Данные ГИС. Хранение. Форматы
Основой любой геоинформационной системы (ГИС) являются данные. Их особенность в том, что у каждого объекта есть не только описание, но и положение на земной поверхности. От того, как данные организованы, хранятся и в каком формате записаны, зависят возможности анализа, скорость работы и совместимость программ.
Виды данных ГИС
- Пространственные данные описывают положение, форму и размер объектов в выбранной системе координат.
- Атрибутивные (семантические) данные — это характеристики объектов: название, площадь, население, тип покрытия и т. д. Обычно они хранятся в таблицах.
- Метаданные — «данные о данных»: источник, дата создания, масштаб, система координат, точность.
Модели представления пространственных данных
Векторная модель описывает мир с помощью геометрических примитивов: точек (колодцы, здания в мелком масштабе), линий (дороги, реки) и полигонов (участки, озёра, границы). Она компактна, хорошо подходит для объектов с чёткими границами и позволяет строить топологию — отношения смежности, пересечения и связности.
Растровая модель представляет территорию как сетку ячеек (пикселей), каждой из которых присвоено значение: высота, температура, класс землепользования, яркость спутникового снимка. Растр удобен для непрерывных явлений и результатов дистанционного зондирования, но требует больше памяти, а точность определяется размером ячейки.
Третья группа — TIN-модели (нерегулярные триангуляционные сети) и другие поверхностные модели, применяемые для описания рельефа.
Хранение данных
- Файловое хранение. Каждый слой хранится в отдельном файле или наборе файлов. Это просто и переносимо, но затрудняет совместную работу и контроль целостности.
- Базы геоданных. Данные размещаются в реляционной СУБД (PostgreSQL с расширением PostGIS, Oracle Spatial, SQL Server и др.) или в файловых базах геоданных. Они поддерживают многопользовательский доступ, транзакции, индексы и правила целостности.
- Облачные и веб-сервисы. Данные публикуются через стандартные сервисы OGC — WMS, WFS, WMTS — и подключаются к проектам без копирования.
Основные форматы
| Формат | Тип | Особенности |
|---|---|---|
| Shapefile (.shp, .shx, .dbf) | вектор | самый распространённый обменный формат; один тип геометрии на слой; атрибуты в dBase-таблице |
| GeoJSON | вектор | текстовый формат на основе JSON, широко используется в веб-картографии |
| GML, KML | вектор | XML-форматы; GML — стандарт OGC, KML — для отображения в виртуальных глобусах |
| GeoPackage (.gpkg) | вектор и растр | единый файл на основе SQLite, современная замена Shapefile |
| GeoTIFF | растр | TIFF с привязкой к координатам; стандарт для снимков и моделей рельефа |
| DXF, DWG | вектор (САПР) | чертёжные форматы, часто используются при передаче проектной документации |
Системы координат и качество данных
При обмене данными необходимо учитывать систему координат и проекцию. Слои в разных системах нужно приводить к единой, иначе объекты «сдвигаются». Не менее важны полнота и достоверность атрибутов, логическая согласованность геометрии (отсутствие самопересечений, разрывов) и актуальность данных.
Вывод
Выбор модели и формата определяется задачей: для обмена и публикации чаще используют GeoJSON и GeoPackage, для хранения больших массивов и совместной работы — пространственные СУБД, для снимков и рельефа — GeoTIFF. Знание свойств форматов помогает избежать потери информации при преобразовании данных.