Сравнение растровых и векторных моделей ГИС. Достоинства и недостатки моделей

В последние 10 лет ГИС сложились в основном представления с векторной моделью данных. Исторически сложилось так, что первыми моделями были векторные, первые устройства оцифровки-дигитайзеры.- начало 60-х годов. Растровые модели появились позднее в 70-х годах, когда появились сканерные устройства. Первоначально векторные модели имели преимущество перед растровыми, с точки зрения технических средств, существовавших тогда. Точность представления информации выше в векторных моделях, чем в растровых. На ранних стадиях становления ГИС векторные модели имели преимущество в том, что пространственная информация находится отдельно от справочной информации. Такое разделение было присуще для векторных моделей и было удобно использовать их как информационно-справочные системы. Позднее векторная модель стала несколько утрачивать свои позиции, на первый план стали выходить аналитические функции, которые удобнее реализовывать на растровых моделях. Первоначально алгоритмы по наложению слоев были разработаны в рамках векторных моделей. Но так как алгоритмы были довольно сложными с их аналитическими функциями, ГИС все чаще стали реализовываться на растровых моделях. Наличие растровых и векторных моделей сейчас повсюду: основная база данных информации хранится в векторном формате-это пространственные координаты и различная дополнительная информация. Растровая информация служит для показа отдельных растровых слоев, которые имеют непрерывное распространение на земной поверхности(рельеф, почва, геология, геофизические поля). Часто в рамках ГИС осуществляют переход от одного типа к другому. В настоящее время основные операции- векторно-растровые функции анализа и чисто технически отдельный модуль (Spatial Analist в Arc View). Сейчас еще один вариант использования растровых моделей- растровая подложка: часто создаваемые проекты(например, прокладка газопровода), основа размещения труб- в векторном формате, а в почве- для обзора подложки могут использоваться растровые массивы, привязываемые к той же системе координат. В последнее время все больше растровые модели схематическом картографировании на оси данных дистанциооного зондирования: по структуре этот процесс во многом схож с векторным, разница в исходных данных. В настоящее время все большее применение находят ортофотопланы. Созданы программные продукты, которые позволяли получать ортофопланы по данным аэрофотосъемок и космических снимков высокого разрешения. Эти программы созданы как отдельные модули для некоторых систем или же как отдельные продукты Erdas Imagin V8.4- программа, Orto Base-модуль, Photoschope-продукт, ENVI, ER Mapper. При создании ортофото-изображений необходима привязка растрового массива к какой-либо системе координат. Исходная система координат-пиксельная. В будущем ГИС все больше будут основываться на данных дистанционного зондирования, минуя стадия бумажных карт.

Для представления пространственных объектов растровая модель использует плоскостное или объемное перечисление, а векторная — изображение границ объектов. Иными словами, растр описывает объекты непосредственно, а векторная модель хранит информацию только о границах объектов. Представление пространственной информации в векторном формате требует меньше объема памяти, чем в растровом.

Весь набор аналитических операций сложился исторически, исходя их 3 основных крупных модулей ГИС: ввод, вывод информации, моделирование. В рамках ГИС отрабатывались не процедуры, которые в дальнейшем были применены или отбрасывались. 1) Операция переструктуризаци данных: часто, что бы работать в рамках конкретных ГИС с данными, их необходимо преобразовать (адаптировать) под конкретные формы ГИС. В рамках конкретных ГИС осуществляется импорт-экспорт информации. Чем современнее ГИС, тем он обладает расширенными возможностями по экспорту-импорту информации. Растрово-векторные преобразования исполняются в рамках ГИС в нескольких вариантах. Растрово-векторные преобразования и обратно могут повторяться несколько раз. Более совершенна та ГИС, в рамках которой преобразования из растра в вектор и обратно может осуществляться неоднократно. В настоящее время создано несколько десятков алгоритмов реализации преобразований из растрового формата в векторный и наоборот. В последнее время эти преобразования используются для картографической генерализации объектов. 2) Трансформация проекций и изменение систем координат. Входят операции по пересчету координат пространственных объектов в рамках ГИС. От простейших операций(сдвиг, вращение, масштабирование); более сложные операции- «укладка изображения» по системе колиброльных точек в нужную систему координат, с применением афинных преобразований и точечных различных степеней. Самые трудоемкие процедуры - по пересчету картографических проекций. Часто в практике приходится объединять тематические карты на одной координатной основе. Если на картах имеется картографическая основа и известно уравнение проекции этой карты, то с высокой точностью можно привязать или её, или к ней какие-либо данные. Если оси картографической сетки, используют укладки изображения в необходимой системе координат по контрольным точкам. Современные ГИС обладают большими возможностями по преобразованию данных.