Время прочтения: 4 минуты
Мир ГИС состоит из пространственных данных, и их так много, что в них бывает сложно разобраться. Понимание ГИС нужно начать с рассмотрения форматов векторных и растровых данных.
Два основных типа данных в ГИС
Векторные данные – это тип географических данных, в котором информация хранится в виде набора точек, линий или полигонов, а также атрибутивных данных этих объектов.
Растровые данные – тип географических данных, в котором информация хранится в виде сетки из пикселей регулярного размера, и атрибутивные данные присвоены каждому пикселю.
Эти два типа данных отличаются по своей внутренней структуре, по операциям, которые можно выполнять с ними, а также по внешнему виду. Ниже – пример одной территории в растровом и векторном виде.
Первая карта представляет собой растровый спутниковый снимок небольшого поселка. Вторая — состоит из тематических векторных слоев, объединенных вместе в одну карту. И векторная, и растровая карта хорошо визуализируют пространственную информацию: форму объектов, цвет и отношение. В чем разница между растром и вектором?
Векторные данные хранят геоданные в отдельных точках с координатами x,y. Две или более такие точки в пространстве могут объединяться в геометрические фигуры – векторные объекты. Отдельная вершина представляет собой точку, а две или несколько вершин вместе образуют линию или полигон.
Растровые данные представляют геопространственную информацию как набор пикселей в строках и столбцах. Каждая ячейка хранит свое значение. Значение ячейки может быть положительным или отрицательным числом, или же значением "нет данных".
Типы векторных данных
Вот некоторые варианты геометрических объектов, из которых могут состоять векторные слои:
Точки
Точка – это одиночная пара координат x,y, представляющая определенный единичный объект: например, город или здание.
Представление объекта в виде точки во многом зависит от масштаба, типа объекта, а также от удобства. Например, на мелкомасштабной карте город может быть представлен в виде точки, но на крупномасштабной карте он изображается в виде полигона.
Линия или полилиния
Линия – это набор связанных координат x,y, представляющих линейный объект, например, дорогу или реку. Полилинией называется замкнутый линейный объект.
Полигон
Полигон – это замкнутый набор координат x,y, определяющий площадной объект, например, регион или озеро.
Информация о характеристиках всех векторных объектов хранится в таблице атрибутов. В полигональном слое у вас может быть несколько озер, и в таблице атрибутов для каждого может быть указано название, площадь и максимальная глубина. То же самое и с точками и линиями – любая информация о них может быть записана как признаки отдельных объектов.
Чаще всего в векторном слое вы встретите один тип геометрии – например, только точечные или только линейные объекты. Есть исключения, но в тех случаях, когда в векторном слое несколько типов геометрии, это усложняет анализ и визуализацию.
Операции с растровыми и векторными слоями
Типичные пространственные процессы для растровых данных включают, например, классификацию снимков на регионы с отдельными характеристиками, выделение зон и объектов на изображении. Часто используется и анализ поверхностей цифровых моделей рельефа: распространенные операции, такие как расчет уклона и экспозиции склона, пригодятся в экологии, гидрологии и в строительстве.
Операции при работе с векторными данными включают создание новых точек, линий или полигонов, а также разделение, объединение или удаление существующих объектов, их редактирование и обновление. Векторные данные можно выделять на основе их характеристик и пространственного расположения: например, можно выбрать все участки в городе, которые имеют определенное значение плотности застройки, выделить все пятиэтажки или выбрать все скамейки в пределах определенного расстояния от заданной точки.
Векторные и растровые слои в QGIS
Чтобы создать файл с векторными данными на основе растрового изображения, можно оцифровать отдельные элементы загруженного растрового слоя. Для этого добавьте в QGIS нужный растр и создайте новый шейп-файл с помощью инструмента "Слой" – "Создать слой" – "Новый слой Shapefile".
В процессе создания нового шейп-файла необходимо выбрать тип геометрии (точка, линия или полигон), а после создания – включить режим редактирования, щелкнув по слою, загруженному в QGIS.
В зависимости от типа геометрии векторных данных, выбираем в меню добавить в слой линии, точки или полигоны, чтобы начать отрисовку поверх растра. Например, для оцифровки и редактирования слоя дорог вы можете нажать кнопку "добавить новый элемент линии", а затем начать перерисовать дорогу по растровым данным в QGIS.
Преобразование растра в вектор и наоборот
Помимо оцифровки на основе растровых данных, вы также можете преобразовать растр в вектор с помощью инструмента "Растр в вектор": в QGIS вы найдете его в меню "Растр" – "Преобразование" – "Создание полигонов (Растр в вектор)".
Для преобразования векторных данных в растровые можно использовать инструмент "Растеризация" в верхней панели QGIS. Чтобы запустить инструмент, перейдите в "Растр" – "Преобразование" – "Растеризация (Вектор в растр)". Заполните поля, а алгоритм преобразует векторные данные в растровые.
Растр или вектор?
Нет универсального формата данных, который окажется лучшим сразу для всех ваших проектов. Лучший – может означать самый быстрый в обработке, самый высокий по точности или самый простой в работе и подключении в существующий рабочий процесс. А иногда лучшим будет формат, который лучше всего сохраняет исходную форму объекта.
Мы всегда можем конвертировать растровые и векторные форматы данных, так что вопрос не в том, какой формат данных лучше, а в том, какой из них подойдет для хранения и обработки информации в рамках отдельной задачи. И, конечно, важно уметь совершать операции как с векторными, так и с растровыми данными. Полезно знать, как работать с методами анализа, уникальными для любого из двух форматов данных, выполняя преобразования между ними.
Чтобы легко анализировать пространственные данные, загляните на курс Введение в QGIS, где мы учим решать ГИС-задачи с нуля.
А еще раз в две недели мы собираем лучшие статьи из блога Картетики и набор полезных ссылок от нашей команды, а потом отправляем их в нашей рассылке. Подписывайтесь, если тоже хотите получать от нас новые идеи и новости из мира геотехнологий 🌟