Форматы геоданных. Краткий обзор

Какие бывают форматы геоданных? 

Принципиально можно выделить векторные и растровые форматы геоданных. В своей работе архитектор чаще будет сталкиваться именно с векторными форматами.

Векторные форматы данных

В контексте ГИС векторные форматы данных (или по сути – векторные модели хранения данных) являются одним из способов отображения объектов реального мира.

Набор файлов полигонов зданий для shp-формата

Практически любые объекты природного ландшафта или города могут быть представлены как точки, линии или полигоны.

Именно такие простейшие геометрические объекты, снабженные атрибутивной информацией, хранятся как векторные данные. Наверное, самым распространенным элементом города, который описывают в векторном формате, является застройка.

При работе с QGIS мы чаще всего будем использовать традиционный (можно сказать устаревший) формат векторных геоданных *.shp.
Формат *.shp состоит из набора одноименных файлов, которые описывают геометрию объектов, хранят их уникальные идентификаторы, табличные данные, информацию о системе координат.

*.shp - информация о геометрических объектах
*.dbf - атрибутивная информация геометрических объектов
*.shx - индексный файл связи *.shp и *.dbf
*.sbn, *.sbx - файлы пространственных индексов
*.cpg - информация о кодировке
*.prj - информация о пространственной привязке

Если один из файлов набора будет утерян, данные могут быть повреждены.
NB: необходимо учитывать и ограничения shp-формата. См подробнее Особенности геообработки с выходными данными в формате шейп-файла

Существует множество и других векторных форматов: *.mid/mif, *.tab, *.kml, *.geojson, *.gdb и др.
В интернете очень часто встречается формат *.geojson, тогда как в сфере отечественного градостроительного проектирования популярен *.tab, используемый в ГИС Mapinfo.

При работе с .*geojson нужно помнить о том, что при вычислениях разные типы геометрий в одном файле могут приводить к ошибкам.

Набирает популярность формат Geopackage *.gkpg, приходящий на смену shp. Намного быстрее справляется с большими объемами данных, чем *.geojson. Внутри файла можно хранить сразу несколько типов геометрии, стили и даже проекты QGIS.

Текстовые форматы данных

Пример импортированных в Excel данных по входам метро (источник - data.mos.ru)

Текстовые табличные данные очень часто встречаются на порталах открытых данных. Таблицы можно размещать на карте в виде точек, если есть у каждого объекта есть колонка с координатами. Намного реже в текстовом формате встречаются полигоны (пример формата WKT). Иногда достаточно даже адреса, чтобы расположить объект на карте автоматически. Например, можно применить алгоритмы геокодирования для списка каких-либо объектов с адресами. Геокодирование постоянно используется при поиске объектов на Google Картах или Яндекс-картах.

Обрабатывать такой тип данных можно и в Microsoft Excel. Для этого нужно импортировать их в редактор, а потом экспортировать в формат *.csv, или *.txt.

Наиболее распространенные форматы – *.csv, *.txt.

Растровые форматы данных

Растровые форматы данных используют в тех случаях, когда информация носит непрерывный характер. Растровые форматы (или модели) данных – это матрицы пикселей, где в каждой ячейке хранится одно или несколько числовых значений. Зачастую растровыми данными оказываются либо снимки из космоса (т.н. данные дистанционного зондирования Земли - ДЗЗ), либо результаты таких вычислений, как интерполяция.

Обычное растровое изображение, которое мы привыкли редактировать в Adobe Photoshop, - также является примером растровых данных, но это изображение не имеет географической привязки, т.е. точного положения на поверхности Земли.

Так же, как и Adobe Photoshop, по растровым данным можно выполнять операции, подобные различным фильтрам.

Распространенные форматы растровых данных – *.geotiff, *.tif, *.jpeg, *.ecw и тд.

Пример растровых данных по рельефу Ярославля (ASTER GDEM).

Наиболее распространенные типы растровых данных, с которыми может столкнуться архитектор, являются космоснимки (то, что можно увидеть на картах Google, или Яндекс-картах) и цифровые модели рельефа (ЦМР) или цифровые модели высот (ЦМВ).

Подробнее о растровых данных см. Растровые геоданные: краткое введение

TIN-модели данных

Треугольная нерегулярная сеть чаще всего используется для описания рельефа. Источник

Существует еще один тип векторных форматов данных – TIN-поверхность. Чаще всего такой формат используют для описания поверхностей и ее высот, и это тоже один из вариантов ЦМР. В отличие от растрового формата, где все ячейки расположены по регулярной сетке, TIN – т.е. triangular irregular network – представляет собой, как следует из названия, треугольную нерегулярную сеть. Чаще встречается в программных продуктах типа Civil 3D, Topomatic и др.

В настоящем пособии работа с таким типом данных не рассматривается.

3D-форматы данных

Несмотря на то, что практически все данные можно визуализировать в трехмерном пространстве (яркие примеры – визуализация ЦМР, или экструдированные полигоны), в области ГИС стоит выделить отдельный тип трехмерных данных. Этот тип данных наиболее близок к знакомым архитектору полигональным моделям в 3ds Max, или SketchUp.

Пример объекта Multipatch, ESRI. Источник

Multipatch – трехмерный формат, используется только в продуктах ESRI. Помимо информации о вершинах, ребрах и гранях, атрибутивных данных, также есть возможность сохранять информацию о текстурах.

CityGML (*.xml) – трехмерный открытый формат для описания моделей городской застройки. По своей структуре формат ближе к технологии информационного моделирования зданий (BIM).

*kml – формат хранения геоданных, принадлежащий компании Google и ставший международным стандартом. Позволяет подключать ссылку на трехмерную модель.