Размер ячеек растровых данных

Степень детализации (пространственных объектов/явлений) растра часто зависит от размера ячейки (пикселов), или пространственного разрешения, растра. Ячейка должна быть достаточно мала для отображения мелких деталей, но при этом достаточно велика, чтобы хранение и компьютерный анализ были эффективны. Большое число пространственных объектов, более мелкие пространственные объекты или объекты с большей детальностью в экстентах пространственных объектов, могут быть представлены растром с меньшим размером ячеек. Однако, больше не всегда означает лучше. Чем меньше размер ячейки, тем больше размер набора растровых данных, отображающего данную поверхность; поэтому для его хранения требуется больший объем дискового пространства, что увеличивает и время обработки.

Более подробно об отображении пространственного разрешения растра в ArcMap

Выбор подходящего размера ячейки не всегда прост. Вы должны соблюсти баланс между пространственным разрешением, которое требуется для вашей задачи и возможностями хранения, скорости отображения и обработки. По существу, в ГИС результаты будут иметь точность наименее точного набора данных. Если вы используете классифицированный набор данных, полученный из снимка Landsat 30-метрового разрешения, то не нужно создавать цифровую модель рельефа (DEM) или другие служебные данные в высоком разрешении (например 10 метров). Чем более однородным является район относительно критических переменных, таких как топография или землепользование, тем больше может быть размер ячейки без снижения точности.

Определение подходящего размера ячейки на этапе планирования ГИС задачи так же важно, как и подбор необходимых наборов данных. Размер ячейки растрового набора данных всегда можно увеличить; однако, вы не сможете улучшить детализацию с помощью перекодировки растра, чтобы иметь меньший размер ячейки. В зависимости от планов по дальнейшему использованию данных, вы можете сохранить копию с минимальным, наиболее точным, размером ячейки, и в то же время увеличить размер ячейки в рабочей версии до размера, используемого в наименее точном наборе данных. Это увеличит скорость анализа данных.

При выборе размера ячейки следует учитывать следующие факторы:

• Пространственное разрешение входных данных
• Применение данных и их анализ
• Размер итоговой базы данных в сравнении с дисковым пространством
• Желаемое время реакции

Типы разрешения

При работе с растровыми данными вы можете столкнуться с четырьмя типами разрешения: пространственное разрешение, спектральное разрешение, временное разрешение и радиометрическое разрешение.

В ГИС, вам чаще всего придется сталкиваться с пространственным разрешением набора растровых данных, особенно при отображении или сравнении растровых данных с другими типами данных, такими как векторные. В этом случае, разрешение означает размер ячейки (область поверхности земли, представленная одной ячейкой). Более высокое пространственное разрешение подразумевает большее количество ячеек на единицу площади; на рисунке слева показано изображение с более высоким пространственным разрешением, чем справа.

Спектральное разрешение описывает способность сенсора различать интервал длин волн электромагнитного спектра. Чем выше спектральное разрешение, тем уже диапазон длин волн для определенного канала. Например, одноканальный аэрофотоснимок, выполненный в градациях серого, содержит записи о длинах волн распространяющихся на большую часть видимой части электромагнитного спектра; поэтому, он имеет низкое спектральное разрешение. Цветное изображение (трехканальное), как правило, содержит данные о длинах волн трёх меньших частях видимой части электромагнитного спектра — красной, зеленой и синей частях. Поэтому каждый канал цветного изображения имеет более высокое спектральное разрешение, чем единственный канал изображения в градациях серого. Современные мульти- и гиперспектральные сенсоры собирают данные по нескольким сотням очень узких спектральных полос всех частей электромагнитного спектра, в результате, полученные данные имеют очень высокое спектральное разрешение.

Временное разрешение означает частоту, с которой снимки захватываются сенсором с одного и того же участка земной поверхности, иначе определяемую термином период повторного визита, который употребляется чаще по отношению к сенсорам спутников. Поэтому сенсор, который снимает данные один раз в неделю, имеет более высокое временное разрешение, чем сенсор, снимающий данные раз в месяц.

Радиометрическое разрешение описывает способность сенсора различать объекты одной части электромагнитного спектра; синоним числа уровней для каждого канала. Например, ширина канала Landsat обычно 8 бит, IKONOS - 11 бит; т.е., данные IKONOS имеют более высокое радиометрическое разрешение.

Пространственное разрешение и масштаб

Пространственное разрешение относится к размеру ячейки, представляющей покрываемый ею участок поверхности земли. Поэтому, если участок отображается ячейкой размером 5 x 5 метров, разрешение составляет 5 метров. Чем выше разрешение растра, тем меньше размер ячейки, и, следовательно, выше детализация. Обратная ситуация с масштабом. Чем меньше масштаб, тем хуже детализация. Например, ортофотоснимок, отображаемый в масштабе 1:2000, показывает больше деталей (проявляющихся при увеличении масштаба отображения), чем тот же снимок, отображаемый в масштабе 1:24000 (при уменьшении масштаба отображения). Однако, если размер ячейки этого снимка составляет 5 метров, его разрешение останется неизменным, вне зависимости от масштаба отображения, т.к. физический размер ячейки (площадь поверхности земли, отображаемая в одной ячейке) не меняется.

На рисунке ниже, масштаб отображения изображения слева (1:50000) меньше масштаба изображения справа (1:2500); однако, пространственное разрешение (размер ячейки) данных одинаково.

На рисунке ниже, пространственное разрешение данных, использованных для изображения слева, ниже, чем пространственное разрешение, использованное для изображения справа. Это означает, что размер ячейки данных на изображении слева больше, чем размер ячейки на изображении справа; однако, масштаб обоих изображений одинаков.