборот (растеризация). Растеризация – это обычная для ГИС и достаточно простая операция, однако векторизация является гораздо более сложной и большинством ГИС не поддерживается. Векторизация обычно выполняется в ручном или полуавтоматическом режиме с помощью специальных программ – векторизаторов.

Определение. Если ГИС поддерживает только векторные модели данных и нерегулярные сети, то она называется векторной ГИС. Если основной для ГИС является растровая модель данных, то она называется растровой ГИС. Растрово-векторной называется такая растровая ГИС, в которой имеется поддержка векторных моделей и средства векторизации и растеризации.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: