Signup for GEOCEN Newsletter here...Print?Tell a friend about this page...

Introduktion til

Geografiske Informations Systemer

(GIS)

- To forskellige slags kort. Raster eller vektor?

 

Der findes indenfor den digitale kortverden principielt to forskellige slags kort, nemlig kort baseret på vektordata og kort baseret på rasterdata.
For overskuelighedens skyld kan kortenes karakteristika sammenfattes på følgende måde:

 

Vektordata

(tabeldata + symbolisering/kartografi)

Rasterdata

(en georefereret billedfil eller en matrix med X-, Y- og Z-værdier)

Det "levende" kort: Det "døde" kort:
Mulighed for at redigere kortet. Ingen eller ringe  mulighed for at redigere kortet.
Mulighed for at ændre layout på kortet. Fast layout og kartografi for fotos og scannede kort.
Zoom / Skalerbart kort. Data er ikke skalerbare. (fast cellestørrelse ~ rummelig opløsning)
Mulighed for ikke at visualisere alle objekter samtidigt. Alle objekter visualiseres hele tiden.
Tekster kan antage varierende størrelser afhængig af skala. Alle tekster på scannede kort vises ens hele tiden.

 

Vektordata er tabulære data, dvs. at når de ikke fortolkes af et GIS-værktøj eller en "kortmotor" vil se nogenlunde således ud:

Eks. på VMap level 1 vektordata for det sydlige Sverige - her er del af grænsen/kystlinien...

Det er vanskeligt, at visualisere vektorkorts fordele v.hj.a. en Internet browser; den flydende skaléring og muligheden for interaktivitet mellem det digitale kort og brugeren etc. Men hvad selve kvaliteten angår, kan du klikke her for at set et eksempel på vektordata (Skærmdumps af et udtræk fra TOP10DK databasen (1:10.000), visualiseret i et GIS - værktøj og med en hastigt opsat kartografi)

Hvis kortet skal opdateres, skal der blot ændres i den pågældende post i tabellen. Da et vektorkort ofte består af mange lag, er det muligt at opdatere en delmængde af det samlede kort, nemlig kun det lag hvori der er rettet én eller flere poster. I praksis betyder denne mulighed for at opdatere "+/-" data, at det vil være hurtigt at downloade et opdateret datasæt - selv med en ret begrænset båndbredde.

På eksemplet er det er tydeligt at se, at der ikke er de samme pixelproblemer i de udvalgte skalagengivelser. (1:100.000 - 1:500) som på raterkortet. Ligeledes er det tydeligt at farverne står rene og klare med skarp afgrænsning mod hinanden.

 


 

Rasterdata er matrix-data, hvilket betyder, at alle celler/pixels (Picture Elements) har samme størrelse, hvilket igen vil sige, at de har samme rummelige opløsning. Det betyder således, at hvis én celle har en rummelig opløsning på 50 x 50 meter, så har alle cellerne i matrixen en cellestørrelse på 50 x 50 m. På rasterbilleder betyder en rummelig opløsning på 15 m, at hver pixel i billedet svarer til 15 x 15 meter i den virkelige verden.

Rasterdata er ikke nødvendigvis en billedfil; der kan også være tale om en matrix med højdeværdier. Denne type data laves ved at hver celle (X/Y-koordinat) indeholder en værdi; en højde- eller Z-værdi. Denne type rasterdata (DEM ~ Digital Elevation Model) er ofte en slags tekstfiler med adskilte X-, Y- og Z-værdier, som GIS-programmerne kan læse og visualisere på forskellige måder.

Rasterbilleder er bitmaps, dvs. den skærm, som billedet vises på, er opdelt i et "koordinatsystem" og hver eneste pixel (Picture Element) er givet en X/Y-koordinat på skærmen startende fra øverste venstre hjørne  værdi (0,0) og med nederste højre hjørnes koordinat afhængig af skærmens opløsning. F.eks. VGA = (640,480), SVGA = (800,600) eller XGA = (1024, 768).

Herudover indeholder bitmap´en informationer og hver enkelt pixels farveværdi (eller rettere lysstyrken af den røde, den blå og den grønne "elektronkanon" på billedrøret ~ den grønne transistor på din ThinFilmTransistor-skærm) Denne Rød/Grøn/Blå (RGB) farvedybde angives i bit ( = binary digit), således, at den mindste værdi er 1 bit ( = Sort/hvid).

Almindelige farvedybder er

  • 1 bit  ( = Sort/hvid eller monochrom)

  • 4 bit  ( = 16 farver, VGA),

  • 8 bit  ( = 256 farver, SVGA-standarden),

  • 12 bit ( = 4096 farver, almindeligt for håndholdte computere),

  • 16 bit ( = 65.536 farver, i Windows ofte kaldet "Mange farver"),

  • 24 bit ( = 16,7 mill. farver) eller

  • 32 bit ( = 4,3 mia. farver, 24/32 bit kaldes i Windows ofte True Color eller "Ægte farver)

Det er indlysende at jo større farvedybde (flere farve) jo større datamængde. Tilsvarende vil en højere opløsning af billedet, dvs. et finere "koordinatsystem", jo større datamængde.

Men det er ikke kun den rummelige opløsning, som har betydning for rasterdatas informationer: Et rasterbillede kan indeholde flere farvebånd end blot et rød, et blåt og et grønt bånd. Man kan også fotografere bånd, som ligger udenfor det synlige spekter, f.eks. ultraviolette eller infrarøde bånd - men det er kun muligt at visualisere tre bånd ad gangen.

Da et kartograferet rasterkortet, se nedestående - er én større sammenhængende fil (eller en hel række sammenhængende filer) vil en opdatering af rasterkortet kræve, at hele filen erstattes med den opdaterede fil. Så sammenlignet med vektorkort er det langt vanskeligere, at opdatere et rasterdatasæt end et tilsvarende vektordatasæt - dels fordi selve redigeringen af rasterkortbilledet er forbundet med en del vanskeligheder, dels fordi hele filen efterfølgende skal leveres til brugeren. Det vil derfor ofte kræve en betragtelig båndbredde, at opnå acceptable download-tider på større rasterdatasæt. 

Et eksempel på rasterdata kunne være nedenstående kort med et georefereret luftfoto lagt ovenpå.

Klik for at 6 x zoom ind....

Som det ses af den indsatte grafik, så er kortet forholdsvis let læseligt - selv i denne relativt højkomprimerede version - med man aner alligevel, at der er tale om en række pixels og at disse pixels "flyder ud" i hinanden. De små tekster kan også være ganske vanskelige at læse.

Endnu tydeligere bliver det når man zoomer 6 gange ind på kortet. Så bliver resultatet som billedet her.

På det forstørrede kortudsnit ser man tydeligt hver enkelt pixel og hvorledes denne pixel flyder sammen med de omliggende pixels. Ligeledes er den tabsgivende kompressionsalgoritme nu meget tydelig: Kortet kommer til at fremstå med nogle grimme udflydende firkantede strukturer hvori de indeholdte pixels antager en middelværdi af farvedybden. Denne opbygning af kortet medfører også, at rasterbilleddata har et meget lille spænd i målestok: Hvis man viser kortet formindsket/forstørret med en faktor svarende til mindre end 75% og mere end 150% bliver kvaliteten væsentligt forringet. Går man meget under 50% eller over 200% bliver kortet simpelthen ulæseligt. 


Der burde nu efter du har læst denne introduktion til vektor- og rasterdata ikke være tvivl i dit sind om, at vektordata på mange måder er rasterdata langt overlegne m.h.t. anvendelsesmuligheder, vedligeholdelse og skærmkvalitet. Den eneste reelle ulempe ved vektorkort er da også kun deres pris/tilgængelighed: Langt de fleste vektordata er jo møjsommeligt digitaliseret ud fra diverse rasterprodukter (fly/satellit fotos eller scannede papirkort). Men rasterdata har bestemt også deres force: Da alle celler har samme størrelse og alle celler kan have tilknyttet en talværdi (positivt eller negativt komma- eller heltal) så kan man regne på disse tal: Ved at "lægge flere rasterlag oven på hinanden" bliver det muligt at skabe helt nye talværdier, som så igen kan visualiseret. Denne teknik, som er særdeles anvendelig til beslutningsstøtte, kaldes rasteranalyse.

Ved Militærgeografisk Afdeling tilstræber vi, at levere vektordata til Hærens operative brugere i "Shape" - formatet (.shp). Shape-formatet er en filsamling, som bl.a. indeholder tabulære data (vektordata).
Men Militærgeografisk Afdeling skal også kunne levere rasterdata (i en lang række forskellige formater), da vi ofte ikke råder over vektordata med den ønskede kvalitet - dette gælder specielt når vi understøtter opgaver i udlandet.


Denne intro er sidst opdateret 15. januar 2012
af
Anders T. Nielsen