Векторні формати зображення лінійних відрізків, що прийняті в гіс , – іdrisi (a) та arc /info (б).

У першому випадку це робиться шляхом розташування слідом за ідентифікатором цілого числа, що показує кількість координатних пар (5), у другому – лінійні відрізки відокремлюються один від одного міткою (наприклад, END). Запис лінійного об'єкта (дуги, нитки, сегмента) може містити також позиції для семантичних атрибутів. Описаний формат зображення лінійних об'єктів (лінійних мереж або меж контурних об'єктів) має назву спагетті, оскільки не містить апарату опису топологічних відношень між лінійними об'єктами і їх елементами, які можуть відповідати, наприклад, вказуванню співпідпорядкування "головна ріка – притока" у лінійних мережах або вказуванню приналежності лінійних відрізків до контурів, що описуються ними.

Векторні топологічні подання зобов’язані своїм походженням задачі опису контурних об’єктів. У найпростішому випадку кожний іменований контур (зі своїм ідентифікатором) записується парами координат, що утворюють його межу лінійних відрізків у вибраній послідовності (наприклад, за годинниковою стрілкою). Кожний лінійний відрізок між двома вузловими точками буде описаний двічі: за і проти годинникової стрілки. Такий спосіб подання контурних об'єктів у вигляді полігонів, що складені відрізками прямих, тобто теж векторний нетопологічний, застосовують на практиці у недорогих програмних засобах ГІС, які не передбачають підтримку векторних топологічних зображень і їх обробку. Векторний нетопологічний формат однак, не ефективний з точки зору об'ємів даних, що зберігаються, і особливо, щодо можливостей їх обробки з використанням широкого комплексу аналітичних операцій ГІС.

У практиці ГІС застосовується тому інший підхід – лінійно-вузлове топологічне подання, при якому контурні об'єкти описуються множиною (трьох) елементів циклічних мереж: вузлів (node), дуг (аrc) і власне полігонів (poligon). Між цими об'єктами встановлені деякі типологічні відношення, необхідним елементом яких повинен бути зв'язок імен полігонів і дуг (рис. 4).

Рис. 4. Лінійно-вузлове векторно-топологічне подання:

Вузли –1,2,3,6,8,10,11,12,13

Проміжні точки лінійних сегментів (дуг): 4,5,7,9,14,15: дуги: 1-2, 2-3, 3-6, 6-8, 8-1, 8-6, 6-10, 10-11, 11-8, 3-12, 12-10, 10-6, 6-3, 13-14, 14-15, 15-13:

полігони: А, В, С, Д (Е – зовнішній по відношенню до всіх полігонів).

Полігон Д – це анклав, або острів, для опису якого вводиться фіктивний вузол 13

Растрові зображення

Ранні реалізації ГІС (60-70-ті рр. ХХ ст.) орієнтувались переважно на растрові (точніше - чарункові) структури зображення даних, оскільки векторні формати були непопулярні через технічні причини (відсутність або недоступність засобів векторного цифрування картографічних джерел і адекватних їм засобів машинної графіки, використовуваних у той час, в основному, під час експериментів з автоматизованого картографування, і через недостатній розвиток операційних (алгоритмічних) процедур маніпулювання векторними структурами). Основна перевага растрових і чарункових зображень – злиття позиційної і семантичної атрибутики растрового шару в єдиній прямокутній матриці, розташування елементів якої визначається номером їх стовпчика і рядки (при необхідності координати пікселя або центроїда чи будь-якого кута чарунки просторової мережі можна легко визначити), а значення елемента є безпосереднім показником її (матриці) семантичної визначеності. З кожним семантичним значенням або смисловим кодом (у даному випадку - ідентифікатором), окрім того, може бути пов'язаний необмежений по довжині набір атрибутів, кожний з яких можна розгорнути у довільний шар первинних смислових кодів із розмірністю вихідної матриці. Таким чином, стає необов'язковим поділ даних на позиційну і семантичну складові, відпадає необхідність в особливих засобах зберігання і маніпулювання семантикою просторових даних, як це прийнято у векторних системах; істотно спрощуються аналітичні операції, більшість з яких зводяться до попіксельних операцій із "пакетом" растрових шарів. Програмні засоби ГІС растрового типу часто включають апарат під назвою "картографічна алгебра" (невдалий переклад із англ. "map algebra"), аналогічний за мовними засобами матричним операціям у деяких мовах програмування.

Чарункові представлення об'єктів шляхом їх співвіднесення з територіальними регулярними чарунками деяких мереж – прийом, що використовувався в перших геоінформаційних проектах. Він ґрунтується на розділенні території на чарунки правильної геометричної форми (прямокутної, квадратної, трикутної, трапецієподібної або гексагональної) у деякій системі координат (прямокутній, геодезичній, географічній або в умовних координатах карти). При цьому така мережа може будуватись на площині або поверхні кулі чи еліпсоїда з утворенням сферичних трапецій заданого кутового розміру. Розміри чарунок можуть бути різні й визначаються необхідною просторовою роздільною здатністю. При необхідності оперувати різною просторовою роздільною здатністю застосовують системи вкладених одна в одну територіальних чарунок, як це показано на рис. 5.

Рис. 5. Регулярна мережа зображення даних в ГІС для регіонального планування ОК-Ріджа ORMIS (США)

Подібне подання даних на основі регулярних просторових мереж утворює основу цифрової моделі рельєфу Землі – ЕТОРО 5, що містить більше 8 млн. висотних відміток у вузлах регулярної сітки сферичних трапецій із розмірами 5^/ х 5^/ Американського національного стандарту на цифрову модель рельєфу ДЕМ Геологічної зйомки США із поаркушевим зберіганням висотних відміток у вузлах чарунок 30 х 30 м у системі координат кілометрової сітки топографічних карт певної проекції.

Простота машинної реалізації растрових зображень на ЕОМ суперечить другій їх головній особливості – значним затратам машинної пам'яті для їх зберігання (порівняно з векторними поданнями). Тому використовують певні способи стискування (упаковки, компресії) растрових даних, які значно зменшують цей недолік. Найпростіший із них – груповий код або лексикографічний код: фрагмент вихідного растрового шару перетворюється при цьому в ряд пар цілих чисел, причому в кожній парі перше число показує кількість чарунок, а друге – належність чарунки до певної територіальної одиниці (рис. 6).

Рис. 6. Растрове зображення контурів територіальних одиниць і стискування їх за допомогою лексиграфічного коду

Саме така схема стискування даних використана при кодуванні чарунок 10 х 10 кутових мінут для Далекого Сходу у програмі FEMAP. Ступінь стискування вихідної матриці (гр. 7 табл. 1), тобто відношення загального кількості її елементів до довжини масиву кодів, коливається для різних територіальних одиниць від 4 до 14 крат, визначаючись конфігурацією території (співвідношенням загальної кількості і кількості робочих чарунок у межах територіального підблоку) і детальністю районного поділу.

Таблиця 1

Підблоки	Розміри		Кількість чарунок		Довжина коду	Ступінь стиску-вань
	горизонтальні	вертикальні	загальна	робоча
1	2	3	4	5	6	7
Амурська обл.	49	91	4459	1773	500	8,9
Хабаровський край	95	100	9500	4114	968	9,8
Приморський край	37	51	1887	678	436	4,3
Сахалінська обл.	64	89	5696	393	460	12,4
Магаданська обл.	77	277	21329	8135	1568	13,6
Камчатська обл.	84	114	9576	2619	732	13,1

Під довжиною коду тут розуміють кількість елементів (1-2-х розрядних цілих) у відповідному масиві.

Аналогічна схема використовувалась при стискуванні даних у растровій ГІС IDPISI.

Принцип групового кодування досить поширений, однак не належить до найбільш ефективних. Значно більшу результативність дає спосіб квадратомічного дерева або квадродерева (рис. 8). У квадратомічних структурах, що розбивають територію або зображення на вкладені чарунки, досягається значна економія об'ємів, необхідних для зберігання растрових даних, при цьому скорочується час доступу до елементів опису просторових об'єктів. Остання особливість використовуються і при зображенні у вигляді квадратомічного дерева не тільки растрових, але й векторних структур. Для подання трьохвимірних зображень використовується аналогічна методика побудови октотомічних дерев. Зображення трьохвимірних об'єктів можуть будуватися на перерахованих вище векторних або растрових форматах шляхом векторного опису горизонталей або інших ізоліній, що являють собою поле рельєфу, або у вигляді впорядкованої сукупності висотних відміток у вузлах решітки. Окрім цього, використовуються також трикутні нерегулярні мережі, наприклад, у ГІС ADC/INFO в модулі цифрового моделювання рельєфу. У цьому випадку до вузлів трикутної мережі, що будується на множині точок висотних відміток з їх координатами Х; У; Z і утворюваних ними трикутникам та ребрам трикутників, належать у подальшому всі вихідні і похідні атрибути цифрової моделі рельєфу.

Рис. 8. Зображення контура (а) у вигляді вкладених один в одного квадратних блоків (б) і похідного квадратомічного дерева (в), на кожному з рівнів якого вказується (заштрихованим і незаштрихованим квадратом) приналежність або неприналежність об’єктів даного рівня контурові а.

Окрім векторних і растрових структур, існують ще гібридні моделі, наприклад “вастерні моделі”, що поєднують обидві структури, а також квадратомічне дерево і фрейми, про які буде розказано пізніше. Програмні засоби ГІС підтримують одну або кілька структур зображення просторових даних.

Необхідність поєднання в одному програмному засобі можливостей оперування растровими і векторними зображеннями, передбачаючи підтримку обох моделей, зобов’язує мати засоби конвертування даних з одного формату в інший, які реалізує апарат растрово-векторних і векторно-растровим перетворень.

Формати і стандарти зображення просторових даних в ГІС. Конкретні реалізації різноманітних структур даних зумовлюють існування багатьох форматів зображення, що використовуються у програмних засобах ГІС. Частина форматів, підтримуваних конвертерами комерційних програмних засобів ГІС, не являється власне «геоінформаційними» або «картографічними», обслуговуючи зв’язки із зовнішніми графічними середовищами типу векторних систем автоматизованого проектування або растрових графічних редакторів, чи інструментальними засобами введення і виведення. Інші формати розроблені спеціально для середовищ програмних засобів ГІС, часто будучи національними стандартами на цифрові подання просторових даних (формати DLG Геологічної зйомки США). Різноманітність форматів змушує розробників ГІС включати в їх програмне забезпечення модулі, що обслуговують операції конвертування даних для зв’язку їх пакетів із зовнішніми інформаційними середовищами.