Растровые и векторные карты отличия: Страница не найдена — Евгений Куршев

Векторные и растровые карты — Студопедия

Цифровая картографическая информация

Электронная карта – это карта, существующая в виде компьютерного файла. Специальное программное обеспечение может отображать информацию из этого файла на экране дисплея, печатать на принтере, прокладывать маршруты движения и многое другое. Возможности манипулирования с электронной картой зависят не только от «продвинутости» программного обеспечения, но и от вида электронных карт, которые бывают растровыми и векторными.

Растровая карта представляет собой цифровое изображение, получаемое путем сканирования обычной бумажной карты. Так же как и цифровая фотография, она является копией оригинала с точностью до элемента (пиксела) сканирования. Если учесть, что бумажная карта выполняется с точность нанесения объектов не выше 0,1 – 0,2мм, то сканирование с разрешением около 500dpi (при этом размер пиксела составляет примерно 0,1мм) обеспечивает сохранение в растровой карте всех деталей исходной бумажной карты.

Растровая карта имеет две особенности. Первая заключается в том, что, как правило, получаемый после сканирования файл имеет большой объем. Действительно, если отсканировать в полноцветном режиме карту размером 50х50см с разрешением 508dpi, то получившийся файл будет иметь размер 5000х5000х3 = 75Мб.

Вторая особенность заключается в том, что программное обеспечение практически нечего, кроме отображения, делать с растровой картой не умеет. По растровой карте компьютер не может выполнять такие расчеты как: определение оптимального маршрута движения, расчет профиля земной поверхности и т.п. Более того, ввиду больших объемов, отображение растровых карт на маломощных компьютерах происходит достаточно медленно.

Перечисленные особенности, являющиеся недостатками растровых карт, существенно ограничивают их применение, однако, в некоторых случаях, их использование бывает оправдано, ввиду низких затрат на их производство. Если в наличии имеются бумажные карты, сделать из них электронные растровые карты достаточно легко и быстро путем сканирования и последующего несложного процесса «привязки» растрового изображения карты к той или иной системе координат.

Растровая карта местности

представляет собой набор множества отдельных разноцветных точек (пикселей), расположенных в определенном порядке. Растровое изображение может быть сохранено в компьютере или на дисках различных форматах, то есть в виде файлов с различными расширениями. Основные растровые форматы, с которыми работают практически все графические программы: *.bmp, *.gif, *.jpg, *.tif, *.tiff, *.drg, *.png. Однако в поставляемом программном обеспечении готовых карт, кроме карты мира, как правило, нет. Необходимые для работы карты пользователь может отсканировать, найти в Интернете или приобрести на дисках.

На растровой карте невозможна относительная динамическая навигация ( прокладка , пеленг и т.д. ) . При абсолютных методах из-за отсутствия информации по истинным местам геодезических объектов . Например , Норвежская Гидрографическая Служба заявила , что электронные карты по их берегам можно будет сделать после исследований , которые при условии финансирования займут десять лет .

Кроме того очевиден другой существенный недостаток растровых карт . Это всего лишь картинка . Невозможно изменить масштаб , разгрузить карту , убрав некоторые слои , просмотреть информацию об объектах , обеспечить сигнализацию о пересечении или приближении к различным зонам и районам , включая зоны опасностей , опасных глубин , районов , закрытых для плавания и так далее . Это означает , что теряется смысл всей идеи динамической электронной картографии , где в автоматическом режиме осуществляется предупреждение об опасностях .

растр	вектор

Основным достоинством растровой карты местности является то, что карта в электронный вид может быть переведена обычным сканированием с бумажного оригинала любого масштаба. При помощи компьютерной программы растровые карты местности можно масштабировать, детального посматривать карты большого размера, вручную корректировать объекты на карте, добавлять графическую и текстовую информацию.

Однако компьютер не распознает отдельные объекты в растровом изображении: реки, леса, дороги, строения воспринимаются программой как единый упорядоченный набор цветных точек и при увеличении масштаба четкость изображения ухудшается. Пожалуй, это самый главный недостаток растровых карт местности.

Если предполагается использовать GPS приемник, то изображение карты необходимо откалибровать, то есть установить определенное соответствие между координатами реальной земной поверхности, имеющей определенный изгиб и проекцией этой поверхности на плоской карте. Самая простейшая калибровка делается при помощи двух точек на противоположных сторонах изображения. Таким образом, географическая широта и долгота объекта связываются с точками (пикселями) и отображаются на электронной карте.

Количество калибровочных точек может быть увеличено, если карта имеет значительные размеры или какие-либо неточности, например сдвиги при сканировании или смещение оригинала карты относительно северного направления.

Координаты точек калибровки могут быть вычислены двумя способами: определением GPS координат непосредственно на местности или при помощи координатной сетки на оригинале бумажной карты.

На данный момент навигационная программа OziExplorer, включая модификацию OziCE дл КПК, практически не имеет конкурентов для работы с растровыми электронными картами.

Векторная карта по своему внутреннему содержимому не имеет ничего общего с растровой. Она представляет собой базу данных, в которой хранится информация об объектах карты. Эта информация состоит их двух видов: геометрическое и атрибутивное описание объектов. Атрибутивное описание включает в себя такие, например, данные, как высота дерева, ширина дороги, скорость течения реки, название населенного пункта и т.п. Геометрическое описание определяет контура объектов (в общем случае криволинейные), представляя их, как правило, ломаными прямыми, которые с допустимой погрешностью аппроксимируют исходные кривые контура.

Стандарт DX-90 устанавливает формат передачи данных , структуру самих данных и профили применения данных . Этот стандарт манипулирует особым типом данных , называемым объектами . Под объектом здесь подразумевается представленное в цифровом виде , описание сущности некоторой картографической единицы . Объект описывается своими характеристиками (attributes) , своей геометрией и связями с другими объектами .

Абсолютное большинство электронных карт отображают данные в одной из двух концепций :

ECS ( ELECTRONIC CHART SYSTEM ) — концепция отображения , когда электронная карта не является полным эквивалентом бумажной карты . В этом случае электронная карта является дополнительным источником информации , а основной картой считается бумажная

ECDIS ( ELECTRONIC CHART DISPLAY AND INFORMATION SYSTEM ) — в этой концепции электронная карта полностью соответствует требованиям СОЛАС-74 , то есть является эквивалентом бумажной карты .

Стандарт ECDIS разработан таким образом , чтобы быть полностью совместимым со стандартом DX-90 , то есть карты , отвечающие требованиям ECDIS , обязательно должны или быть составлены в формате DX-90 или иметь средства эквивалентного преобразования данных из формата DX-90 в свой внутренний формат .

Векторная карта базируется на 3 основах:

— формате представления информации;

— классификаторе информации;

— правилах цифрового описания объектов.

Формат определяет внутреннее устройство векторной карты. От него зависят такие характеристики, как объем файла векторной карты и время доступа к требуемому объекту. Производители программного обеспечения создают все новые и новые форматы, которые позволяют оптимизировать те или иные функции, поэтому в настоящее время существует несколько десятков форматов векторных карт. Единого стандарта в настоящее время нет.

Классификатор информации представляет собой электронный структурированный список всех объектов, которые могут встретиться на карте, и всех атрибутов, которые могут содержать объекты. Классификаторы «рождаются» в организациях, которые производят векторные карты, и далее сопровождают эти карты при их использовании. Это необходимо ввиду того, что, как правило, в базе данных векторной карты хранятся цифровые записи типа: 31410000, 2, 15, 1. 5 , что означает: 31410000 – объект «река», 2 – тип объекта – линейный, 15 – глубина – 15м, 1.5 – скорость течения – 1.5 м/с. Все вышеописанные расшифровки хранятся в классификаторе, поэтому без него векторная карта – бессмысленный набор цифр.

Правила цифрового описания определяют процесс создания геометрического образа объекта векторной карты. Например, объект «мост» может быть описан координатами центра моста и вектора, определяющего направление моста. Может быть и другое описание: координатами двух концов моста. Поэтому правила цифрового описания призваны установить единообразное описание однотипных объектов карты. Правила, так же как и классификатор, должны сопровождать саму векторную карту, ведь для того чтобы правильно нарисовать мост на экране, необходимо знать, по каким правилам он был создан.

Следует отметить, что производители векторных карт зачастую создают свои собственные форматы, классификаторы, и правила цифрового описания, поэтому векторные карты различных источников несовместимы между собой.

Основной недостаток векторных карт – существенные затраты на производство. Так например, для создания 1 листа векторной топографической карты масштаба 1:200 000 требуется примерно 2 – 4 человеко-недель.

Однако неоспоримое преимущество векторных карт – возможность автоматической обработки ее компьютером, объясняет все большее и большее их распространение во всевозможных компьютерных приложениях, в том числе и для навигационных целей в авиации.

Карта местности в векторном виде, представляет собой хранилище изображений (базу данных) объектов (дороги, строения, лес, водоемы и др.) с описанием этих объектов в виде математических формул и алгоритмов, определяющих геометрическую форму, размер, цвет, местоположение объекта. Таким образом, компьютерная программа различает и опознает каждый объект индивидуально. Основное отличие векторной карты местности от растровой состоит в том, что в программе хранится не само изображение объекта, а информация, на основе которой объект создается непосредственно в процессе визуализации на экране компьютера.

После определения GPS координат приемника появляется его изображение на векторной карте. Экран приемника или компьютера отображает объекты, которые находятся рядом с приемником. Количество отображаемых объектов определяется выбранным масштабом. При перемещении приемника, соответственно картинка меняется: навигационная программа, анализируя новые координаты приемника, генерирует новое изображение на экране в соответствии с выбранным масштабом и настройками приемника.

Каждое перемещение по векторной карте означает перерисовку всех видимых объектов. Поэтому для ускорения работы с векторной картой объект в зависимости от выбранного масштаба может быть отображен подробно, схематически или скрыт.

Навигационная программа позволяет настраивать степень подробности отображения объектов и подписей на карте в зависимости от масштаба.

Подписи к объектам также находятся в базе данных и при необходимости оперативно генерируются на экране вместе с другими объектами векторной карты. Отдельные программы дают возможность управления цветом, шрифтом и расположением надписей. При увеличении масштаба программа следит за тем, чтобы надписи по возможности не перекрывались.

Форматы векторных карт, в отличие от форматов растровых карт, единого стандарта не имеют. Есть ряд форматов векторных карт, совместимых с большим количеством графических программ для работы с векторными изображениями. Некоторые же векторные форматы могут быть использованы только для какой-то определенной программы.

Российские разработчики навигационных программ, в частности компании «Гис-русса» и «Навитель» поставляют программное обеспечение с возможностью самостоятельной разработки карты той или иной местности.

Однако другие компании, среди которых «iGo», «TomTom» «Destinator», «Автоспутник», работающие с картографическими данными известных поставщиков «TeleAtlas» и «NavTech», работают с эксклюзивным форматом, продавая карты достаточно дорого.

Какие бывают электронные карты, векторные и растровые карты

Наверняка читающему эти строки знакомы оба типа карт, векторные и растровые, и их изображения. Если отличия элементарных изображений в той и другой технологиях заметны сразу, то при просмотре изображений карт определить, к какому типу относятся электронные карты, не столь просто. 

Внешне векторные и растровые электронные карты могут выглядеть совершенно одинаково. Те же контура и линии, названия объектов и залитые цветом пространства суши и акваторий. Но стоит существенно изменить масштаб изображений, как картина радикально преобразится. На растровой карте появляется размытость линий и прочие дефекты. Обычно возникающие при сканировании изображений и фотографировании цифровой камерой с низким разрешением. А что же происходит при изменении масштаба на векторной карте, отображаемой соответствующей картографической программой?

Во-первых, появляются новые детали и объекты нанесенные на электронные карты. Которых при мелком масштабе не было, потому что они находятся на другом информационном слое карты. Конечно, все линии и контуры остались. Но, как говорится, и это не все. При наведении курсора на объект всплывает окно с четким названием объекта и его характеристиками. Процесс этот, получивший название идентификации или опознавания объекта, очень важен для навигационного использования карты. Каждый объект векторной карты и его атрибуты имеют определенные коды, на которые соответствующим адекватным образом должна реагировать навигационная система при ее использовании.

На такие электронные карты может размещаться и привязываться к географическим координатам дополнительная информация, которой изначально не было на исходной бумажной карте. Например, о приливах, течениях, портах, прогнозе погоды и так далее. Иными словами, данные, связанные с электронной векторной картой, образуют картографическую и информационную базу данных, существенно расширяющую возможности автоматизации навигации в целом. Только в векторных картах возможна разгрузка карты от изображений некоторых физических объектов, не влияющих на безопасность движения. Благодаря чему карта становится наглядной и хорошо читаемой.

Растровая же карта является в большой степени просто «картинкой». Безусловно, полезной для наблюдения окружающей обстановки, но этим все ее достоинства и возможности исчерпываются. Диапазон ее масштабирования очень узок. Конечно, растровую карту можно использовать для навигации, пометив на ней текущее местоположение. Но ряд важных навигационных задач, таких например как выработка предупреждений при приближении к опасностям, решить в системах, использующих растровую карту невозможно. Затруднена стыковка растровых карт разных масштабов и преобразование проекций и так далее. Им присущи существенные ограничения по настройке отображения на экране. Так, в них невозможно изменить информационную нагрузку карты и получить приемлемую с эргономической точки зрения дневную и вечернюю палитру цветов.

Векторная карта с изменением масштаба в широких пределах позволяет реализовать динамическую электронную навигацию с выдачей пользователю многих текущих автоматических предупреждений, например, при подходе к опасности или достижении пункта назначения. В системах с векторными картами имеется уникальная функция предупреждения судоводителя об опасном курсе и вычислении безопасных курсовых секторов. Именно благодаря широким функциональным возможностям векторных карт в настоящее время все современные навигационные системы используют только их. За новые возможности векторных электронных карт приходится расплачиваться сложностью логической структуры их данных и возросшей трудоемкостью создания векторных карт.

Если получение растровой карты путем ее сканирования доступно массовому пользователю, то создание векторных карт осуществляется профессионалами: картографами, гидрографами и программистами. Поскольку первым историческим носителем в недалеком прошлом всех картографических данных являлись бумажные карты, то электронные карты создаются, как правило, на их основе как электронные версии. Но это не электронные копии бумажных карт, поскольку в электронные карты включается дополнительная информация из разных источников. При создании электронных карт используются сканирование и оцифровка бумажных карт с последующей полуавтоматической обработкой.

В связи с высокой трудоемкостью производства электронных карт, создание коллекции карт на всю сухопутную территорию и Мирового океана пока далеко от завершения. В качестве примера рассмотрим элементы технологии создания морских электронных карт компании С-МАР. Исходный фрагмент морской растровой карты приведен ниже, там показан первый этап процесса, когда скопированы лишь береговая черта и линии рекомендованных путей.

Затем создаются индивидуальные слои для других объектов, например для буев и отметок глубин. Выделяется отдельный слой для контуров глубин (изобат), непрерывные контуры глубин заливаются цветным оттенком. Вводится и привязывается к объектам текстовая информация, например характеристики средств навигационного оборудования.

Специальный слой создается для портовой информации, другой слой — для информации о приливах. В итоге получается окончательная карта, в черно-белом цвете представленная на рисунке ниже.

Надо отметить, что С-МАР поддерживает свою коллекцию электронных карт регулярной корректурой, которая без дополнительной оплаты поставляется всем подписчикам по различным каналам связи в любое время суток.

По материалам книги «Все о GPS-навигаторах».
Найман В.С., Самойлов А.Е., Ильин Н.Р., Шейнис А.И.

Статьи схожей тематики:

• ГЛОНАСС, принципы построения и функционирования, наземный сегмент, подсистема космических аппаратов, дифференциальные режимы спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС.
• Военная топография в служебно-боевой деятельности оперативных подразделений.
• Определение абсолютных высот и взаимного превышения точек на местности, горизонтали высот, направление, форма и крутизна скатов, порядок их определения на карте по шкале заложений и глазомерно.
• Способы целеуказания, целеуказание по квадратам километровой сетки, буквенным и цифровым способом внутри квадрата, артиллерийский способ целеуказания, кодировка листа карты.
• Джон Уайзман, полное руководство по выживанию, как выжить в экстремальных и аварийных условиях.
• Памятка летному экипажу по выживанию, действия экипажа после аварийного приземления в безлюдной местности, после приводнения и в районе радиоактивного заражения.

1 Навигационные карты ¦ Нави-С

При выборе GPS навигатора в первую очередь следует обратить внимание не на технические характеристики того или иного устройства, а на программное обеспечение и используемые навигационные карты. 

Конечно, следует учитывать основные параметры и дополнительные возможности автонавигаторов, но карта, с помощью которой пользователь получает возможность ориентироваться на незнакомой местности, является первостепенным элементом. 

Базовые навигационные карты, которые входят в комплект навигатора определенной модели чаще всего не отвечают требованиям автолюбителя. Поэтому единственным правильным решением остается приобретение дополнительных карт. Но прежде чем приобрести новую навигационную карту необходимо разобраться, что же именно подойдет именно вам.

Рассмотрим подробнее форматы представления электронных навигационных карт автомобильных устройств GPS.

Электронные карты GPS могут быть представлены в двух форматах:

• растровые (немаршрутизируемые) карты;
• векторные карты (с возможностью маршрутизации).

1. Растровые карты

Растровая навигационная карта – это набор большого количества пикселей (точек), которые располагаются в определенном порядке, создавая полноценное изображение. Такое изображение можно хранить в памяти компьютера, а также на внешних накопителях. Растровое изображение можно сохранять в различных форматах, что позволяет работать с навигационными картами данного типа в любом графическом редакторе. К основным форматам растровых карт относятся:

Однако, несмотря на такое обилие используемых форматов, поставляемое программное обеспечение большинства GPSнавигаторов содержит только карту мира. Карты, необходимы пользователю для последующей работы, можно легко найти в сети Интернет, отсканировать самостоятельно или приобрести на компакт-дисках.

Одним из главных достоинств растровых навигационных карт является их общедоступность и возможность перевода в электронный вид путем обычного сканирования. В качестве оригинала может быть выбрана бумажная карта любого масштаба.

Также используя возможности программного обеспечения можно производить масштабирование и детализацию карты местности, корректировать расположение отдельных объектов, а также самостоятельно добавлять текстовую и графическую информацию.

Однако возможности компьютерных программ не позволяют распознавать отдельные объекты, выполненные в растровом формате – это леса, реки и дороги. Группу строений программа воспринимает как упорядоченный набор точек, при попытке увеличения масштаба которых резко ухудшается четкость изображения. Это и является основным недостатком растровых карт.  

При использовании данных GPS приемника необходимо заранее откалибровать изображение карты, установив соответствие реальных координат земной поверхности с проекцией на растровой карте. 

Самым простым способом калибровки является связка двух отдельных точек на противоположных сторонах карты. Это позволяет связать географическую широту и долготу пикселями, отобразив все на электронной карте.
При значительных размерах растровых карт, сдвигах и смещениях оригинала при сканировании количество калибровочных точек рекомендуется увеличить. 

Для вычисления координат калибровочных точек можно использовать два способа:

• Определить координаты GPS непосредственно на местности.
• Определить координаты на оригинале бумажной карты с помощью координатной сетки.

Навигационная программа OziExplorer на сегодня является признанным лидером в работе с картами растрового формата представления. Специалисты Нави-С (Пермь) после проведения сравнительно тестирования программного обеспечения также пришли к данному заключению.

Существует два типа растровых карт для GPS навигации, классификация которых основана на способах получения исходника для картографической основы. Это:

• топографические растровые навигационные карты;
• спутниковые растровые навигационные карты.

1.1 Топографические растровые карты

Одной из разновидностей растровых карт являются топографические карты, представляющие собой точное изображение местности с учетом ее рельефа. Данный тип карт, взяв за основу обычную географическую карту, представляют собой детализированную и оформленную по единому принципу картографию.

Прежде чем загрузить топографическую карту в навигатор ее необходимо отсканировать с бумажного источника и привязать к координатам при помощи специальной программы. 
При загрузке готового варианта электронной топографической карты на экране навигатора будет отображаться рисунок местности. Дороги, транспортные развязки, дома, гор и реки будут иметь определенные условные обозначения.
Рельеф местности обозначается при помощи горизонтальных линий. На других типах карт прорисовка рельефа выглядит не так детализировано. 

Топографические растровые навигационные карты являются незаменимыми помощниками при передвижении по малонаселенной ли даже совсем дикой местности. Загрузка такой карты в GPS навигатор позволит водителю легко определить реальное месторасположение, требуемый маршрут и точные координаты конечного пункта.

Еще одной особенностью таких карт является то, что их можно использовать даже без подключения GPS. Это будет напоминать путешествие с помощью обычного атласа автомобильных дорог. Также такую карту можно просто распечатать и ориентироваться по ней с помощью обычной линейки и компаса. 
Топографическая навигационная карта – это проверенное и надежное средство ориентирования для автолюбителей, туристов и путешественников.

1.2 Спутниковые растровые карты

Еще одной разновидностью растровых навигационных карт являются спутниковые карты, которые создаются на основе фотографий местности, сделанных со спутника. Такие карты имеют четкую детализацию, что позволяет видеть все типы объектов достаточно реалистично. Такая точность отличает спутниковую картографию от других типов навигационных карт. 

Также заслуживают внимания пользователей широкие возможности масштабирования спутниковых изображений, которая составляет от 1 см до 20 метров. Поэтому построение и выбор оптимального маршрута с такой картой – это удовольствие для автолюбителя.

Однако такое изображение еще не является полноценной навигационной картой. Наложив поверх такого изображения слой векторной карты в итоге можно получить идеальное сочетание схематичности и детализации. Такой вариант спутниковых навигационных карт более удобен и информативен по сравнению с обычными топографическими картами. 

2.

Векторные карты

Векторные карты представляют собой скомпонованную базу данных всех типов объектов (дороги и развязки, водоемы, леса и строения), а также описания объектов в виде алгоритмов и специальных математических формул, которые позволяют определить геометрические формы, цвета, размеры и месторасположение объектов. Такой подход обеспечивает распознавание каждого отдельно взятого объекта на векторной карте. 

Векторная навигационная карта отличается от растровой тем, что здесь храниться не само изображение местности, а информационная база, на основе которой происходит визуализация на экране GPS навигатора. 
Поиск по адресам, прокладка нескольких одновременных маршрутов, фиксирование пройденного пути в памяти устройства — все это преимущества использования векторных карт. 

Отличной альтернативой ручной прокладки пути на растровых картах является возможность автоматического расчета наиболее оптимального маршрута с учетом дорожных перекрытий, пробок и заторов. Использование векторных карт более эффективно в городах и густонаселенной местности, поскольку именно здесь обозначены названия даже самых неприметных улиц, выведено отображение объектов POI и нумерация домов вплоть до подъезда. Все это помогает найти требуемый объект в самые короткие сроки.

Отображение навигатора GPS на векторной карте происходит в оптимальном соотношении с объектами, передаваемыми на экране.

В отличие от растровых карт масштабирование векторных карт не приводит к ухудшению качества изображения. 
GPS навигаторы с векторными картами в течение работы постоянно обновляют изображение, производя расчет соотношений реального месторасположения устройства, координат и масштаба. От масштабирования карты зависит отображение объектов на экране навигатора. Это могут быть как детально прорисованные объекты, так и условно схематичные обозначения.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что возможность самостоятельно изменять масштаб изображения – это одно из преимуществ векторной графики.

Также навигационная программа может самостоятельно изменять масштаб, в зависимости от скорости передвижения автомобиля. Кроме того, здесь реализована возможность самостоятельной регулировки плотности отображения объектов и сопутствующих подсказок.

Подсказки и подписи к объектам также находятся в информативной базе данных и генерируются на экране GPSнавигатора синхронно с объектом. 

Еще одним немаловажным преимуществом, неоднократно подтвержденным тестированием специалистами компании Нави-С (Пермь) является небольшой размер векторных карт. Это связано с тем, что в векторной карте не заложены детализированные или обобщенные изображения местности и рельефа. Размер такой навигационной карты займет всего несколько Мб, в то время как объем спутниковых и топографических растровых карт может достигать 2Гб.

2.1 Форматы представления векторных карт

В отличие от растровых карт векторные навигационные карты не имеют единого формата представления. Большинство форматов векторных карт могут быть использованы различными графическими программами, которые предназначены для работы с векторными типами изображений. Также необходимо учитывать, что некоторые векторные форматы будут работать только в строго определенном ПО. 

Отечественные разработчики современных навигационных программ предоставляют своим пользователям программное обеспечение, позволяющее самостоятельно редактировать карты определенной местности. К таким компаниям относится широко известный «Навител Навигатор». 

Однако разработчики других, не менее популярных компаний, сотрудничая с такими поставщиками карт как «TeleAtlas» и «NavTech» продают свои карты, отличающиеся особо высокой точностью, значительно дороже. К компаниям, которые работают по данному принципу, относятся «Автоспутник», «iGo», «Destinator» и «TomTom».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассматривая работу навигационного программного обеспечения можно сделать вывод, что самой лучшей картой является карта оптимально подходящая под потребности каждого отдельного пользователя. А у каждого владельца GPSнавигатор наверняка найдутся личные предпочтения при выборе того или иного формата навигационной карты, каждая из которых обладает своими достоинствами или недостатками. 

Интернет-магазин компании Нави-С предлагает профессиональную помощь в выборе и приобретении всех типов навигационных карт. Мы предлагаем подробную консультацию и выбор картографии идеально подходящей для определенного типа устройств и заданной местности. Обратившись в наш интернет-магазин вы станете обладателями не только удобных и детализированных карт, но и получите дополнительные скидки при каждом последующем обновлении навигационной карты.

Карты для GPS навигаторов — разновидности, плюсы, минусы, обзор

Всё о GPS

 

Это едва ли не главный критерий на который нужно смотреть при покупке прибора. Увы о нём вспоминают зачастую только после покупки. И возникают на форумах бессмысленные и безответные темы из серии: «Как в навигатор JJ-Connect загрузить спутниковый снимок?», «Как в Garmin Legend закачать отсканированную (растровую) карту?». .. А никак! Поэтому придётся либо сменить прибор (жалко денег), либо довольствоваться тем, что имеем, нахваливая как кулик, своё болото.

В первую очередь нужно выяснить в каких форматах выбранный Вами прибор принимает карты. И где можно взять карты в этих форматах. Этих форматов по большому счету немного и разделяются они на два больших типа — векторные и растровые. Увы, векторные карты на территорию России по своему качеству колоссально уступают растровым и прогресса здесь не замечено. И если для автолюбителей выпущены достаточно хорошие карты дорог и городов, то о нас, туристах можно забыть. К примеру — топографические карты крошечной Финляндии занимают 12 Гб, а вся Россия умещается в 2 Гб. А по ряду объективных причин изменится что-то в этой ситуации не скоро.

 

В связи с популярностью у нас в стране фирмы Гармин энтузиасты-хакеры взломали формат карт этой фирмы и выпустили инструментарий для создания карт. Это долгий и непростой процесс, однако для усидчивых людей, дружащих с головой, техникой и свободным временем вполне реально за вечер-другой составить достаточно подробную карту вдоль нитки планируемого маршрута. Старшее поколение ещё помнит как снимали кальки и хребтовки с секретных топокарт, которые ценились как зеница ока. Вот нечто подобно сейчас и делают заядлые гарминисты-народные картографы при помощи ПК.

Растровые карты — это всем туристам знакомые километровки и пятисотки в номенклатурных листах, которые есть в интернете, например  или такие.

В качестве сравнения:

Векторная карта (ОСМ)	Растровая карта

 

---

Сообщение от: Владимир
«К примеру — топографические карты крошечной Финляндии занимают 12 Гб, а вся Россия умещается в 2 Гб. «
А теперь вспомним площадь и населенность этих государств.

» которые есть в интернете, например такие или такие.»
Ни там, ни сям карт уже нет.
«однако для усидчивых людей, дружащих с головой, техникой и свободным временем вполне реально за вечер-другой составить достаточно подробную карту вдоль нитки планируемого маршрута. zoom) плитки. Когда я думаю о векторе, я думаю о многоугольниках и линиях. Например, файл формы, детализирующий границы зонирования всей области города (возможно, миллионов растровых плиток), может иметь только 65 000 векторных фигур.

Точное масштабирование Похоже, вы (и, вероятно, большинство читателей) уже знаете наиболее очевидную разницу между растровыми фиксированными пикселями и вектором (координатными картами). Векторные рисунки (и карты) могут масштабироваться с более высокой степенью точности, чем пиксели, потому что векторные данные содержат шаблоны координат (точки, многоугольники, линии и т. Д.), Которые могут отображаться относительно друг друга с различными разрешениями с использованием простых формул, в то время как при изменении размера пикселей обычно используется алгоритм сглаживания, который приводит к артефактам изображения.

Сжатие изображений и сжатие структур На практике большинство изображений, не имеющих 100% уникальных пикселей, могут быть сжаты в меньшие пакеты данных, а многие векторные файлы содержат избыточную детализацию, которая не требуется при многих низких уровнях детализации. Сжатие изображений является хорошо известным и очень эффективным процессом, и почти каждая библиотека кодирования имеет встроенные классы для этой работы. Сжатие векторной координаты, или «упрощение геометрии», встречается немного реже (поскольку ГИС в целом немного реже, чем обычные манипуляции с изображениями). По моему опыту, вы будете тратить около 0 раз на размышления о сжатии изображений (просто выключите или включите их) и значительно больше времени на размышления о пространственном сжатии. Посмотрите алгоритм Дугласа Пекера для примеров или просто поиграйтесь с QGIS и некоторые граничные файлы переписи.

Рендеринг на стороне клиента и на сервере В конечном итоге все, что просматривается на компьютере, отображается в пикселях на экране с определенным разрешением (т. Е. Уровнем масштабирования). Зачастую (особенно в Интернете) задача состоит в том, чтобы максимально эффективно отображать эти пиксели перед пользователями. Эти файлы формируют группы US Census ТРАКТ & Blockособенно интересны, потому что они находятся за границей наборов векторных данных, которые «слишком велики», чтобы отображать их в веб-браузере как векторные данные. В отличие от этого, в современных браузерах округа США едва ли можно представить как векторную загрузку. В то время как файл векторной формы группы блоков переписи США, безусловно, будет меньше растрового набора листов, отображаемого для охвата всего США с несколькими уровнями масштабирования, файл формы группы блоков слишком велик (около 1 ГБ) для веб-браузера, чтобы его можно было загрузить по требованию. Даже если веб-браузер может быстро загрузить файл, большинство веб-браузеров (даже использующих флэш-память) работают довольно медленно при рендеринге огромного количества фигур. Таким образом, для просмотра больших векторных наборов данных вам лучше перевести их в сжатые изображения для передачи в веб-браузер.

Некоторые практические примеры Несколько дней назад я ответил на аналогичный вопрос о рендеринге больших наборов данных в картах Google. Вы можете увидеть вопрос и подробный анализ «лучших практик», которые используются NY Times и другими сегодня здесь .

Несколько лет назад было решено перейти от векторного рендеринга на стороне клиента с интенсивной флэш-памятью к векторному рендерингу на стороне сервера, который доставляет фрагменты сжатого изображения в чистый HTML и JavaScript. У нас есть галерея карт с несколькими версиями Html + Raster (серверные сгенерированные изображения) и Flash + Vector (интенсивный рендеринг на стороне клиента).

Карты для навигации — TechnoFresh

Мир на карте этой

Карты для навигации

08.10.2009
11:30
Егор Федоров

 

Купив программу для навигации (или скачав в интернете демонстрационную или полную версию), практически в 100% случаев вы получите в комплекте карты тех или иных регионов. Но на практике территория охвата этих карт ограничивается крупными городами России и прилегающими областями – обнаружить на них пути проезда к богом забытой деревеньке где-нибудь под Норильском практически наверняка невозможно. А толку от навигатора без подробной карты соответствующей местности нет никакого.

 

Виды карт

 

Для навигации обычно используются два вида карт: векторные или растровые. Также некоторые приложения могут использовать аэро- и космические снимки.

 

Векторная карта охватывает объекты, определяемые векторами (математическими уравнениями), содержащие информацию о размере, форме, цвете, границе и местоположении. Векторные карты представляют собой базу данных – этакий многослойный пирог, в разных слоях которого содержится информация о дорогах, объектах и их характеристиках. Если открыть все слои одновременно, то на экране будет мешанина из линий, точек и полигонов. Они появляются при подготовке векторной карты из растровой, когда с последней убирают практически не использующуюся в GPS-навигации топографическую и другую информацию: особенности рельефа местности, данные о нахождении ЛЭП, например. При загрузке подобной карты программа анализирует информацию, хранящуюся в базе данных, и на ее основе создает изображение карты местности. Так как векторная карта содержит минимальный объем графической информации, то и места в памяти программы и на флеш-карте занимает немного. К примеру, на карту объемом 1 Гб можно записать до 500 километровок (в зависимости от разрешения карты).

 

Главное достоинство векторных карт – возможность масштабирования практически без ограничений. Детализация карты при этом зависит всего лишь от дотошности и желания разработчиков. Векторный формат карт позволяет вести поиск в базе данных POI, по названию конкретного объекта, улицы или дома.

 

Растровые карты – наиболее простой и доступный формат, используемый в GPS-навигации. Карты хранятся в формате BMP или JPG и имеют привязку по координатам географической сетки. Фактически растровые карты – это набор пикселей (разноцветных точек), из которых складывается изображение карты. В отличие от векторных карт, растровые представляют собой целостное изображение.

 

Основным преимуществом растровой карты является возможность использовать карты любых регионов и любых масштабов. Масштаб растровой карты прямо пропорционален масштабу бумажного оригинала. Сейчас поступили в свободный доступ карты-«километровки» в масштабе 1:100000 (1 см равен 1 км). В принципе, для ориентирования можно использовать карты и с меньшей детализацией в масштабах – вплоть до 10 км в 1 см. Карты с более крупным масштабом малопригодны для использования в GPS-навигации. Также существуют карты и топографические планы и схемы с масштабом менее 1 км, но они почти недоступны из-за «секретности» картографической информации на них. Да и подробные листы карт для отдаленных районов и в настоящее время найти весьма затруднительно.

 

Изготовить растровые карты можно и самостоятельно, достаточно иметь бумажную топографическую или туристическую карту и планшетный сканер. Для использования с GPS одного изображения недостаточно. Отсканированную карту необходимо будет привязать («откалибровать») по географическим координатам. Минимальную привязку карты можно выполнить по двум точкам, расположенным на противоположных краях изображения. При привязке необходимо как можно точнее сделать ориентацию на север. Карты больших размеров могут потребовать трех и более точек для привязки. Для максимально точной привязки рекомендуется использовать 5 точек (4 по краям и 1 в центре карты).

 

Значения координат точек привязки берутся с карты (если карта топографическая и имеет координатную сетку) или определяются опытным путем, непосредственно получив координаты на местности с помощью GPS. Качество и точность полученной растровой карты непосредственно зависит от сканирования, качества оригинала и точности ее привязки.

 

Так как большинство российских атласов автодорог и, порой, листовых карт не имеют координат географической сетки, то стоит воспользоваться уже готовыми отсканированными и привязанными картами, которых в интернете предостаточно.

 

Как создаются карты

 

Одна из самых больших проблем, стоящих перед пользователями автомобильных навигаторов, — где взять карты. Казалось бы, ну что мешает производителям картографических баз данных для GPS-устройств взять за основу гигабайты бесплатных пользовательских карт в интернете, чуть-чуть их «подрихтовать» да продать данные производителям навигаторов, чтобы те предустановили новую карту в свое программное обеспечение.

 

Но на самом деле все не так просто, как кажется на первый взгляд, особенно если речь идет о картах именно для навигации в автомобиле в условиях городского движения.

 

Например, компания NAVTEQ, картографические данные которой используются большинством производителей GPS-навигаторов (Garmin, TomTom, Magellan, Nokia, HP и другими), для создания качественных карт России потребовалось создать местный офис.

 

Специалисты-геоаналитики, начиная разработку карты региона, сначала пытаются получить (через частные или официальные организации, открытые источники вроде интернета или GoogleMaps) все возможные картографические данные. После этого данные сравниваются, и создается усредненный вариант карты.

 

Дальше начинается самая сложная работа: геоаналитики на специально оборудованных автомобилях объезжают все дороги, обозначенные на карте, проверяя информацию, дополняя ее новыми данными. Обычно машина каждой команды снабжается GPS-приемником с максимальной погрешностью до 1 метра, который соединен с ноутбуком, оснащенным специальным программным обеспечением. Кроме того, в распоряжении специалиста планшет (непосредственно во время движения в память компьютера вносится информация о дорожных знаках, разметке, максимальной скорости движения), наушники вроде тех, которые используют операторы call-центра, — для внесения голосовых меток. Вся поездка в высоком разрешении записывается на камеру – если при производстве карты возникнут какие-то вопросы, запись можно будет просмотреть и еще раз наглядно оценить дорожную обстановку.

 

Если говорить о создании карт именно для нашей страны, то проблем здесь традиционно две: дураки и дороги. В роли «дураков» выступают органы власти, которую зачастую по старой привычке не хотят сотрудничать с производителем картографических баз данных (а вдруг «казачок засланный»?). Кроме того, затрудняет ситуацию еще и тот факт, что в стране (да что далеко за примером ходить – даже в той же Москве) нет единой базы дорожных знаков и дорог. Например, местное ГИБДД не всегда знает, какой знак стоит на том или ином перекрестке (иногда знаки даже противоречат друг другу), откуда на этой улице взялся «кирпич» и как определить количество полос для движения на дороге без разметки.

 

С дорогами все тоже «не слава богу». Если взять крупные города, то здесь проверке картографических данных на местности мешают сильные пробки, к тому же геоаналитикам приходится двигаться со скоростью не более 10-15 км/ч, чтобы успеть зафиксировать все данные. Другая беда – качество этих самых дорог: для поездок в отдаленные от центра регионы компании пришлось закупить несколько джипов – обычные «легковушки» по нашему бездорожью пробраться не в состоянии.

 

Ну и, конечно, специфика городов России состоит в непрекращающемся ни на минуту строительстве новых районов, дорог, развязок. В Европе, например, города изменяются не очень сильно – все было построено много веков назад и с тех пор охраняется как зеница ока. У нас же постоянно перестраиваются даже исторические центры городов, поэтому информация в картографических базах быстро устаревает. Геоаналитикам приходится постоянно проводить повторные объезды территорий, что, конечно, не делает производство карт быстрым процессом.

 

Заключение

 

Однако, несмотря на трудности, GPS карты ставятся совершеннее год от года. И скоро наступит такой момент, когда любой человек сможет сесть в машину, вздохнуть полной грудью воздух, напоенный солеными брызгами Баренцева моря, и рвануть через практически весь материк навстречу Тихому океану.

 

Раньше такое казалось практически невозможным – только редкостные сорвиголовы из числа рискованных натур могли решиться на такое путешествие. Но даже сейчас, если придерживаться основных магистралей и пользоваться таким незаменимым помощником, как GPS-навигация, можно безо всяких проблем пересечь и Европу, и Азию. Главное, чтобы машина выдержала столь долгое путешествие и не «отбросила колеса» где-нибудь на Дальнем Востоке. А насчет GPS-системы можно не беспокоиться – были бы GPS-карты свежими.

 

2.8. Особенности растровых электронных карт.

Ключевым элементом РКДС являются официальные растровые навигационные карты. Они должны соответствовать Стандартам МГО, которые представлены в специальной публикации этой организации: S61 — Product specification for raster navigational charts, 1999.

Растровая навигационная карта – это точно отражающие официальную бумажную карту цифровые данные, которые создаются (или распространяются) государственными гидрографическими организациями.

Информацию РНК разделяют на два вида:

–само графическое изображения карты;

–основные характеристики карты и относящиеся ко всей карте надписи, помещенные на поле карты либо за рамкой и представленные в виде текста и таблиц с текстом.

Для хранения РНК используется либо комбинированный формат, или ее данные распределяются между двумя файлами, в одном из которых изображение карты представлено в растровом формате, а в другом находятся относящиеся ко всей карте текстовые данные (надписи, таблицы) в символьном формате.

Изображение РНК. Разрешающая способность цифрового изображения РНК (количество точек на дюйм) и любой метод, используемый для сжатия данных РНК или оперирования с ними, должны быть такими, чтобы обеспечивалось четкое отображение всей информации, которая находилась на исходной бумажной карте.

Как представлять изображение карты и ее метаданные (в одном или в нескольких файлах) решает самостоятельно каждая национальная гидрографическая организация, выпускающая РНК.

Вид растрового формата, в котором хранится изображение карты в файле, также определяется каждой национальной гидрографической организацией.

Точность цифровых данных РНК должна позволять показывать место судна на экране с точностью, по крайней мере, не худшей, чем при отметке его вручную на бумажной карте.

Метаданные. Цифровой формат для хранения метаданных РНК определяется национальными гидрографическими организациями, издающими РНК.

Текстовые метаданные предписано вставлять во все РНК. Если изображение карты включает врезки, т.е. содержит изображения нескольких районов, то метаданными дополняется каждая такая врезка.

Любая РНК должна содержать следующие метаданные:

–Идентификатор агентства, выпускающего карту;

–Номер РНК;

–Номер исходной бумажной карты, если он отличен от номера РНК;

–Дату издания РНК;

Растровые и векторные карты: в чем разница и какие лучше?

Растр быстрее, но вектор корректор!

Слышали ли вы когда-нибудь эту фразу, когда обсуждали, использовать ли растровые или векторные данные для визуализации слоев (например, демография, финансы, мобильность человека) или объектов реального мира (например, дома, дороги, деревья, реки) в рамках науки о пространственных данных? Кроме несовершенного английского, действительно ли векторный корректор?

В этом посте мы рассмотрим ключевые различия между этими двумя типами пространственных данных и обсудим, когда уместно использовать тот или другой. Но сначала давайте определим, что мы имеем в виду, когда называем пространственные данные растровыми или векторными.

Растровые данные

Растровые данные состоят из матрицы пикселей, также называемых ячейками, примерно так же, как вы можете найти при работе с электронной таблицей. Они часто бывают квадратными и расположены регулярно, но это не обязательно. Представьте себе прогулку по полю, разделенному на сетку квадратов, где каждый квадрат представляет значение, которое может быть дискретным (например, тип почвы) или непрерывным (например.грамм. высота).

Растровые данные могут быть добавлены в качестве базовой карты в платформу CARTO, которая по умолчанию использует векторную графику для визуализации карты.

Векторные данные

Вместо работы с матрицей ячеек векторные данные хранят базовую геометрию (состоящую из одной или нескольких взаимосвязанных вершин) с тремя типами ключей:

• Точки — одна вершина, например дом.
• Линии — две или более вершины, в которых первая и последняя вершины не равны, например дорога.
• Полигоны — три или более вершины, последняя из которых равна первой, например граница.

Ниже мы можем видеть векторные данные (в частности, многоугольники, представляющие эволюцию следов зданий Манхэттена с течением времени) на карте, созданной с помощью CARTO VL.

Векторные данные полностью поддерживаются платформой CARTO, поскольку Location Intelligence полагается на способность анализировать и визуализировать данные в таком формате.

Преимущества и недостатки

	Преимущества	Недостатки
Растр	Алгебра карт с растровыми данными обычно выполняется быстро и легко Некоторые конкретные варианты использования могут быть достигнуты только с растровыми данными (e .грамм. моделирование потока воды над земной поверхностью)	Линейные объекты и пути трудно отобразить В зависимости от пиксельного внешнего вида Наборы данных могут стать очень большими, поскольку они записывают значения для каждой ячейки
Вектор	Графический вывод обычно более эстетичен Более высокая географическая точность, поскольку данные не зависят от размера сетки	Непрерывные данные плохо хранятся и отображаются Требуется много работы и обслуживания, чтобы гарантировать точность и надежный

Примеры использования

При работе с растровыми или векторными данными в сфере пространственного анализа, конечно, существует множество вариантов использования, которые можно использовать, но, как уже упоминалось, есть конкретные случаи, когда это может иметь смысл использовать одно вместо другого.

Например, из-за характера сбора растр часто является единственным выбором при работе с данными дистанционного зондирования, захваченными камерами на самолетах или спутниках. Пространственное разрешение таких данных будет определяться возможностями датчика, используемого для получения изображения, поэтому при использовании низкого разрешения он может иметь пиксельный вид.

Изображение ниже, которое можно принять за слой векторных данных, представляет собой спутниковый снимок сельскохозяйственных земель в округе Хаскелл, штат Канзас.

Сила векторных данных становится очевидной, когда мы начинаем переходить от простого вопроса о том, где что-то происходит, к почему. Это настоящий пространственный анализ, который позволяет нам получать более глубокое понимание данных по мере того, как ГИС эволюционирует в науку о пространственных данных. Вот некоторые вопросы, на которые можно ответить, используя векторные данные:

Что лучше?

Как мы видели, существуют различные варианты использования растровых или векторных данных. Многие будут приводить страстные аргументы, превознося достоинства того или другого, но, к счастью, поскольку растр можно преобразовать в вектор, и наоборот, нет необходимости выбирать только один.

Об авторе

Дэн — менеджер по контент-маркетингу в CARTO. Дэн имеет степень магистра электронной инженерии с опытом работы в области разработки, продаж, обучения и маркетинга. До прихода в CARTO Дэн был старшим менеджером по маркетингу продуктов в Apple.

Больше сообщений от Дэна Раштона

3 причины, почему векторные карты лучше, чем растровые | by TPL Maps

By Shah Taj

В эпоху цифровых технологий карты, которые когда-то печатались на больших листах, теперь доступны всего одним щелчком мыши.Вы можете носить карту всего мира в кармане, не занимая при этом никакого физического пространства.

По мере того, как все больше и больше людей приспосабливаются к этой цифровой эпохе, поставщики навигационных решений по всему миру стремятся повысить качество своих карт. Это создает потребность в предоставлении расширенных функций карты, масштабируемой производительности и круглосуточной доступности на ходу.

ПОЧЕМУ НУЖНА КАРТА ПЛИТКА?

Чтобы понять разницу между векторными и растровыми листами, давайте сначала разберемся, зачем нужны листы карты.Так же, как нам нужен фон для изображения, нам нужна основа для картографического приложения. Это скелет, состоящий из десятков плиток, сшитых вместе, чтобы сформировать большую связную карту.

По сути, все данные, которые должна отображать карта, разбиты на плитки.

Дороги, улицы, достопримечательности, местные предприятия, рынки и многое другое фактически выгравированы на этих плитках, чтобы пользователи могли перемещаться и исследовать.

Фрагменты карты бывают двух основных типов; растровые и векторные.

Чем отличаются ВЕКТОРНАЯ И РАСТРОВАЯ ПЛИТКА?

Растровые данные — это любые непрерывные данные; в виде пикселей.Примером растровых данных являются цифровые изображения, данные которых хранятся в пикселях.

Векторные данные, с другой стороны, дискретны и имеют атрибуты, сохраненные для геометрических объектов. Примером набора векторных данных могут быть данные для дорожной сети города.

Дороги не могут существовать на каждом метре земли, поэтому их данные не могут быть непрерывными. У дорог также есть такие атрибуты, как имена, толщина, длина и т. Д.

Векторные и растровые листы различаются так же, как и данные. Растровые плитки — это изображения, тогда как векторные плитки имеют базовую геометрию и атрибуты элементов наверху.

Итак, вот чем векторные карты лучше растровых.

1. Стиль плитки

Поскольку растровые плитки представляют собой сшиваемые вместе изображения, их можно масштабировать и панорамировать, но они не предоставляют возможности стилизации со стороны пользователя. Растровые плитки имеют фиксированные стили, определенные во время их создания.

Векторные плитки можно динамически стилизовать на стороне пользователя. Объекты карты могут отображаться в разных цветах и ​​размерах символов, а надписи имеют настраиваемую ориентацию и размер шрифта. Это позволяет адаптировать векторные карты к разным уровням масштабирования и углам поворота и отображать динамический стиль, делая их интерактивными.

2. Визуализация карты

Еще одним фактором, который делает векторные листы лучшей альтернативой, является визуализация. Растровые листы предварительно визуализируются разработчиком и загружаются на сервер, поэтому каждый раз, когда пользователь открывает карту, предварительно обработанные фрагменты просто отображаются на экране.

Векторные плитки, однако, отображаются на стороне пользователя. Это позволяет часто обновлять векторные плитки и позволяет включать различные варианты стилей, поскольку плитки отображаются в режиме реального времени.

3. Размер и скорость

Векторные листы составляют примерно 20–50% от размера растровых листов и требуют меньше времени для передачи, требуя меньше ресурсов для обработки. Более того, векторные плитки предлагают отображение с высоким разрешением на всех уровнях масштабирования без увеличения размера файла ваших плиток. Растровые плитки имеют файлы разных размеров, которые не обеспечивают высокое разрешение при больших уровнях масштабирования.

Будь то скорость процесса, потребление ресурсов, стили, функциональность или рендеринг, векторные плитки оказываются более гибкими и динамичными.Они позволяют стилизовать на лету, а также выполнять некоторый пространственный анализ данных.

Векторные плитки также являются выбором TPL Maps для повышения ценности их приложений и геопространственных решений. Будучи гладкими и легкими, векторные карты пользуются большим спросом и функциональностью на мировом рынке геопространственных данных.

В чем разница между векторной и растровой моделями данных?

В ГИС вектор и растр — это два разных способа представления пространственных данных.Однако различие между векторными и растровыми типами данных не является уникальным для ГИС: вот пример из мира графического дизайна, который может быть более ясным.

Растровые данные состоят из пикселей (или ячеек), и каждый пиксель имеет соответствующее значение. Слегка упрощая, цифровая фотография является примером набора растровых данных, где каждое значение пикселя соответствует определенному цвету. В ГИС значения пикселей могут представлять высоту над уровнем моря, концентрацию химикатов, количество осадков и т. Д.Ключевым моментом является то, что все эти данные представлены в виде сетки (обычно квадратных) ячеек. Разница между цифровой моделью рельефа (ЦМР) в ГИС и цифровой фотографией заключается в том, что ЦМР включает дополнительную информацию, описывающую , где краев изображения расположены в реальном мире, вместе с размером каждой ячейки на земле. Это означает, что ваша ГИС может правильно позиционировать ваши растровые изображения (ЦМР, отмывка, карта уклонов и т. Д.) Относительно друг друга, и это позволяет вам построить вашу карту.

Векторные данные состоят из отдельных точек, которые (для 2D-данных) хранятся как пары координат (x, y). Точки могут быть соединены в определенном порядке для создания линий или объединены в замкнутые кольца для создания многоугольников, но все векторные данные в основном состоят из списков координат, которые определяют вершины, вместе с правилами для определения того, соединяются ли эти вершины и как .

Обратите внимание, что, хотя растровые данные состоят из массива ячеек с регулярным интервалом, точки в наборе векторных данных не обязательно должны быть равномерно распределены.

Во многих случаях возможно как векторное, так и растровое представление одних и тех же данных:

В этом масштабе разница между векторным представлением и «точным» (малый размер пикселя) растровым представлением очень мала. Однако, если вы увеличите масштаб, вы увидите, что края многоугольника мелкого растра станут пикселизированными, тогда как векторное представление останется четким. В «крупном» растре пикселизация уже хорошо видна даже в таком масштабе.

Наборы векторных и растровых данных имеют разные сильные и слабые стороны, некоторые из которых описаны в ветке, на которую ссылается @wetland. При выполнении ГИС-анализа важно подумать о наиболее подходящем формате данных для ваших нужд. В частности, осторожное использование растровой алгебры часто может дать результаты намного быстрее, чем эквивалентный векторный рабочий процесс.

Что такое растровые и векторные данные в ГИС и когда их использовать?

Пикселей в координатах Когда я думаю о растровых картах, моя первая мысль — это спутниковые снимки.зум) плитки. Когда я думаю о векторе, я думаю о полигонах и линиях. Например, файл формы с подробным описанием границ зонирования всего города (потенциально миллионы растровых плиток) может содержать только 65 000 векторных фигур.

Точное масштабирование Похоже, вы (и, вероятно, большинство читателей) уже знаете наиболее очевидную разницу между фиксированными пикселями растра и векторными (картами координат). Векторные рисунки (и карты) могут масштабироваться с более высокой степенью точности, чем пиксели, поскольку векторные данные содержат шаблоны координат (точки, многоугольники, линии и т. Д.), Которые могут отображаться относительно друг друга с разными разрешениями с использованием простых формул, в то время как для изменения размера пикселей обычно используется алгоритм сглаживания, приводящий к артефактам изображения.

Сжатие изображения и сжатие структуры На практике у большинства изображений нет 100% уникальных пикселей, которые можно сжать в пакеты данных меньшего размера, а многие векторные файлы содержат лишние детали, которые не нужны при многих уровнях масштабирования с низкой детализацией. Сжатие изображений — это хорошо известный и очень эффективный процесс, и почти каждая библиотека кодирования имеет встроенные классы для выполнения этой работы. Сжатие векторных координат или «упрощение геометрии» встречается немного реже (поскольку ГИС в целом немного реже, чем обычные манипуляции с изображениями).По моему опыту, вы потратите около 0 времени на размышления о сжатии изображений (просто выключите или включите его) и значительно больше времени на размышления о пространственном сжатии. Посмотрите примеры алгоритма Дугласа Пекера или просто поиграйте с QGIS и некоторыми файлами границ переписи.

Рендеринг на стороне клиента и сервера В конце концов все, что просматривается на компьютере, преобразуется в пиксели на экране с определенным разрешением (т. Е. Уровнем масштабирования). Часто (особенно в Интернете) проблема заключается в том, чтобы максимально эффективно представить эти пиксели пользователям.Файлы формы группы US Census Tract & Block особенно интересны, потому что они находятся чуть выше границы наборов векторных данных, которые «слишком велики» для отображения в веб-браузере как векторные данные. В отличие от этого округа США едва ли могут быть отображены в современных браузерах в виде векторной загрузки. В то время как файл векторной формы группы блоков переписи населения США, безусловно, будет меньше, чем набор растровых листов, отображаемый для покрытия всей территории США при нескольких уровнях масштабирования, файл формы группы блоков слишком велик (около 1 ГБ) для загрузки в веб-браузере по запросу. Даже если бы веб-браузер мог быстро загрузить файл, большинство веб-браузеров (даже с использованием флэш-памяти) довольно медленно обрабатывают огромное количество фигур. Таким образом, для просмотра больших наборов векторных данных часто лучше переводить их в сжатые изображения для передачи в веб-браузер.

Некоторые практические примеры Несколько дней назад я ответил на аналогичный вопрос о рендеринге больших наборов данных в картах Google. Вы можете увидеть вопрос и подробный анализ «передовой практики», который используется сегодня в NY Times и других изданиях, здесь.

Несколько лет назад было принято решение перейти от векторного рендеринга на стороне клиента с тяжелыми флэш-памятью к векторному рендерингу на стороне сервера, который доставляет фрагменты сжатых изображений в чистый HTML и JavaScript. У нас есть галерея карт с несколькими версиями Html + Raster (плитки изображений, генерируемых сервером) и Flash + Vector (тяжелый рендеринг на стороне клиента).

Растр против векторной ГИС — GIS University

Приблизительное время прочтения: 7 минут

Растровые и векторные ГИС: они работают по-разному и используются для решения различных типов географических задач.Векторные ГИС наиболее подходят для приложений, связанных с социальными и инженерными науками, а системы ячеек сетки (растровые) — для приложений, связанных с естественными науками.

1. Векторная ГИС работает, сохраняя три типа географии

   Точки (опора электропередачи), линии (линия электропередачи) и многоугольники (зона обслуживания энергосистемы) в географической базе данных, а их атрибуты сохраняются в отдельная база данных.
   

2. Растровые ГИС (ячейки сетки) работают, сохраняя данные атрибутов в виде значений ячеек сетки.

   Растровые ГИС обладают превосходными аналитическими возможностями по сравнению с векторными ГИС, но представление карты ячеек сетки имеет тенденцию быть менее привлекательным, чем представление векторной карты. Выбор подходящего разрешения ячейки может быть сложной задачей.

Введение

Растровые и векторные географические информационные системы работают по-разному и используются для решения различных типов географических задач. Вопрос о растровой и векторной ГИС редко является тем, о чем вам нужно беспокоиться в наши дни.Географическая проблема, которую вы пытаетесь решить, и карты, которые вы должны решить, чаще всего принимают это решение за вас. Большое беспокойство по поводу растровой и векторной ГИС необходимо рассматривать в контексте нестабильных ГИС, нестабильных компьютеров, неэффективных компьютерных алгоритмов и медленных компьютеров, которые существовали на заре ГИС. В то время эти опасения были реальны, но больше не актуальны. Например, модели цифровых моделей рельефа (ЦМР), на создание которых на заре ГИС уходили часы, теперь создаются за секунды.

Вообще говоря, векторные ГИС наиболее подходят для приложений, связанных с социальными и инженерными науками, а системы ячеек сетки (растровые) — для приложений, связанных с естественными науками. Векторные ГИС используются для отображения карт дорог, владения землей и подземной инфраструктуры — типов карт, которые вы привыкли видеть на картах Google.

Большинство векторных ГИС могут отображать растровые изображения аэрофотоснимков и спутниковых изображений. Однако основная цель растровых ГИС — анализировать значения каждого пикселя, а не просто отображать их.

Растровые ГИС также известны как ГИС с ячейками сетки, а иногда и как пиксельные ГИС. Они используются для представления географических регионов, которые постоянно меняются, таких как цифровые модели местности, модели подземных вод, модели погоды и спутниковые изображения (обсуждение моделей — это отдельная тема).

Векторная ГИС

Векторная ГИС хранит три типа географии — точки (опора электропередачи), линии (линия электропередачи) и многоугольники (зона обслуживания энергосистемы) в географической базе данных, а их атрибуты хранятся в отдельной базе данных

К

векторным ГИС прикреплены базы данных. Некоторые базы данных простые, а некоторые очень сложные. В простейшем случае функциональность базы данных позволяет пользователям делать такие вещи, как нажимать на земельный участок и узнавать, кому он принадлежит.

Профессионально созданные векторные карты ГИС могут быть очень точными, но векторные карты, берущие свое начало в бумажных картах, будут отражать происхождение исходной карты. Под родословной я имею в виду, была ли ГИС-карта оцифрована с бумажной карты или стабильной (майларовой) карты, была ли исходная карта крупномасштабной или мелкой, какова была цель карты и т. Д.

Растровые ГИС

Растровые ГИС (ячейки сетки) работают, сохраняя данные атрибутов в виде значений ячеек сетки. Ячейки сетки — идеальная структура данных для приложений, связанных с анализом местности. Они обладают превосходными аналитическими возможностями по сравнению с векторной ГИС, но представление карты ячеек сетки имеет тенденцию быть менее привлекательным, чем представление векторной карты.

Модель ячеек сетки идеально подходит для приложений, где требуется динамическая буферизация (например, расстояние от дороги или водотока), включение информации дистанционного зондирования или использование методов пространственного моделирования.

Рис. 1. Векторный многоугольник справа представляет собой растровую сетку слева.

При правильном использовании растровые ГИС преодолевают проблему пространственной изменчивости, с которой векторные ГИС сталкиваются с трудностями (рис. 1). Например, традиционные карты уклонов показывают уклоны в виде многоугольников (например, уклон> 10% и уклон <15%). Хотя вы можете сказать, что многоугольник содержит уклоны в пределах заданного диапазона, невозможно определить точный уклон в любой точке многоугольника. В ГИС ячеек сетки каждая ячейка на карте уклонов, полученной из ЦМР, имеет индивидуальное значение с разрешением ячейки сетки.Затем точность карты уклона зависит от качества входных данных (например, плотности и качества высот, используемых для создания ЦМР) и размера (пространственного разрешения) пикселей.

Выбор разрешения ячеек растра

Карты ячеек сетки страдают теми же проблемами происхождения, что и векторные карты, но, кроме того, они страдают проблемами, связанными с размером ячеек сетки.

Ячейки растровой сетки ГИС могут быть любого размера. Например, ячейки в цифровой модели рельефа лидара могут иметь размер один метр.Пиксели на снимках Landsat могут достигать 60 метров, а на других спутниковых снимках пиксели могут составлять два или более километров.

Ячейки сетки имеют квадратную форму, и, если область исследования не квадратная или прямоугольная, изображение будет содержать повторяющиеся ячейки сетки (рисунок 2). Чтобы гарантировать, что статистический анализ ограничен областью исследования, ячейкам сетки за пределами области исследования присваиваются нулевые значения.

Многоугольник на рисунке 2 имеет неправильную форму, а размеры карты ячеек сетки определяются крайними точками исследуемой области (минимальные и максимальные координаты X и Y). В этом примере край области исследования означает, что карта ячеек сетки, покрывающая интересующую область поля, должна представлять область 100 км на 150 км.

Разрешение ячейки относится к размеру ячейки сетки и определяется как длина оси / количество ячеек вдоль оси. Таким образом, карта ячеек сетки 100 км (10 ячеек) * 150 км (15 ячеек) будет иметь разрешение ячейки 10 км (100 км ² ) (рисунок 2).

РИСУНОК 2: Этюд неправильной формы. При растрировании все ячейки сетки за пределами области поля будут содержать нулевые значения.

Поскольку системы ячеек сетки представляют объекты местности с разрешением ячейки, определение подходящего разрешения ячеек является основным соображением при реализации растровой ГИС и одной из самых сложных задач, выполняемых ГИС-аналитиком.

Выбранное разрешение ячейки чаще всего зависит от ситуации. Вам нужно будет учитывать исходный масштаб базовых данных, разрешение вводимых данных, таких как лидарные и спутниковые изображения, а также проблемы, которые необходимо решить с помощью данных.

И никогда не думайте, что простой выбор небольшой ячейки приведет к более точным картам. Небольшой размер ячейки может не поддерживаться разрешением / качеством ваших входных данных и может привести к артефактам в ЦМР и других более сложных интерполированных моделях. Вы можете преодолеть множество потенциальных проблем с помощью тщательного анализа.

Заключение

Головоломка векторной ГИС растра v вовсе не является головоломкой в ​​наши дни. Географическая проблема в сочетании с картами ГИС, которые у вас есть для решения этой проблемы в большинстве случаев, сделают выбор очевидным.

Векторные системы обычно лучше подходят для инженерных, правительственных и социальных приложений. Системы ячеек сети обычно лучше подходят для экологических приложений.

Способ хранения данных в двух системах совершенно разный. В ячейке сетки ГИС данные воплощаются в географическом файле. В векторной ГИС данные хранятся в отдельных таблицах данных.

Качество пространственных данных — большая разница между ними. Векторные ГИС могут обеспечивать точность на уровне съемки, в то время как точность сеточных ГИС определяется разрешением ячеек сетки.Кроме того, как растровой, так и векторной ГИС препятствует происхождение любой бумажной карты, которая попадает в систему.

Растр против вектора: плюсы и минусы обоих типов листов карты

«Растр против вектора». Растровые карты устарели или устарели? Векторные плитки — новая тенденция в мире картографии? В этой статье мы постараемся осветить преимущества и недостатки обоих типов плитки.

Слой, содержащий саму карту, улицы, реки, парки и другие объекты, является слоем листов карты.Он лежит в основе каждой карты и является базовым слоем для цифровой карты. Фрагменты карты определяют, как карта будет выглядеть, ее стиль и тип. Они рассчитываются и отображаются на основе базы данных ГИС и распространяются с сервера поставщика карт. Сервер выдает клиентские плитки по запросу. Таким образом, клиентские приложения могут визуализировать их в виде карты.

До недавнего времени все листы карты были в растровой форме. Однако рынок цифровых карт и компонентов расширяется и развивается. В настоящее время все больше и больше карт вместе с растровыми картами предлагают фрагменты векторных карт.

Теперь у нас есть выбор. Растровые карты против векторных карт. Но что выбрать? У обоих подходов есть свои плюсы и минусы, и у обоих есть свои особенности в реализации.

Плитки растровой карты

Плитки растровой карты — это изображения, размер которых оптимизирован для Интернета. Ниже вы можете увидеть примеры растровых плиток. Каркасы карт и SDK размещают фрагменты растровой карты в правильном порядке, чтобы в результате была создана карта.

Листы растровой карты

Плюсы

• Доказано временем, работает на всех типах устройств (настольных и мобильных) и во всех браузерах
• Рендеринг на сервере, фрагменты растровой карты не создают нагрузки на клиентский сайт

Минусы

• Нет возможности настроить или добавить новые стили на клиентском сайте
• Невозможно изменить метки, показать / скрыть объекты в клиентском приложении
• В какой-то момент вы можете видеть пустые области на экране на карте перемещение / масштабирование. Другими словами, требуется некоторое время, чтобы загрузить необходимые плитки.

Задержки рендеринга при загрузке растровых листов

Листы векторной карты

По сравнению с растровыми листами векторные листы — это не изображения, а двоичные файлы. Они содержат всю необходимую информацию для создания карты на стороне клиента.

Плюсы

• Стиль карты и надписей можно изменить в клиентском приложении на лету
• Плитки имеют очень маленький размер, что делает их идеальными для потоковой передачи и офлайн-карт
• Карта перемещается, увеличивается / уменьшается плавно без задержки рендеринга

Минусы

• Рендеринг происходит на стороне клиента, что может создать проблемы с производительностью на медленных устройствах.
• Не все SDK для векторных карт имеют мобильную версию.Бывает, что на некоторых устройствах визуализация некорректна или слишком медленная.
• Нет стандарта, который еще не привязывает вас к SDK поставщика карты.

Плитки векторной и растровой карты: что использовать?

Так что использовать? Это зависит от потребностей вашего приложения. Мы рекомендуем вам выбрать направление векторных листов, если размер листов карты и гибкость стиля важны для вашего приложения. И оставайтесь с растровой версией карт, если карты должны работать на любых типах устройств, в том числе и на медленных.

Geoapify предлагает растровые и векторные листы с разными стилями для вашей карты.

С помощью API-интерфейсов Geoapify вы можете создать собственную карту с нуля. Мы предлагаем разные стили для карт, так что вы можете выбрать «внешний вид» карты. У нас доступные цены и тарифные планы на разную нагрузку. Кроме того, вы можете начать использовать наши API бесплатно, а позже перейти на тарифный план, соответствующий вашему бюджету и потребностям.

Растровые и векторные данные в ГИС

Когда мы подходим к отображению любых пространственных данных в ГИС, от физических активов и местоположений до реальных событий и тенденций, есть две разные системы отображения данных; Растровые и векторные представления. Оба эти метода представляют данные в собственном формате со своими преимуществами и недостатками.

Векторные данные

Векторные данные — это то, о чем думает большинство людей, когда они рассматривают пространственные данные. Данные в этом формате состоят из точек, линий или многоугольников. На простейшем уровне векторные данные состоят из отдельных точек, хранящихся в виде пар координат, которые указывают физическое положение в мире. Эти точки можно соединять в определенном порядке для образования линий или объединять в замкнутые области для образования многоугольников.Векторные данные чрезвычайно полезны для хранения и представления данных с дискретными границами, такими как границы или следы зданий, улицы и другие транспортные связи, а также точки местоположения. Повсеместно распространенные картографические онлайн-порталы, такие как Google Maps и Open Street Maps, представляют данные в этом формате.

Растровые данные

Растровые данные обеспечивают представление мира в виде поверхности, разделенной на регулярную сетку или ячейки, где каждая из этих ячеек имеет соответствующее значение. С другой стороны, мы можем рассматривать цифровую фотографию как пример набора растровых данных. Здесь каждая ячейка, которая в данном случае называется пикселем, соответствует определенному значению цвета. При переносе в настройки ГИС ячейки в растровой сетке потенциально могут представлять другие значения данных, такие как температура, количество осадков или высота над уровнем моря. Основное различие между цифровой фотографией и представлением в ГИС состоит в том, что в ГИС есть сопутствующие данные, в которых подробно указывается, где на глобусе могут быть найдены ячейки и насколько большими могут быть эти ячейки.

Спутниковые снимки

Спутниковые снимки являются прекрасным контекстным примером сравнения этого изображения с настройками ГИС. На простом уровне спутниковые снимки можно рассматривать как цифровую фотографию поверхности земного шара, в каждой ячейке указан определенный цвет. Но укажите географический контекст, и теперь мы можем правильно расположить его на глобусе, а затем выполнить анализ значений ячеек, которые можно рассматривать как диапазоны длин волн цвета.

Наборы растровых данных полезны при хранении представления непрерывных данных, таких как погодные явления и климатические проекции или поверхности высот.В этом ключе растровое представление более тесно связано с отображением физических свойств или явлений, обнаруженных на земном шаре.

Преимущества и недостатки

По сравнению между двумя формами данных существуют определенные преимущества и недостатки использования. Векторные данные считаются более традиционным методом картографического представления, они обеспечивают четкое, чистое и масштабируемое представление. Также это более эстетично визуально. Данные хранятся без каких-либо потерь или обобщений, а точная информация о геолокации сохраняется.

Рисунок 1: Выделение разным образом вектора (слева) и растра (справа) представляет данные для точки, линии и области

Кроме того, в векторных объектах можно хранить несколько атрибутов и полей данных. Однако обработка и хранение векторных данных могут быть интенсивными. Поскольку векторные данные хранятся в виде серии точек, каждый элемент необходимо сохранить и перечислить. В дополнение к этому каждая точка или совокупность точек могут иметь связанные данные, что может увеличить время хранения и обработки векторов.Представления топологии могут быть полезны в векторных данных, однако они часто требуют интенсивной обработки. В зависимости от размера и количества функций редактирование и обработка векторных данных в виде топологии или другого формата может занять довольно много времени. В конечном итоге, чем больше функций или точек данных, тем длиннее могут быть любые изменения и тем сложнее становятся процессы и алгоритмы. Данные непрерывного типа неэффективно представлены и хранятся в векторном формате. Высота может быть изображена с помощью высот точек, контурных линий или многоугольной заливки, но представлена ​​в виде плавной поверхности, векторные данные могут не совпадать.

Математическое моделирование

Растровые данные больше подходят для математического моделирования и анализа. Поскольку растровые поверхности представляют собой один атрибут или значение, вычисления, алгоритмы и количественная обработка могут выполняться очень быстро и просто. Поверхность сетки идеально подходит для отображения и хранения непрерывных значений. Кроме того, хранилище растров может быть небольшим из-за того, как он обрабатывает и хранит свое географическое положение. Координаты каждой ячейки определяются ее положением в сети.Все, что требуется, как минимум, — это исходная точка, такая как верхний левый угол, размер ячейки сетки и количество строк и столбцов. Это поместит поверхность с координатной сеткой на проекцию карты или глобус и обеспечит правильный размер и представление.

Одна из основных ловушек растровых представлений — это размер ячейки сетки. Размер обозначает разрешение поверхности с координатной сеткой. Ячейка сетки 10 × 10 км переводится как одно уникальное значение на каждые 10 км2 квадрата на поверхности, причем чем грубее ячейка, тем более размытым изображение.

Рисунок 2: Различное разрешение (размер ячеек) одного и того же растрового изображения. Слева — размер ячейки 6 см, средний — размер ячейки 60 см, справа — размер ячейки 6 м

Также, как следствие, размер может определять размер хранимой поверхности и масштаб, в котором ее можно использовать. Километровая ячейка сетки может быть полезна при работе на региональном уровне или уровне штата, но на местном уровне или уровне земельных участков это было бы почти бесполезно. Как уже упоминалось, растровые данные больше подходят для непрерывных представлений, в основном они могут обозначать только одну характеристику.Ячейки меньшего размера обеспечат более детальную поверхность с координатной сеткой, но конечное хранилище будет больше. Это может привести к увеличению времени обработки. В зависимости от разрешения сетки он может не подходить для определения линейных или точечных объектов. Следовательно, процессы, связанные с сетями и связями, не подходят для этого формата данных. Последний недостаток растровых данных заключается в том, что большинство пространственных данных изначально хранятся как векторные. Если необходимо работать с ним в растровом формате, необходимо его преобразовать.Это может вызвать проблемы с целостностью данных, если используются неподходящие размеры ячеек сетки, упрощающие данные. Это также может привести к неэстетичным или визуально непривлекательным представлениям пространственных данных.

Итак, что лучше?

В целом, использование и выбор растровых или векторных пространственных данных зависит от цели вывода и от того, как эти данные должны быть отображены. Один формат не превосходит другой, но у каждого есть свое применение при условии, что они используются в правильном контексте.Если окончательный результат картирования должен предоставить что-то более согласованное с традиционными картографическими представлениями, то пространственные данные на основе векторов будут подходящими для формирования базовой информации.