Các mơ hình dữ liệu
2.3.2. Cấu trúc dữ liệu raster
Từ “raster” bắt nguồn từ tiếng đức và thường được dùng như một thuật ngữ để mô tả một hệ thống biểu diễn ảnh trong đó ảnh bao gồm các ô nhỏ, đồng nhất ở bên trong được sắp xếp thành một lưới.
Ta có thể tạo ra một mơ hình dữ liệu raster bằng cách chồng một lớp đều hay không đều lên trên các đối tượng địa lý hay nói cách khác ta có thể biểu diễn thế giới thực bằng các lưới có độ phân giải khác nhau.
n n - -
Có nhiều lưới đều như lưới lục giác, tam giác và ơ vng trong đó lưới ơ vng được dùng phổ biến nhất. Trong GIS, mơ hình raster thường được dùng để chỉ một lưới các ô vng đều có các giá trị thuộc tính độc lập.
Khác với mơ hình vector, mơ hình dữ liệu raster có các đặc điểm sau: Không gian được chia thành các ô.
Vị trí của các đối tượng địa lý được xác định bởi vị trí dịng và cột của các ơ mà chúng chiếm đóng.
độ phân giải khơng gian được quyết định bởi kích thước ơ. Ơ hay pixel là đơn vị cơ sở trong mơ hình raster.
Mơ hình dữ liệu raster giống một bức ảnh hơn là một bản đồ. Nếu nhìn vào một bức ảnh qua kính phóng đại, ta sẽ thấy nó được tạo bởi một loạt các chấm điểm có màu hay xám độ khác nhau. Mơ hình dữ liệu raster cũng như vậy; nó là một lưới đều đặn các chấm điểm (gọi là các ô hay pixel) được điền bằng các giá trị. Dùng mơ hình dữ liệu raster, Trái đất được xem như một bề mặt liên tục.
Pixel Giá trị của
Pixel 12 14 17 24 32 34 10 18 21 35 38 46 25 15 17 27 40 43 18 16 18 24 29 39 14 16 20 20 27 36
Có ba cách để giải đoán một chấm điểm trong ảnh. Cách thứ nhất là phân loại mỗi chấm điểm như là thuộc cái gì đó; một nhóm các pixel được phân loại tương tự trở thành một đối tượng. Cách thứ hai là chỉ việc đo giá trị màu hay xám độ của nó. Cách thứ ba là xác định pixel tương đối so với một điểm quy chiếu, như mực nước biển trung bình đối với độ cao.
Trong mơ hình dữ liệu raster, mỗi vị trí được biểu diễn như một ô. Ma trận các ô được tổ chức thành dòng và cột, được gọi là lưới (Grid). Các giá trị ô là các số biểu diễn dữ liệu danh định như các lớp sử dụng đất, các số đo cường độ ánh sáng hay các số đo tương đối.
Hình 2.3: Minh họa cho dữ liệu raster có độ phân giải khác nhau
độ phân giải là khả năng hiển thị đối tượng dưới dạng dữ liệu raster. độ phân giải phụ thuộc vào kích thước của pixel. Kích thước của pixel càng nhỏ thì độ phân giải càng cao, đối tượng được hiển thị càng trung thực. Trong các hình trên, độ phân giải thay đổi theo kích thước của pixel cũng như số lượng pixel trong ảnh.
Lưu trữ pixel
Giống như mơ hình dữ liệu vector, mơ hình dữ liệu raster có thể biểu diễn được các đối tượng điểm, đường, vùng. Một điểm được biểu diễn như một giá trị trong ô độc nhất, một đường như một loạt các ô kết nối mô tả chiều dài, một vùng như một nhóm các ơ kết nối mơ tả hình dạng.
độ chính xác của bản đồ phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ. Trong mơ hình dữ liệu raster, độ phân giải và độ chính xác phụ thuộc vào cùng thế giới thực được biểu diễn bởi mỗi ô lưới. Vùng biểu diễn càng rộng, độ phân giải của dữ liệu càng thấp. Vùng được phủ càng nhỏ, độ phân giải càng lớn và các đối tượng càng được biễu diễn chính xác.
Do mơ hình dữ liệu raster là một lưới đều nên các quan hệ không gian không được thể hiện rõ. Do vậy, không yêu cầu phải lưu trữ một cách rõ ràng các quan hệ khơng gian như đối với mơ hình dữ liệu vector.
để ý rằng trong một lưới, mỗi ơ có 8 ơ láng giềng, 4 ở ngồi góc và 4 ở các bên (trừ các ô ở các mép ngồi). Các ơ được nhận biết bởi vị trí của chúng ở trong lưới.
n
-
Pixel 1 Pixel 2 Pixel 6
Pixel 7
Pixel 30
* Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu raster:
Cấu trúc đơn giản, đồng nhất.
n
-
Số thứ tự Pixel Giá trị Pixel
1 12 2 14 3 17 … 15 17 … 29 27 30 36
Dễ chồng ghép bản đồ với các dữ liệu viễn thám.
Dễ phân tích khơng gian, đặc biệt là khơng gian liên tục. Dễ mơ hình hóa.
* Nhược điểm của cấu trúc dữ liệu raster:
Cần nhiều bộ nhớ.
Khi giảm độ phân giải để giảm khối lượng dữ liệu sẽ làm giảm độ chính xác hay làm mất thơng tin.
Khó biểu diễn các mối quan hệ không gian. Khơng thích hợp với phân tích mạng.
đồ họa không đẹp.