Biuletyn GIS 2/2008

Dane przestrzenne są esencją systemów GIS. Jakość informacji uzyskanej w wyniku analizy przestrzennej w dużym stopniu zależy od jakości danych wprowadzonych do systemu - ich rodzaju, skali, stopnia szczegółowości i dokładności.

Dane przestrzenne można sklasyfikować pod względem ich sposobu pozyskania na:

Bezpośrednie/Pierwotne – uzyskane z pomiaru
Pośrednie/Wtórne – uzyskane z materiałów archiwalnych

Dane pochodzące z pomiaru bezpośredniego najczęściej są w formie pliku tekstowego zawierającego trzy lub cztery kolumny opisujące numer punktu, współrzędną x, współrzędną y oraz wartość z - wysokość lub inną wartość liczbową. Natomiast dane uzyskane z materiałów archiwalnych przybierają różną postać zależną od sposobu pozyskania mogą to być na przykład skany map i dokumentacji, mogą to być pliki wektorowe pochodzące z digitalizacji wykonanej na specjalnych tabletach albo wektoryzacji automatycznej, półautomatycznej lub ręcznej wykonanej na odpowiednim oprogramowaniu, np. WiseImage.

Dane bezpośrednie Dane pośrednie

Gdy nie dysponujemy własnym archiwum, a pomiary bezpośrednie są zbyt drogie ze względu na wielkość badanego obszaru, bądź też zbyteczne ze względu na oczekiwaną dokładność po dane można zgłosić się do specjalistycznych firm oferujących sprzedaż swoich zasobów tzw. dilerów danych. Obecnie istnieje również wiele darmowych serwisów internetowych, typu Google Earth ,oferujących dane przestrzenne.

Ze względu na rodzaj dane dzielimy na:

Rastrowe
Wektorowe
Hybrydowe – połączenie danych rastrowych z wektorowymi

Wybór rodzaju danych stosowanych w opracowaniu GIS jest uzależniony od rodzaju przeprowadzanej analizy, skali opracowania i dostępności materiałów. Przy analizach wielkoskalowych i przyrodniczych najczęściej wykorzystywane są dane rastrowe, dane wektorowe są na ogół stosowane do zarządzania infrastrukturą, w drogownictwie, nawigacji. Ze względu na ich popularność i różnorodność dane rastrowe i wektorowe zostaną opisane w osobnych rodziałach.

Dane zapisane w systemie rastrowym służą do opisywania zjawisk o charakterze ciągłym. Każdy raster składa się z siatki kwadratów, zaś każdy z tych kwadratów – zwany komórką rastra, jest opisany za pomocą numeru kolumny i wiersza w którym się znajduje. Każda komórka ma zapisane wartości x i y oraz z (atrybut, np. wysokość n.p.m. albo rodzaj pokrycia roślinnego itp.) Schemat rastrowy zapisany poniżej (obrazek lewy) może być przedstawiony w formie kolorystycznej (po przypisaniu każdemu z atrybutów jednego koloru - obrazek prawy).

Najbardziej obrazowym przykładem danych rastrowych są zdjęcia satelitarne bądź lotnicze danego terenu, np. obrazy dostępne w portalu Google Earth czy ,coraz bardziej popularne teraz, ortofotomapy. Najczęściej używane formaty rastrowe to: TIFF, geoTIFF, GIF, CIT, JPG, BMP…

Istnieje wiele sposobów zapisu danych rastrowych w pliku, uzależnionych od sposobu ułożenia informacji zawartej w każdej komórce - na przykład model hierarchiczny (sposób odczytu danych przez komputer), czy modele BIL, BSQ służące do zapisu danego pasma promieniowania w komórce.

Dane w postaci rastrowej mogą być pozyskane również poprzez skanowanie materiałów analogowych – map papierowych, matryc, pierworysów. Skany takie należy jednak odpowiednio przetworzyć zanim przystąpimy do pracy na nich. Zeskanowane obrazy nie posiadają bowiem odwzorowania kartograficznego, które musimy nadać w procesie zwanym kalibracją lub georeferencingiem.

Dane rastrowe najczęściej wykorzystywane są do prowadzenia analiz środowiskowych i przyrodniczych.


                            Zdjęcie satelitarne rejonu Władysławowa      Skan mapy zasadniczej

Niewątpliwą zaletą danych rastrowych jest łatwość ich interpretacji, wizualizacji oraz przeprowadzania obliczeń, prostota i ciągłość struktury danych. Do głównych wad należy zaliczyć dużą objętość plików rastrowych (przy stosowaniu systemów rastrowych niezbędne jest posiadanie dużej przestrzeni dyskowej oraz wysokiej jakości sprzęt komputerowy do przeprowadzania bardziej skomplikowanych analiz), problemy z aktualizacją (w celu wprowadzenia drobnej zmiany musimy edytować lub wręcz zamienić cały plik) oraz brak struktury warstwowej.

Programy WiseImage oraz WiseImage PRO należą do grupy edytorów rastrowych służących do przygotowywania oraz pracy na dokumentacji skanowanej. Najbardziej zaawansowany program z rodziny WiseImage jest wyposażony w narzędzia do automatycznej i półautomatycznej wektoryzacji, funkcję korekcji otrzymanych wektorów oraz posiada wbudowany OCR.

Program rozwiązuje problem połączenia rysunków wektorowych z danymi rastrowymi zeskanowanymi w kolorze, skali szarości jak i czarno-białych. Dostarcza narzędzia poprawy jakości rastra, jego edycji w stylu CAD oraz zamiany rastra na wektor w celu wprowadzenia poprawek i tworzenia nowych rysunków.

Spośród szerokiej gamy funkcji programu na wyróżnienie zasługują:

1. Obsługa obrazów kolorowych i w skali szarości
Obrazy można przycinać, zmieniać ich rozdzielczość, prostować, skalować, kalibrować oraz usuwać ich zanieczyszczenia i zniekształcenia. WiseImage posiada bardzo wydajne narzędzia do obsługi „brudnych” obrazów rastrowych. Można również zmieniać ich rozdzielczość, kontrast, nasycenie, gamę kolorów. Użytkownik może wektoryzować elementy rastrowe, lub tworzyć swoje obiekty wektorowe.

2. Narzędzia korekcji rastra
Szeroki zakres narzędzi do poprawy jakości obrazów obejmuje filtry kolorowe i monochromatyczne, korekcję kolorów, prostowanie, eliminację liniowych i nieliniowych odkształceń obrazów, przycinanie, obracanie, zmianę rozmiaru i rozdzielczości.

3. Obiekty rastrowe i grafika hybrydowa
Hybrydowa technologia WiseImage pozwala na wykorzystanie tych samych narzędzi do wyboru obiektów rastrowych jak i wektorowych (rastrowe linie, łuki i okręgi). Obiekty rastrowe i wektorowe mają swoje cechy (rodzaj linii, szerokość, typ znacznika, itp.) i geometryczne położenie, które można łatwo zmienić. WiseImage traktuje grafikę rastrową i wektorową w ten sam sposób - jako prawdziwe obiekty hybrydowe.

4. Rozpoznawanie symboli
WiseImage potrafi rozpoznać dowolne symbole rastrowe poprzez dopasowanie ich do predefiniowanych szablonów. Rozpoznane symbole mogą posiadać różne skale i dowolny kąt położenia. Program w łatwy sposób może być nauczony nowych symboli. Szablony mogą zostać dodane do bibliotek.

5. Przenoszenie informacji z rastra na odpowiednie warstwy
Używając poleceń: Binaryzacja i Separacja kolorów można rozdzielić obrazy kolorowe oraz te, które zostały zeskanowane w skali szarości, na oddzielne warstwy tematyczne do dalszej edycji lub zamiany na wektory.

6. Półautomatyczna zamiana rastra na wektor – śledzenie
Aby edytować rastrową linię, łuk, okrąg lub kontur wystarczy jedynie wskazać obiekt

źródłowy. Dostępne są różne tryby śledzenia rastra: zachowaj, usuń lub wygładź oryginalny raster. Program rozpoznaje także rastrowe kreskowanie oraz potrafi śledzić dowolne krzywe przy pomocy polilinii. Podczas śledzenia polilinią program potrafi automatycznie określić najbardziej prawdopodobny kierunek śledzenia. Możliwe jest śledzenie obrazów kolorowych, monochroma-tycznych i w odcieniach szarości.

7. Automatyzacja zadań
Studio Skryptów i Studio Poleceń Wsadowych pomaga w tworzeniu złożonych procedur do edycji wektorów i rastrów. Możliwe jest także wykorzystanie wewnętrznego języka skryptów, interfejsu OLE/DDE lub skryptu VB do wykonywania poleceń WiseImage lub komunikacji z innymi aplikacjami.

8. Przyjazny interfejs użytkownika
Interfejs WiseImage jest w pełni modyfikowalny. Poprzez tworzenie i modyfikację menu, pasków narzędzi, menu podręcznego, klawiszy skrótu oraz usunięcie niepotrzebnych klawiszy i poleceń łatwy można dostosować własny obszar pracy. Obsługa wielodokumentowego interfejsu (Multi Document Interface) pozwala na jednoczesne wczytanie i pracę z wieloma dokumentami.

Dodatkowo program WiseImage został wyposażony w profesjonalny moduł skanowania, który obsługuje wszystkie skanery wielkoformatowe, dostępne na polskim rynku.