Формат ГИС - файл является стандартом кодирования географической информации в компьютерный файл . Они создаются в основном государственными картографическими агентствами (такими как USGS или Национальное агентство геопространственной разведки ) или разработчиками программного обеспечения ГИС .
Растр
Тип растровых данных - это, по сути, любой тип цифрового изображения, представленный сокращаемыми и увеличиваемыми сетками. Любой, кто знаком с цифровой фотографией, распознает пиксель растровой графики как мельчайший отдельный элемент сетки изображения, который обычно нелегко идентифицировать как форму артефакта, пока изображение не будет создано в очень большом масштабе. Комбинация пикселей, составляющих схему формирования цвета изображения, будет составлять детали изображения, в отличие от обычно используемых символов местоположения точек, линий и многоугольников в масштабируемой векторной графике в качестве основы векторной модели рендеринга атрибутов области. . В то время как цифровое изображение связано с его выводом, объединяющим его детали на основе сетки в качестве идентифицируемого представления реальности, в фотографии или художественном изображении, переданном в компьютер, растровый тип данных будет отражать оцифрованную абстракцию реальности, с которой имеет дело тона заполнения сетки или объекты, количества, соединенные или открытые границы и схемы рельефа карты . Аэрофотоснимки - одна из широко используемых форм растровых данных с одной основной целью: отображение подробного изображения на области карты или для визуализации идентифицируемых объектов путем оцифровки. Дополнительные наборы растровых данных, используемые ГИС, будут содержать информацию о высоте, цифровую модель рельефа или коэффициент отражения определенной длины волны света, Landsat или других индикаторов электромагнитного спектра.
Тип растровых данных состоит из строк и столбцов ячеек, в каждой ячейке хранится одно значение. Растровые данные могут быть растровыми изображениями изображений, в которых каждый пиксель (или ячейка) содержит значение цвета. Дополнительные значения, записанные для каждой ячейки, могут быть дискретными значениями, такими как землепользование, непрерывными значениями, такими как температура, или нулевым значением, если данные недоступны. Хотя в ячейке растра хранится одно значение, ее можно расширить, используя полосы растра для представления цветов RGB (красный, зеленый, синий), цветовых карт (сопоставление тематического кода и значения RGB) или расширенной таблицы атрибутов с одной строкой. для каждого уникального значения ячейки. Разрешение набора растровых данных - это ширина его ячейки в наземных единицах.
Растровые данные хранятся в различных форматах; от стандартной файловой структуры TIFF, JPEG и т. д. до данных больших двоичных объектов (BLOB), хранимых непосредственно в системе управления реляционными базами данных (RDBMS), аналогично другим классам векторных объектов. Хранилище базы данных при правильной индексации обычно позволяет быстрее извлекать растровые данные, но может потребовать хранения миллионов записей значительного размера.
Примеры растров
- ADRG - Цифровая растровая графика ARC Национального агентства геопространственной разведки (NGA) [1]
- Двоичный файл - неформатированный файл, состоящий из растровых данных, записанных в одном из нескольких типов данных , где несколько полос хранятся в BSQ (чередование полос), BIP (чередование полос по пикселям) или BIL (чередование полос по строкам). Географическая привязка и другие метаданные хранятся в одном или нескольких сопроводительных файлах . [2]
- Цифровая растровая графика (DRG) - цифровое сканирование бумажной топографической карты USGS
- ECRG - Расширенная сжатая растровая графика ARC от Национального агентства геопространственной разведки (NGA) (лучшее разрешение, чем у CADRG, и без потери цвета)
- ECW - Расширенный сжатый вейвлет (от ERDAS). Сжатый формат вейвлета, часто с потерями.
- Esri grid - собственные двоичные ирастровые форматы ASCII без метаданных, используемые Esri
- GeoTIFF -вариант TIFF, обогащенный соответствующими метаданными ГИС
- IMG - формат файлов изображений ERDAS IMAGINE
- JPEG2000 - растровый формат с открытым исходным кодом. Сжатый формат, допускающий сжатие как с потерями, так и без потерь.
- MrSID - База данных бесшовных изображений с несколькими разрешениями (от Lizardtech). Сжатый вейвлет-формат допускает сжатие как с потерями, так и без потерь.
- netCDF -CF - формат файла netCDF с соглашениями CF medata для данных науки о Земле. Двоичное хранилище в открытом формате с дополнительным сжатием. Обеспечивает прямой веб-доступ к подмножествам / группам карт черезпротокол OPeNDAP .
- RPF - Растровый формат продукта, военный формат файлов, указанный в MIL-STD-2411 [3]
Примеры сетки
Используется для возвышения:
- USGS DEM -Цифровая модель рельефа USGS
- GTOPO30 - Большая полная модель рельефа Земли за 30 угловых секунд, предоставленная в формате USGS DEM
- DTED -Цифровые данные о высоте местности Национального агентства геопространственной разведки (NGA), военный стандарт данных о высоте
- GeoTIFF -вариант TIFF, обогащенный соответствующими метаданными ГИС
- SDTS - преемник USGS DEM
Вектор
В ГИС географические объекты часто выражаются в виде векторов, если рассматривать их как геометрические формы. Разные географические особенности выражаются разными типами геометрии:
- Точки
- Точки нулевой размерности используются для географических объектов, которые лучше всего можно выразить с помощью единственной точки, другими словами, с помощью простого местоположения. Примеры включают колодцы, пики, интересующие объекты и следы. Точки передают наименьшее количество информации об этих типах файлов. Точки также могут использоваться для обозначения областей при отображении в мелком масштабе. Например, города на карте мира могут быть представлены точками, а не многоугольниками. С точечными объектами измерения невозможны.
- Линии или полилинии
- Одномерные линии или полилинии используются для линейных объектов, таких как реки, дороги, железные дороги, тропы и топографические линии. Опять же, как и в случае с точечными объектами, линейные объекты, отображаемые в мелком масштабе, будут представлены как линейные объекты, а не как многоугольники. Линейные объекты могут измерять расстояние.
- Полигоны
- Двумерные многоугольники используются для географических объектов, которые покрывают определенный участок земной поверхности. К таким объектам могут относиться озера, границы парков, здания, границы города или землепользование. Полигоны передают большую часть информации о типах файлов. Полигональные объекты могут измерять периметр и площадь.
Каждая из этих геометрий связана со строкой в базе данных, которая описывает их атрибуты. Например, база данных, описывающая озера, может содержать глубину озера, качество воды, уровень загрязнения. Эта информация может быть использована для создания карты для описания определенного атрибута набора данных. Например, озера можно раскрасить в зависимости от уровня загрязнения. Также можно сравнивать разные геометрические формы. Например, ГИС можно использовать для определения всех колодцев (точечная геометрия), которые находятся в пределах одного километра от озера (геометрия многоугольника), которое имеет высокий уровень загрязнения.
В векторных объектах можно сделать так, чтобы они уважали пространственную целостность, применяя правила топологии, такие как «полигоны не должны перекрываться». Векторные данные также можно использовать для представления непрерывно меняющихся явлений. Контурные линии и триангулированные нерегулярные сети (TIN) используются для представления высоты или других непрерывно изменяющихся значений. В TIN записываются значения в точках, которые соединены линиями, образуя неправильную сетку из треугольников. Лица треугольников представляют поверхность местности.
Примеры векторных изображений
- AutoCAD DXF - эпюры высот изолиний вформате AutoCAD DXF (от Autodesk )
- Декартова система координат (XYZ) - простое облако точек
- Цифровой линейный график (DLG) - формат USGS для векторных данных
- Esri TIN - собственный двоичный формат триангулированных нерегулярных сетевых данных, используемый Esri
- Geography Markup Language (GML) - открытый стандарт на основе XML (от OpenGIS ) для обмена данными ГИС
- GeoJSON - облегченный формат на основе JSON , используемый многими пакетами ГИС с открытым исходным кодом.
- GeoMedia - Intergraph «s Microsoft Access форматоснове пространственного вектора хранения
- ISFC - CAD-решение Intergraph на базе MicroStation, прикрепляющее векторные элементы к реляционной базе данных Microsoft Access.
- Keyhole Markup Language (KML) - открытый стандарт на основе XML (от OpenGIS ) для обмена данными ГИС
- Формат MapInfo TAB - формат векторных данных MapInfo с использованием файлов TAB, DAT, ID и MAP.
- Формат Measure Map Pro - формат данных XML для хранения данных ГИС
- Национальный формат передачи (NTF) - Национальный формат передачи (в основном используется Управлением боеприпасов Великобритании)
- Spatialite - это пространственное расширение SQLite, обеспечивающее функциональность векторной базы геоданных. Он похож на PostGIS, Oracle Spatial и SQL Server с пространственными расширениями.
- Shapefile - популярный формат ГИС векторных данных, разработанный Esri
- Простые функции -спецификация Open Geospatial Consortium для векторных данных
- SOSI - формат пространственных данных, используемый для публичного обмена пространственными данными в Норвегии.
- Файл пространственных данных -высокопроизводительный формат базы геоданных Autodesk , встроенный в MapGuide.
- TIGER - топологически интегрированное географическое кодирование и привязка
- Векторный формат продукта (VPF) -формат векторных данных Национального агентства геопространственной разведки (NGA) для больших географических баз данных.
Преимущества и недостатки
У использования растровой или векторной модели данных для представления реальности есть несколько важных преимуществ и недостатков:
- Наборы растровых данных записывают значение для всех точек в покрываемой области, для чего может потребоваться больше места для хранения, чем для представления данных в векторном формате, который может хранить данные только там, где это необходимо.
- Обработка растровых данных менее затратна в вычислительном отношении, чем векторная графика.
- Комбинирование значений и написание собственных формул для комбинирования значений из разных слоев намного проще при использовании растровых данных.
- При наложении нескольких составных частей растровых изображений возникают проблемы с прозрачностью и псевдонимом.
- Векторные данные позволяют визуально гладко и легко выполнять операции наложения, особенно с точки зрения графики и информации, управляемой формами, такой как карты, маршруты и пользовательские шрифты, которые сложнее использовать с растровыми данными.
- Векторные данные могут отображаться в виде векторной графики, используемой на традиционных картах, тогда как растровые данные будут отображаться в виде изображения, которое может иметь блочный вид границ объекта. (в зависимости от разрешения растрового файла).
- Векторные данные может быть проще зарегистрировать, масштабировать и перепроектировать, что может упростить объединение векторных слоев из разных источников.
- Векторные данные более совместимы со средами реляционных баз данных, где они могут быть частью реляционной таблицы как обычный столбец и обрабатываться с помощью множества операторов.
- Размеры векторных файлов обычно меньше размеров растровых данных, которые могут быть в десятки, сотни и более раз больше, чем векторные данные (в зависимости от разрешения).
- Векторные данные проще обновлять и поддерживать, тогда как растровое изображение необходимо полностью воспроизводить. (Пример: добавлена новая дорога).
- Векторные данные предоставляют гораздо больше возможностей для анализа, особенно для «сетей», таких как дороги, электроснабжение, железная дорога, телекоммуникации и т. Д. (Примеры: лучший маршрут, крупнейший порт, аэродромы, соединенные с двухполосными автомагистралями). Растровые данные не будут иметь всех характеристик отображаемых объектов.
Непространственные данные
Дополнительные непространственные данные также могут быть сохранены вместе с пространственными данными, представленными координатами векторной геометрии или положением ячейки растра. В векторных данных дополнительные данные содержат атрибуты объекта. Например, многоугольник инвентаризации леса может также иметь значение идентификатора и информацию о древесных породах. В растровых данных значение ячейки может хранить информацию об атрибутах, но его также можно использовать в качестве идентификатора, который может относиться к записям в другой таблице.
В настоящее время разрабатывается программное обеспечение для поддержки принятия пространственных и непространственных решений, при этом решения пространственных проблем интегрируются с решениями непространственных проблем. Конечным результатом этих гибких пространственных систем поддержки принятия решений (FSDSS) [4], как ожидается, будет то, что неспециалисты смогут использовать ГИС вместе с пространственными критериями и просто интегрировать свои непространственные критерии для просмотра решений многокритериальные задачи. Эта система предназначена для помощи в принятии решений.
Другие форматы файлов ГИС
- Двойное независимое кодирование карт (DIME) - исторический формат файлов ГИС, разработанный в 1960-х годах.
- Файлы географических данных (GDF) - формат файла для обмена географическими данными.
- GeoPackage (GPKG) - стандартный открытый формат, основанный на формате базы данных SQLite для векторных и растровых данных.
- Хорошо известный текст (WKT) - язык разметки текста для представления геометрии пространственных объектов, разработанный Open Geospatial Consortium.
- Известный двоичный (WKB) - двоичная версия известного текста
- Мировой файл - географическая привязка файла растрового изображения (например, JPEG, BMP)
Смотрите также
- Датум (геодезия)
- GDAL / OGR , библиотека для чтения и записи многих форматов
- Географический портал
Рекомендации
- ^ "Оцифрованная растровая графика дуги (ADRG)" . Цифровое сохранение . Библиотека Конгресса . 2011-09-25 . Проверено 13 марта 2014 .
- ^ «Различные поддерживаемые растровые форматы GDAL» .
- ^ «Формат растровой продукции» . Цифровое сохранение . Библиотека Конгресса . 2011-10-27 . Проверено 13 марта 2014 .
- ^ Гао, Шан. Пэйнтер, Джон. И Дэвид Сундарам, (2004) Proc. «Гибкая поддержка пространственного принятия решений» . 37-й Гавайской международной конференции по системным наукам 5–8 с. 10