Rastrová data

Rastrová data (Raster data) jsou strukturována nejčastěji do matice uspořádaných hodnot. Struktura matice je většinou pravidelná mrížka, teoreticky lze použít i hexagonální tvar. Jednotlivé buňky rastrové mapy se nazývají pixely.

../_images/The_use_of_a_raster_data_structure_to_summarize_a_point_pattern.png

Obr. 24 Reprezentace frekvence výskytu fenoménu reálného světa jako rastrová data (zdroj: wikipedia).

Hodnoty jednotlivých rastrových buněk jsou většinou číselné - ať už celočíselné hodnoty (integer) nebo hodnoty s plovoucí desetinnou čárkou (float).

../_images/rast-num.png

Obr. 25 Příklad rastrové mřížky s celočíselnými hodnotami.

../_images/rast-num-float.png

Obr. 26 Příklad rastrové mřížky s hodnotami s plovoucí desetinnou čárkou.

Rastrová data jsou vhodná zejména pro reprezentaci spojitých fenoménů, jako je například:

  • teplota vzduchu a vody,

  • výška nad mořem,

  • geologická data,

  • mapa srážek,

  • hustota povrchového odtoku,

  • letecké a družicové snímkování,

  • …

../_images/slope.png

Obr. 27 Mapa sklonu svahu v České republice jako příklad rastrové reprezentace.

Velikost hrany rastrové buňky určuje tzv. prostorové rozlišení rastrové mapy. Tím je dána polohová přesnost. Rastrová buňka reprezentuje hodnotu, která se nachází v jejím ideálním středu a je platná v celé ploše buňky.

../_images/raster-res.png

Obr. 28 Prostorové rozlišení rastrových dat.

Atributy rastrových dat

Hodnota rastrové buňky může nést informaci sama o sobě (teplota, výška, …) nebo může sloužit jako celočíselný klíč k přidružené informační tabulce, například:

Hodnota pixelu

Význam

1

lehké půdy

2

středně zrnité půdy

3

těžké půdy

Více atributů většinou nelze rastrovým datům přiřazovat.

Úkol

Rastrová data

V programu QGIS zobrazte rastrový soubor dmt100.tif. Použijte nástroj lupy pro zvětšení a zvětšujte mapu, až uvidíte jednotlivé pixely.

Pomocí nástroje identifikace můžete na jednotlivé pixely klikat a zjišťovat tak jejich faktickou hodnotu.

Rastrové formáty

Mezi nejčastěji používané rastrové formáty v GIS patří GeoTIFF a JPEG. Zejména v prostředí webových prohlížečů se pak ještě setkáváme s formáty PNG a GIF. Ty však nejsou pro geografická data příliš vhodná. Programátorská knihovna pro práci s rastrovými daty GDAL obsahuje v tuto chvíli podporu pro 140 rastrových formátů.

Tip

Více informací o knihovně GDAL na školení GeoPython pro pokročilé.

Formát GeoTIFF

GeoTIFF je tvořen v základu standardním formátem TIFF, ke kterému jsou přidána metadata určující jeho prostorové umístění a souřadnicový systém.

Poznámka

Alternativou k formátu GeoTIFF je použití standardního formátu TIFF a tzv. World file - externího souboru, obsahujícím 6 řádků textu:

  • velikost pixelu ve směru osy X

  • rotace okolo osy Y

  • rotace okolo osy X

  • velikost pixelu ve směru osy Y

  • souřadnice X středu levého-horního pixelu

  • souřadnice Y středu levého-horního pixelu

Pokud se soubor worldfile jmenuje stejně jako soubor TIFF a má koncovku tfw, tak jej většina GIS automaticky použijí. Příklad: dmt.tif, dmt.tfw.

Obdobně můžeme worldfile použít pro formáty JPG (.jgw) a někdy PNG.

Některé speciality formátu GeoTIFF

Souřadnicový sytém

Do formátu GeoTIFF lze uložit informaci o souřadnicovém systému

Číselné formáty

Formát GeoTIFF umožňuje uložit data v celočíselné podobě nebo jako čísla s plovoucí desetinnou čárkou.

Interní maska a hodnota NODATA

Do souboru GeoTIFF lze uložit interní masku hodnot, označující místa, která „nemají být vidět“.

GeoTIFF umožňuje nastavit zapsat hodnotu „žádná data“ - buňka s touto hodnotou se jeví jako prázdná.

Přehledové mapy

GeoTIFF umožňuje vytvářet vnitřní přehledové mapky.

Barvy a kanály

Většina prohlížečů se snaží interpretovat data v GeoTIFF jako tři barevné kanály RGB. GeoTIFF umožňuje zapsat více kanálová data (ne pouze 3), s čímž se prohlížečky obrázků smiřují jen těžko. Obsahuje-li soubor GeoTIFF 3 pásma s hodnotami 0-255 (tj. 8bitová data), je výsledek většinou očekávatelný.

Vnitřní komprese

Data ve formátu GeoTIFF mohou být vnitřně komprimována některou z metod či knihoven. Kromě běžného ZIP lze použít např. i kompresi JPEG. Výsledný rastrový soubor je pak fyzicky menší, než když bysme se pokoušeli soubor bez vnitřní komprese zkomprimovat externím algoritmem. Více na toto téma píše např. Paul Ramsey ve svém blogu.

Optimalizace pro web

Existuje speciální varianta GeoTIFFu - Cogeo - Cloud Optimized GeoTIFF, který je upraven pro rychlejší hostování dat na HTTP serveru. Takto uložený GeoTIFF umožní pomocí protokolu HTTP GET vráti ze serveru na klienta pouze určitou část dat.