04. Struktura Prostornih Podataka i Modeli - Rasterski Podaci

8/19/2019 04. Struktura Prostornih Podataka i Modeli - Rasterski Podaci

1/45

Катедра за географију

Географски Информациони Системи

Модели и структура просторних података- Растерски подаци -

Др Бранислав Драшковић


2/45

Катедра за географијуВрсте географских података

• С обзиром на карактерподатака и њиховуорганизацију у ГИС-у постојесљедећи типови података:

растерски, векторски,

алфанумерички,

дигитални модел висина.

• Поред тога, модерне ГИСапликације користемултимедијалне податке попуттона, слика, видеа и сл.

ГИС 2


3/45

Катедра за географијуРастерски модел података

• Растери су једноставна форма

података која садржи матрицу

(мрежу) ћелија организованих у

редове и колоне

• Растерима се представља

простор (или други елементи)

преко фине мреже ћелија

• Растерском типу припадају:

дигиталне авио фотографије,

сателитски снимци, дигиталне

слике и скениране карте.

• Данас се растерски

подаци најчешће

добијају путем

даљинске детекције

(сателитских снимака)

ГИС 3


4/45


ГИС 4

• Мали дијелови мреже тј.

пресјеци колона и редова

познати су под називом

пиксели (енг: pixel) што је

скраћеница од енглеских

ријечи Picture Elements

(елементи слике)

• У ГИС-у се ове информације

зову ћелије или мрежа ћелија односно грид

Ћелија (пиксел)

висина

ширина


5/45


ГИС 5

• Релативно једноставне су

структуре и користе се у

много више области од

ГИС-а (нпр. фотографије).

• Растерске структуре

података биљеже

графичке информације

тако што их представљају

као серију малих дијелова

или елемената.

Ћелије имају одређену

величину, коначан број иоблик (најчешће квадрат,

понекад правоугаоник)


6/45


• Синоними за растерскитип података: растерскаслика, битмапа, дигиталнаслика, итд...

•Растерски фајл најчешћепредставља мрежу у којој је сваком пикселупридружена вриједност од0-255.

• У ГИС-у је значење тихвеличина често одређеноод стране корисника:

ћелије могу

репрезентовати висину,температуру,хидрографске објекте,куће, парцеле и сл.

ГИС 6


7/45


• Основне карактеристике

растерске слике су:

o Резолуција

o

Димензија слике o Број боја (дубина слике)

o Формат записа

ГИС 7


8/45


ГИС 8

Број

редова

Број колона

(X,Y)

Величина ћелије

Ћелија без података

(no data)

Растери се дакле састоје од ћелија

(пиксела) чије димензије уствари

представљају његову резолуцију


9/45


• Резолуција слике представљавеличину пиксела израженудимензијом пиксела удужинским јединицама или

бројем пиксела по јединицидужне мјере

• У пракси најчешћевриједности пиксела износе0,01-0,5 мм

• Ако се изражавају бројемпиксела по јединици мјереонда се крећу од 100 допреко 1000 dpi

ГИС 9


10/45


• Што је величина пиксела мања то је

број пиксела по јединици мјере већи,

односно слика је квалитетнија

• С обзиром на резолуцију растерске

слике условно можемо подјелити на:

• Слике ниске резолуције (до 300 dpi)

• Слике средње резолуције (300-1000

dpi)

• Слике високе резолуције (преко 1000

dpi)

ГИС 10

*dpi – dots per inch (тачака или пиксела по инчу; 1 инч = 2,54 цм)


11/45


ГИС 11

• У практичној картографској примјени, подручје које свака

ћелија покрива може обухватити од неколико метара (па и

мање од једног метра) до неколико километара


12/45


Мања величина ћелије

• Већа резолуција

•

Већа тачност приказапростора и објеката

• Спорији приказ

• Спорија обрада

(процесирање)

• Већа величина фајла ГИС 12

Већа величина ћелије

• Мања резолуција

• Мања тачност приказа

простора и објеката

• Бржи приказ

• Бржа обрада (процесирање)

• Мања величина фајла


13/45


• Што је мања димензија ћелије у природи – већа јерезолуција и обрнуто

• Ниво приказа детаља

зависи од величине ћелије • Ћелија мора бити

довољно малих димензијада обухвати жељенидетаљ, али и довољно

велика да би их рачунармогао лако складиштити иизвршити операцијепроцесирања и анализе

ГИС 13

Једна ћелија

8 метара

метра

метра

метар


14/45


• У раду са растерским

сликама постоје

четири типа

резолуције:

1. Просторна

2. Спектрална

3. Привремена

4. Радиометријска

ГИС 14

• Најчешће кориштена је просторнарезолуција која се односи на поменуте

димензије ћелије како би се прецизнообухватили објекти, односно зоне наповршини Земље. То је уствари везаизмеђу величине пиксела и припадајућег простора на површини Земље.


15/45


• Ако је зона покривања 5x5 м онда је резолуција 5 метара.

• Већа резолуција подразумјева мању величину ћелије

ГИС 15


16/45


• Код картографске размјереситуација је обрнута:

ситнији размјер карте значимање приказаних детаља и

обрнуто (карта 1:25,000приказује више детаља уодносу на карту 1:200,000)

• У ГИС-у се креирајурастерске ‘’пирамиде’’ како

би се редуковаларезолуција и унапредилеперформансе (брзинаприказа и жељени ниводетаља) растера

ГИС 16

Креирање пирамиде увећава фајл за 30%


17/45


• Код oртофото (авио) снимка са величином ћелије од нпр.

5 м резолуција ће остати иста без обзира на размјеру

ГИС 17

Размјера

Димензије ћелије

Размјера

Димензије ћелије


18/45


ГИС 18

• Спектрална резолуција је способност сензора да разликујеинтервале таласних дужина елекромагнетног спектра

• Вриједност сваке ћелије приказује рефлектовану илиемитовану свјетлост као што је случај код сателитских снимака

или скенираних фотографија


19/45


ГИС 19

• Привремена резолуција је у

вези са фреквенцијом

прикупљања слике истог

подручја на Земљиној

површини

• Сензори који прикупљају

податке једном седмично

имају у овом случају већу

резолуцију него они који тораде једном мјесечно


20/45


• Радиометријскарезолуција представљаосјетљивост сензора усателиту према магнитуди

електромагнетне енергије(представља могућностсмањивања разлика уприказу емитовањаенергије зрачења Земље)

• На примјер сателит Landsatима опсег од 8 бита, а IKONOS је 11-битни те стогаима већу резолуцију

ГИС 20

Поређењем 2-битног и и 8-битног

снимка види се разлика у детаљима


21/45

Катедра за географијуПоложај растера

ГИС 21

• Редови и колоне се могу

представити у координатном

систему (x и y оса)

•

Свака ћелија има имапосебну адресу тј. налази се

на мјесту гдје се укрштавају

одређени ред и колона

• У случају приказа дијела

Земљине површине

растерским моделом, ради

се о географском

координатном систему


22/45


ГИС 22

Битно је да свака ћелија има своју ‘’адресу’’, односно да се њен

положај на карти поклапа са стварним положајем на Земљи, тј.

сваки пиксел је придружен квадратној зони на Земљи


23/45


• Локација сваке ћелије одређена је редом и колоном у

мрежној матрици

• Матрица је презентована у Декартовом координатном

систему, почевши од тачке (0,0)

ГИС 23


24/45


• Примјер: универзална Меркаторова пројекција (УТМ), са

ћелијама величине 100, локација (5,1) биће 300,500

источне г.д. и 5,900,600 сјеверне г.ш.

ГИС 24


25/45


• Растерске слике се дијеле на

геореференциране и

негеореференциране

• Растерске слике чији је положај просторно

дефинисан називају се геореферециране

и у том случају сваки пиксел садржи

податак о његовом положају у простору

• Негеореференциране растерске слике

немају податак о положају те стога имајуограничену употребу (неке растере нема

смисла геореференцирати, нпр. атрибуте:

фотографије, скенирани документи и сл.)

ГИС 25


26/45


Растерске геореференциране

слике (карте) се могу

подијелити на:

• скениране карте,

• сателитске снимке,

• ортофото снимке и

• грид слике.

ГИС 26


27/45

Катедра за географијуСтруктура растерских података

• Растерски тип податакасадржи редове иколоне ћелија у којојсвака ћелија има

одређену вриједност • Вриједности се могу

представити цијелим(нпр. висина,коришћење простора,

геологија) идецималнимбројевима (нагибтерена, експозиција)

ГИС 27

Зона са вриједношћу 1






28/45


• Неки подаци се увијек

похрањују као растери

(сателитски снимци, слике),

док за друге постоји избор

између растера и вектора.

• На примјер: језеро, општина,

ријека, врело, могу се

приказати и растерским и

векторским моделом

података

ГИС 28


29/45


Линеарни подаци

• То су сви објекти (енг:features) који се уобичној резолуцијипојављују као линије

(путеви, ријеке,цјевоводи)

• Линија се можеприказати као низповезаних ћелија

ГИС 29

Тачност презентације варира узависности од размјере

приказа и резолуције растера

Сет линијских објеката

приказан у мрежи

Презентација објеката у растером облику

Тачке, линије и полигони (вектори) могу бити представљени

пикселима тако да се чувају просторни односи између локација.


30/45


Тачкасти подаци

• Тачка је објекат који сеприказује само једном ћелијом

• Мања величина ћелијезначи мању зону

• тачност зависи одвеличине ћелије и од

размјере

ГИС 30

• Неки објекти у зависности одрезолуције могу бити тачке алии полигони (град, фабрика и сл.)

Сет тачкастих објеката

представљен у мрежи


31/45


Полигонски подаци

• Најбоље се приказују

као скуп повезаних

ћелија који приказују

одређени облик

• Недостатак: не могу се

приказати потпуно

јасне и глатке границе

(проблем познат под

називом ‘’степенице’’)

ГИС 31

Сет полигонских објекатаприказан у мрежи


32/45


• Величина изабрана за

растерску ћелију у

проучавању зона зависе

од резолуције која је

потребна за детаљнуанализу

ГИС 32

• Ћелије требају бити

довољно мале да обухвате

захтјевани детаљ али и

довољно велике да их

компјутер може ефикаснообрадити и анализирати


33/45


• За хомогеније зоне

(код приказа употребе

простора, рељефа)

величина ћелије није

неопходна заефикасну анализу

Код одређивања величине

ћелије (пиксела) потребно је

узети у обзир:

• Резолуцију улазних података

• Величину базе података и

капацитет диска

• Жељени временски одзив

•

Апликацију и анализу којатреба да се обави

ГИС 33


34/45


• Величина ћелије која је ‘’финија’’ од

улазне резолуције не производи већу

тачност

• Резултатнти растерски подаци требају

бити исти или грубљи од улазних

• Просторна анализа дозвољава

похрањивање и анализу растера

различите резолуције у истој бази

података.

ГИС 34

Примјер карте са различитом

резолуцијом растерских података


35/45


• Кaд постоји могућност

избора резолуције увијек

треба примјењивати

правило да растерска

ћелија буде толико великаколико и најмањи ентитет

који се жели представити

у растерском моделу

ГИС 35

ријека

зграда


36/45


• Нпр: површина од 1 км2 семоже приказати са 4 ћелијевеличине 500 м. Ако серезолуција повећа двострукотј. ћелија смањи на 250 м,потребан број ћелија ће сеповећати на 16. При величини

ћелије од 100 м бићепотребно 100 ћелија.

•Дакле, потреба за меморијомрасте експоненцијално (каоквадрат изабране резолуције).

ГИС 36


37/45


• Растеризација је метод

складиштења, обраде и

приказа просторних података

ГИС 37

Растерска структура не може препознати границепојединих ћелија (зона),за разлику од векторских података

који користе информације о тополошким односима.

У суштини, растери се од векторских полигона разликују

по правилном облику и имплицитном разграничењу.

Питање: може ли растерскаструктура података

‘’препознати’’ границе

између ћелија или зона?


38/45

Катедра за географијуУпотреба растерских података

Четири основе категорије

употребе растерских

података:

1. Растери као базне мапе

(basemaps)

2. Растери као карте

површине терена

3. Растери као тематске

карте

4. Растери као атрибути

ГИС 38


39/45

Катедра за географијуРастери као базне мапе

• Најчешћа примјена

растерских података уГИС-у је као подлога за

друге (векторске) слојеве.

• На примјер, авио снимци

испод других слојеваобезбјеђују поузданост

просторне подешености и

приказују стварне објекте

•

Три основна изворабазних мапа су: орто-фото

(авио) снимци, сaтелитски

снимци и скениране карте

ГИС 39


40/45


Растери као карте површине

• Растери су погодни за приказрељефа, тј. података који се

континуирано мијењају дуж

површине Земље (ДМВ)

•

Вриједности надморскихвисина Земљине површине су

најбољи примјер примјене

карата површина (зелена боја

нижи предјели, смеђа и бијела

виши) али и других величина

као што су: температура,

густина насељености и др.

ГИС 40


41/45


Растери као тематске карте • тематске карте су добијене

анализирањем других података

(нпр. карта густине насељености

или употребе простора)

• могу бити резултат

геопроцесирања комбиновањем

података из различитих извора

као што су векторски, растерски

или подаци о површини.

ГИС 41

Обично се приказују ентитети

са јасним границама


42/45


Растери као атрибутниподаци

• Користе се као дигиталне

фотографије, скенирани

документи и сл.• Нпр. ентитети који

приказују парцеле могу

имати скениране

документе којиидентификују

власништво или друге

податке.

ГИС 42


43/45


Предности растерског типа података су:

Једноставна структура

Моћан формат за напредне просторне и

статистичке анализе

Способност представљањаконтинуалних површи и њихових

анализа

Способност униформног похрањивања

тачака, линија, полигона и површине

Способност приказивања више

преклопљених мапа са комплексним

сетом података

ГИС 43


44/45


Постоје и одређени недостаци. То су

прије свега:

Могуће просторне непрецизности у

вези са лимитима наметнутим

димензијама ћелија

Растерски сет података

потенцијално је веома велики

(резолуција расте са смањивањем

величине ћелија, такође и простор

на диску и брзина обраде).

ГИС 44


45/45


ХВАЛАНА

ПАЖЊИ!

AREA 1

AREA 2

3

12

Documents

04. Struktura Prostornih Podataka i Modeli - Rasterski Podaci