ข้อมูลแรสเตอร์และเวคเตอร์ในบริบท GIS คืออะไร
ในแง่ทั่วไปการใช้งานกระบวนการหรือการวิเคราะห์แต่ละประเภทนั้นเหมาะสมกับอะไร? (และไม่เหมาะสำหรับ!)
มีใครบ้างที่มีรูปภาพขนาดเล็กรัดกุมและมีประสิทธิภาพซึ่งสื่อความหมายและความเปรียบต่างของข้อมูลพื้นฐานทั้งสองนี้
คำตอบ:
ข้อมูลเวกเตอร์
ข้อดี: ข้อมูลสามารถแสดงที่ความละเอียดและรูปแบบดั้งเดิมโดยไม่มีการสรุป กราฟิคเอาท์พุทมักจะเป็นที่ชื่นชอบทางสุนทรียศาสตร์มากกว่า เนื่องจากข้อมูลส่วนใหญ่เช่นแผนที่คัดลอกยากอยู่ในรูปแบบเวกเตอร์จึงไม่จำเป็นต้องแปลงข้อมูล ข้อมูลตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ที่ถูกต้องจะถูกรักษาไว้ ช่วยให้การเข้ารหัสโทโพโลยีอย่างมีประสิทธิภาพและเป็นผลการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งต้องการข้อมูลทอพอโลยีเช่นความใกล้เคียงการวิเคราะห์เครือข่าย
ข้อเสีย: ตำแหน่งของแต่ละจุดสุดยอดจะต้องจัดเก็บไว้อย่างชัดเจน สำหรับการวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพข้อมูลเวกเตอร์ต้องถูกแปลงเป็นโครงสร้างทอพอโลยี การดำเนินการนี้มักจะใช้เวลามากและมักจะต้องมีการล้างข้อมูล โทโพโลยีก็เช่นกันและการปรับปรุงหรือแก้ไขข้อมูลเวกเตอร์นั้นจำเป็นต้องมีการสร้างโทโพโลยีขึ้นใหม่ อัลกอริทึมสำหรับฟังก์ชั่นบิดเบือนและฟังก์ชั่นการวิเคราะห์มีความซับซ้อนและอาจกำลังประมวลผลอย่างเข้มข้น บ่อยครั้งสิ่งนี้ จำกัด ฟังก์ชันการทำงานสำหรับชุดข้อมูลขนาดใหญ่เช่นคุณลักษณะจำนวนมาก ข้อมูลต่อเนื่องเช่นข้อมูลการยกระดับไม่ได้แสดงอย่างมีประสิทธิภาพในรูปแบบเวกเตอร์ โดยทั่วไปจำเป็นต้องมีการวางนัยหรือการแก้ไขข้อมูลทั่วไปสำหรับเลเยอร์ข้อมูลเหล่านี้ การวิเคราะห์เชิงพื้นที่และการกรองภายในรูปหลายเหลี่ยมเป็นไปไม่ได้
ข้อมูล Raster
ข้อดี: ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ของแต่ละเซลล์นั้นบอกเป็นนัยตามตำแหน่งในเมทริกซ์ของเซลล์ ดังนั้นนอกเหนือจากจุดกำเนิดเช่นมุมล่างซ้ายไม่มีการจัดเก็บพิกัดทางภูมิศาสตร์ เนื่องจากลักษณะของเทคนิคการจัดเก็บข้อมูลการวิเคราะห์ข้อมูลมักจะเป็นโปรแกรมที่ง่ายและรวดเร็วในการดำเนินการ ลักษณะโดยธรรมชาติของแผนที่แรสเตอร์เช่นแผนที่คุณลักษณะหนึ่งเหมาะสำหรับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ข้อมูลที่ไม่ต่อเนื่องเช่นพื้นที่ป่าไม้มีความเท่าเทียมกันเช่นเดียวกับข้อมูลต่อเนื่องเช่นข้อมูลระดับความสูงและอำนวยความสะดวกในการรวมข้อมูลทั้งสองประเภท ระบบกริดเซลล์เข้ากันได้ดีกับอุปกรณ์ส่งออกที่ใช้แรสเตอร์เช่นพล็อตไฟฟ้าสถิต, เทอร์มินัลกราฟิก
ข้อเสีย: ขนาดเซลล์กำหนดความละเอียดที่แสดงข้อมูล; มันเป็นเรื่องยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จะแสดงคุณสมบัติเชิงเส้นอย่างเพียงพอโดยขึ้นอยู่กับความละเอียดของเซลล์ ดังนั้นการเชื่อมโยงเครือข่ายจึงสร้างได้ยาก การประมวลผลข้อมูลแอตทริบิวต์ที่เกี่ยวข้องอาจยุ่งยากหากมีข้อมูลจำนวนมาก แผนที่ Raster สะท้อนให้เห็นถึงคุณลักษณะหรือคุณลักษณะเฉพาะอย่างเดียวสำหรับพื้นที่ เนื่องจากข้อมูลอินพุตส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบเวกเตอร์ข้อมูลต้องผ่านการแปลงแบบเวกเตอร์เป็นแรสเตอร์ นอกจากความต้องการด้านการประมวลผลที่เพิ่มขึ้นนี้อาจแนะนำข้อกังวลด้านความสมบูรณ์ของข้อมูลเนื่องจากลักษณะทั่วไปและตัวเลือกขนาดเซลล์ที่ไม่เหมาะสม แผนที่แสดงผลส่วนใหญ่จากระบบกริดเซลล์ไม่สอดคล้องกับความต้องการการทำแผนที่คุณภาพสูง
พิกเซลเทียบกับพิกัด เมื่อฉันคิดว่าแผนที่ Raster ความคิดแรกของฉันคือภาพถ่ายดาวเทียม เกือบทุกพิกเซลในภาพดาวเทียมที่มีรายละเอียดของเขตเมืองอาจมีข้อมูลที่ไม่ซ้ำกัน ไทล์เดี่ยวในแผนที่เว็บ (โดยทั่วไปจะแตกต่างจากMercator แบบหลวม ๆ เรียกว่า " Spherical Mercator " หรือ " Web Mercator " และสนับสนุนโดยGoogle , Bing , Yahoo, OSM และ ESRI) โดยทั่วไปจะมี 256 x 256 = 65,536 พิกเซลและแต่ละไฟล์ ระดับซูมมี(2 ^ * ซูม 2 ^ ซูม)กระเบื้อง เมื่อฉันคิดว่าเวกเตอร์ฉันคิดว่ารูปหลายเหลี่ยมและเส้นตรง ตัวอย่างเช่นไฟล์รูปร่างที่มีรายละเอียดการแบ่งเขตการแบ่งเขตทั้งเมือง
การปรับขนาดที่แม่นยำ ดูเหมือนว่าคุณ (และผู้อ่านส่วนใหญ่) ทราบถึงความแตกต่างที่ชัดเจนที่สุดระหว่างพิกเซลคงที่แบบแรสเตอร์กับเวกเตอร์ (แผนที่พิกัด) ภาพวาดเวกเตอร์ (และแผนที่) สามารถปรับขนาดด้วยความคมชัดสูงกว่าพิกเซลเนื่องจากข้อมูลเวกเตอร์มีรูปแบบการประสานงาน (จุดรูปหลายเหลี่ยมเส้น ฯลฯ ) ที่สามารถแสดงผลสัมพันธ์กับแต่ละอื่น ๆ ที่ความละเอียดที่แตกต่างกันโดยใช้สูตรง่าย ๆอัลกอริทึมการทำให้ราบเรียบที่ส่งผลให้สิ่งประดิษฐ์ภาพ
การบีบอัดภาพกับการบีบอัดโครงสร้าง ในทางปฏิบัติภาพส่วนใหญ่ไม่มีพิกเซลที่ไม่ซ้ำ 100% สามารถบีบอัดลงในแพ็กเก็ตข้อมูลที่มีขนาดเล็กลงและไฟล์เวกเตอร์จำนวนมากมีรายละเอียดส่วนเกินที่ไม่จำเป็นต้องใช้ การบีบอัดภาพเป็นกระบวนการที่รู้จักกันดีและมีประสิทธิภาพมากและเกือบทุกไลบรารีการเข้ารหัสได้สร้างขึ้นในชั้นเรียนเพื่อทำงานนี้ การบีบอัดพิกัดเวกเตอร์หรือ "การทำให้เข้าใจเรขาคณิตง่าย" นั้นเป็นเรื่องธรรมดาน้อยกว่าเล็กน้อย (เนื่องจาก GIS โดยทั่วไปนั้นเป็นสามัญน้อยกว่าการจัดการรูปภาพทั่วไปเล็กน้อย) จากประสบการณ์ของฉันคุณจะใช้เวลาใกล้กับ 0 เวลาคิดเกี่ยวกับการบีบอัดภาพ (เพียงแค่ปิดหรือเปิด) และเวลาคิดเกี่ยวกับการบีบอัดเชิงพื้นที่มากขึ้น ลองดูตัวอย่างอัลกอริทึมของดักลาส Peuckerหรือลองเล่นกับQGIS และไฟล์ขอบเขต Census บางไฟล์
การเรนเดอร์ฝั่งไคลเอ็นต์กับเซิร์ฟเวอร์ ในที่สุดทุกสิ่งที่ดูบนคอมพิวเตอร์จะแสดงเป็นพิกเซลบนหน้าจอที่ความละเอียดเฉพาะ (เช่นระดับการซูม) บ่อยครั้งที่ (โดยเฉพาะบนเว็บ) ความท้าทายคือการได้รับพิกเซลเหล่านั้นต่อหน้าผู้ใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด สำรวจสำมะโนประชากรของสหรัฐทางเดินและบล็อกกลุ่มไฟล์รูปมีความน่าสนใจเป็นพิเศษเพราะอยู่เหนือขอบเขตของชุดข้อมูลเวกเตอร์ที่ 'ใหญ่เกินไป' ที่จะแสดงในเว็บเบราว์เซอร์เป็นข้อมูลเวกเตอร์ ในทางตรงกันข้ามเขตปกครองของสหรัฐฯนั้นแทบจะไม่สามารถแสดงผลได้ในเบราว์เซอร์สมัยใหม่เป็นการดาวน์โหลดแบบเวกเตอร์ ในขณะที่ไฟล์รูปร่างเวกเตอร์ US Census Block Group จะเล็กกว่าชุดแรสเตอร์แบบเรนเดอร์ที่ครอบคลุมทั่วทั้งสหรัฐอเมริกาในหลาย ๆ ระดับซูมไฟล์ Block Group Shape มีขนาดใหญ่เกินไป (ใกล้ถึง 1GB) สำหรับเว็บเบราว์เซอร์ที่ต้องการดาวน์โหลด แม้ว่าเว็บเบราว์เซอร์สามารถดาวน์โหลดไฟล์ได้อย่างรวดเร็วเว็บเบราว์เซอร์ส่วนใหญ่ (แม้ใช้แฟลช) ก็ค่อนข้างช้าเมื่อแสดงรูปร่างจำนวนมาก ดังนั้นสำหรับการดูชุดข้อมูลเวกเตอร์ขนาดใหญ่คุณมักจะดีกว่าที่จะแปลเป็นรูปภาพที่ถูกบีบอัดเพื่อส่งไปยังเว็บเบราว์เซอร์
ตัวอย่างการปฏิบัติบางอย่างที่ ฉันตอบคำถามที่คล้ายกันไม่กี่วันที่ผ่านมาเกี่ยวกับการแสดงชุดข้อมูลขนาดใหญ่ใน Google Maps ท่านสามารถเข้าดูคำถามและการวิเคราะห์รายละเอียดของ "การปฏิบัติที่ดีที่สุด" ที่ใช้โดยนิวยอร์กไทม์สและอื่น ๆ วันนี้ที่นี่
เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาตัดสินใจที่จะเปลี่ยนจากการแสดงเวกเตอร์ฝั่งไคลเอ็นต์แบบหนักไปเป็นการแสดงผลเวกเตอร์ฝั่งเซิร์ฟเวอร์ เรามีแกลเลอรี่แผนที่พร้อม Html + Raster หลายรุ่น (เซิร์ฟเวอร์สร้างรูปภาพกระเบื้อง) และแฟลช + เวกเตอร์ (การเรนเดอร์ที่หนักหน่วงฝั่งไคลเอ็นต์)
การแสดงข้อมูลเดียวกันทั้งสองรูปแบบบางครั้งอาจมีประโยชน์ในการทำความเข้าใจความแตกต่างโดยธรรมชาติ:
ฉันได้รับการเตะออกจากเรื่องนี้ในภายหลังในการนำเสนอ. pdf เดียวกัน:
ที่มา : Juniper GIS
ดูเหมือนว่าคุณกำลังมองหาวิธีที่จะแสดงความคิดเห็นนี้กับคนที่ไม่ใช่ด้านเทคนิคหรือเปล่า? คุณสามารถใช้การเปรียบเทียบกับรายการในวัยเด็กสองกระดาษกราฟและปริศนาจุดเชื่อมต่อ แต่ละตารางในแผ่นกระดาษกราฟสอดคล้องกับเซลล์แรสเตอร์ดังนั้นลองจินตนาการถึงการระบายสีแต่ละตารางในหรือใส่ตัวเลขลงไป ข้อมูลเวกเตอร์เป็นปริศนาตัวเชื่อมต่อจุด ในทั้งสองกรณีแต่ละชั้นเป็นเพียงแผ่นกระดาษอีกแผ่น
รูปนี้ให้ความคิดที่ดีเกี่ยวกับการแสดงภาพแรสเตอร์กับเวกเตอร์
ใน Rastor พื้นที่ภายใต้การพิจารณาแบ่งออกเป็นช่องสี่เหลี่ยมที่เท่ากันและมีลักษณะที่ได้รับมอบหมาย ดังนั้นถ้าคุณพิจารณาการสร้างโครงสร้างข้อมูลสำหรับ rastor มันจะเป็นอาร์เรย์ 2 มิติแต่ละ x, y ประสานงานอ้างถึงสี่เหลี่ยมจัตุรัสในและมันสามารถมีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเช่นอาคารถนนพืชผักร่างกายน้ำ ฯลฯ
ในเวกเตอร์ข้อมูลจะถูกแสดงในรูปของคะแนนจุดเส้นและรูปหลายเหลี่ยม ดังนั้นจุดท่องเที่ยวจึงแสดงเป็น POINT (x, y), แม่น้ำหรือถนนที่แสดงเป็นเส้นสตริง (ซึ่งเป็นชุดของจุดเชื่อมต่อ), ทะเลสาบหรือสนามกีฬา ฯลฯ ที่แสดงเป็นรูปหลายเหลี่ยม (รายการจุด เป็นพื้นที่ปิด) - อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่: https://en.wikipedia.org/wiki/Well-known_text
ภาพเหล่านี้มาจากการค้นหาเว็บฉันถ่ายภาพหน้าจอในเวลานั้นและฉันไม่มีลิงก์ o แหล่งต้นฉบับบนเว็บในขณะนี้! ขอโทษสำหรับสิ่งนั้น!
แต่หวังว่าคำตอบนี้จะช่วยอธิบายให้คนใหม่ที่รู้จักกับ GIS: D
จะเป็นการดีกว่าถ้าคุณคิดว่าข้อมูลแรสเตอร์เป็นข้อมูลเวกเตอร์ชนิดพิเศษ ในข้อมูลเวกเตอร์เส้นบนแผนที่จะถูกกำหนดโดยปรากฏการณ์เฉพาะ ในข้อมูลแรสเตอร์การกำหนดภาพนี้จะถูกกำหนดโดยกริดแบบอิสระซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่มันกำลังพยายามทำแผนที่ โดยทั่วไปกริดนี้เป็นผลมาจากวิธีที่เซ็นเซอร์ตรวจจับข้อมูลเฉพาะ (เช่นกล้อง) แต่ในทุกกรณีข้อมูลแรสเตอร์สามารถแสดงด้วยเวกเตอร์ได้
การแสดงข้อมูล Raster บางครั้งเรียกว่าการแสดงข้อมูลกริด มันถูกใช้เพื่อแสดงข้อมูลทางภูมิศาสตร์หรือข้อมูลโดยใช้แถวและคอลัมน์ที่แต่ละเซลล์แสดงข้อมูลดิจิทัลด้วยการแสดงที่เฉพาะเจาะจง