4.4. Вибір способу формалізації і перетворення структур даних

Растрові і векторні структури даних мають свої достоїнства і недоліки. До достоїнств растрових структур варто віднести злиття позиційної і семантичної атрибутик просторової інформації в єдиній прямокутній матриці; при цьому відпадає необхідність в особливих засобах збереження й обробки семантики просторових даних (як у векторних структурах), що істотно спрощує аналітичні операції з растровими зображеннями, зокрема, оверлейний аналіз. Основними недоліками растрового представлення є значні обсяги машинної пам’яті, необхідні для збереження растрових даних, висока вартість сканерів, що забезпечують автоматизоване введення інформації, а також недостатньо висока точність позиціонування точкових об’єктів і зображення ліній (особливо похилих), зумовлена генералізацією інформації в межах комірки растра.

Основними достоїнствами векторного представлення є компактність збереження (часто в десятки разів вища, ніж при растровому), висока точність позиціонування точкових об’єктів і зображення ліній. Однак векторні моделі мають складну систему опису топологічної структури даних, у зв’язку з чим їх обробка вимагає виконання складних геометричних алгоритмів визначення положення вузлових точок, стикування сегментів (дуг), замикання полігонів та ін. Це істотно сповільнює маніпулювання векторними даними, особливо на персональних комп’ютерах з відносно невеликою швидкодією.

Порівняння достоїнств і недоліків двох основних структур просторових даних показує, що вони взаємно протилежні один одному – достоїнства одного способу формалізації є недоліками іншого і навпаки. Це визначає необхідність застосування в рамках ГІС обох способів і, отже, наявності можливості перетворення (конвертації) однієї структури в іншу і навпаки (виконання так званих вектор-растровихірастр-векторнихперетворень), що у наш час реалізовано у всіх досить потужних ГІС-пакетах. При цьому розв’язання різних задач доцільно виконувати з використанням того способу формалізації просторових даних, який у даному випадку більш ефективний.

Виходячи з їх достоїнств і недоліків, векторні структури рекомендується використовувати для збереження феноменологічно-структурованої інформації (ґрунтові і рослинні ареали, ареали використання земель та ін.), для мережного аналізу, у тому числі транспортних і телефонних мереж, а також для підвищення якості відображення при картографуванні лінійних об’єктів, растрові структури – для швидкого і дешевого накладення карт і просторового аналізу, а також моделювання в тих випадках, коли доводиться працювати з поверхнями (наприклад, топографічними) (Burrough, 1986). Дуже ефективним, зокрема для високоякісного картографування, є поєднання векторного і растрового форматів з використанням векторного формату для збереження і побудови ліній, а растрового – для наповнення (розфарбування) площ.

Ідея вектор-растрового перетворення досить проста: точка заміняється коміркою, лінія – послідовністю комірок, територіальний об’єкт (полігон) – сукупністю комірок із заданим розміром. При цьому укладається угода, наприклад, про те, що при перетворенні ліній у растр значущими стають всі комірки, через які проходить лінія, а при перетворенні полігонів – тільки ті з них, у яких границею полігона відтинається значна частина комірки, як це показано на рис. 4.9.

Принцип конвертації растрових структур просторових даних у векторні також очевидний: зміст кожної комірки зводиться до точки, положення якої відповідає, наприклад, геометричному центру цієї комірки. Однак на практиці реалізація цього принципу ускладнюється "розмитістю" лінійних об’єктів і границь територіальних, наявністю "шумів", особливо при векторизації даних дистанційного зондування чи растрових зображень, отриманих шляхом сканерного введення. У цьому випадку необхідне проведення попередньої обробки растрових зображень з метою “придушення” шумів, "стоншення" лінійних об’єктів і границь територіальних, "скелетизації" зображення.

Слід зазначити також, що існують пропозиції щодо комбінованих растр-векторних представлень просторових даних, які поєднують вигоди растрового і векторного представлень і не потребують вектор-растрового чи растр-векторного перетворення. До таких комбінованих моделей просторових даних відносять матрично-символьні структури, що є узагальненням квадротомічних структур даних івастрове представлення, основною логічною одиницею якого є система, яка поєднує кілька рядків сканування і містить елементи векторного і растрового представлень.