5.2. Растровая модель данных

Обсуждение карт и векторной модели данных фокусировалось на  том, как представлять географические объекты. В растровой модели данных фокус приходится на расположение. Растровая модель данных больше похожа на фотографию, чем на карту.

Если посмотреть на фотографию через сильное увеличительное стекло, можно увидеть, что она состоит из серий точек разных цветов или оттенков серого. Растровая модель данных работает подобным образом: это правильная сетка точек (называемых ячейками или пикселями) с занесенными значениями. На фотографии нет границ, чтобы отличать объекты; это непрерывная поверхность. С использованием растровой модели данных, Земля представляется как одна непрерывная поверхность.

Есть три способа интерпретировать каждую точку на фотографии. Первый – классифицировать каждую точку как принадлежащую чему-нибудь – тогда группа подобным образом классифицированных пикселей становится объектом, как улица. Второй способ интерпретации – просто измерение значения цвета или оттенка серого точки. Третий путь – определить пиксель относительно известной эталонной точки, например среднего уровня моря (для возвышенности) или точки разлива нефти. Например, высота зданий и растительности может быть измерена относительно уровня улицы.

Те же три способа интерпретации могут быть использованы для растровой модели данных в ГИС. Значение ячейки может представлять классификацию, например,  тип растительности. Это может быть интерпретацией высоты над уровнем моря.

В растровой модели данных каждое местоположение представлено ячейкой (Рис.11). Матрица ячеек, организованных в строки и колонки, называется сеткой. Каждая строка содержит группу ячеек со значениями, представляющими географические явления. Значения ячеек являются числами, представляющими номинальные данные, такие как классы землепользования, меры интенсивности света или относительные меры.

Рис.11. Непрерывные объекты представленные сеткой

Как и векторная модель данных, растровая модель может представлять дискретные точечные, линейные и площадные объекты. Точечные объекты представлены как значение в одной ячейке, линейные объекты – как серии связанных ячеек, описывающих длину, площадные объекты – как группу связанных ячеек, описывающих форму (как в примере выше). Точность карты зависит от масштаба карты. В растровой модели разрешение и, следовательно, точность карты зависит от реальной области, представленной каждой ячейкой сетки. Чем больше представленная область, тем меньше разрешение и точность. Чем меньше область, покрываемая ячейкой, тем больше разрешение и более точно представлены объекты.

Как растровая модель данных представляет пространственные взаимоотношения

Так как растровая модель данных является правильной сеткой, пространственные взаимоотношения скрыты. Поэтому явное хранение пространственных взаимоотношений не требуется, как для векторной модели данных.

Заметим, что каждая ячейка в сетке имеет восемь соседних ячеек (исключение составляют ячейки на внешних краях): четыре по углам и четыре по сторонам. Ячейки идентифицируются по их расположению в сетке. Например, если ячейка третья от начала отсчета по оси Х и вторая по оси У, то она идентифицируется как ячейка (3,2). Нахождение любой из восьми соседних ячеек требует просто прибавления или вычитания единицы из значений Х или У. Например, ячейка слева от (3,2) – (3-1,2), то есть (2,2).

Растровые данные привязываются к реальной поверхности Земли указанием координатной системы, к которой приведена сетка, расположения в реальном мире точки привязки и размера ячейки в реальном мире. Обычно в качестве точки привязки используется левый верхний или левый нижний угол сетки. Эта точка привязки вместе с размером ячейки может быть использована для определения географического положения любой ячейки в растровом наборе данных. При использовании одной и той же координатной системы растровые наборы данных могут быть логически организованы в объекты для географического анализа.

Как растровая модель данных представляет поверхности

При представлении поверхностей, значение поверхности (например, высота над уровнем моря) хранится для каждой ячейки. Это значение представляет не всю ячейку, а только центральную ее точку. Этот набор центральных точек ячеек в сетке называется решеткой. Решетка поддерживает точные поверхностные вычисления. Типы поверхностных вычислений, используемых для анализа, включают подъем (скорость изменения величины ячейки с расстоянием), сторону (направление, к которому обращен наклон) и интерполяции контуров по решетке.