RASTER

ราสเตอร์

          โครงสร้างแบบราสเตอร์ เป็นโครงสร้างอีกแบบหนึ่ง ที่ใช้จัดเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่ในรูปของกริด(grid) ซึ่งมีองค์ประกอบเป็น Cell แต่ละ Cell จะมีตัวเลขกำกับ (รูปที่ 6) โดยตัวเลขเหล่านี้อาจจะเป็น Class ID ของข้อมูลเชิงพื้นที่หรือเป็นค่าจริงของข้อมูลเชิงอรรถ ณ ตำแหน่งนั้นก็ได้ เช่น ค่าอุณหภูมิ

รูปที่ 6 โครงสร้างข้อมูลเชิงพื้นที่แบบราสเตอร์ในแบบ (a) entity model ; (b) cell values ; (c) file sturcture (Hey wood et al.,2002)

           ความหยาบละเอียดของข้อมูล (resolution) ขึ้นอยู่กับขนาดของ cell ข้อมูลที่เป็นจุดหนึ่งจุดแทนได้ด้วย cell หนึ่ง cell ข้อมูลที่เป็นเส้นแทนได้ด้วย cells ต่างๆ ที่ต่อเนื่องกัน ส่วนข้อมูลที่เป็นรูปปิดจะแทนได้ด้วยกลุ่มของ cell ดังนั้นจะเห็นได้ว่ายิ่ง cell มีขนาดเล็ก ข้อมูลจะมีรายละเอียดสมจริงมากขึ้น แต่จำนวน cell ทั้งหมดในพื้นที่ศึกษาจะมีจำนวนมากขึ้นเป็นทวีคูณ รูปที่ 7 เปรียบเทียบระหว่างข้อมูลจริงที่จัดเก็บด้วยโครงสร้างแบบราสเตอร์และเวกเตอร์เมื่อขนาดของ cell เปลี่ยนไป

รูปที่ 7 การจัดเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่ด้วยโครงสร้างแบบราสเตอร์และเวกเตอร์เมื่อขนาดของ cell เปลี่ยนไป (Heywood,et al.,2002)

          การบันทึกข้อมูลเชิงพื้นที่ที่มีโครงสร้างแบบราสเตอร์ จะมีการจัดเก็บเป็นแฟ้มข้อมูลที่มีจำนวนแถวและสดมภ์กำกับ เมื่อมีการเรียกใช้ เช่น การเรียกแสดง คอมพิวเตอร์จะรู้ว่าข้อมูลมีทั้งหมดกี่แถวและในแถวหนึ่งมีกี่ cell ตัวเลขประจำ cell อาจเป็นตัวเลขหรือตัวอักษรประจำ class ของการจำแนกข้อมูล เช่น เป็นเลข 2 สำหรับ class ที่ 2 ของข้อมูลการใช้ที่ดินซึ่งหมายถึงพื้นที่ที่ใช้ในการทำการเกษตร หรืออาจเป็นค่าตัวเลขของข้อมูลจริงที่ใช้ในการคำนวณได้ เช่น ค่าความสูง ความดัน และปริมาณน้ำฝน เป็นต้น นอกจากนี้แต่ละ cell จะมีค่าพิกัด xy กำกับอีกด้วย การบันทึกข้อมูลที่มีโครงสร้างแบบนี้จะต้องใช้เนื้อที่ในการเก็บค่อนข้างมาก จึงนิยมจัดเก็บแบบมีการบีบอัดข้อมูล(data compression) ซึ่งทำได้หลายวิธีดังแสดงในรูปที่ 8

รูปที่ 8 การจัดเก็บข้อมูลที่มีโครงสร้างแบบราสเตอร์ด้วยวิธีการบีบอัดแบบต่างๆ (Aronoff, 1989, p.169)

          การเลือกใช้วิธีการบีบอัด จะได้ผลมากน้อยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของชั้นข้อมูลว่ามีความแปรเปลี่ยนหลากหลายในแต่ละแถวและระหว่างแถวเป็นอย่างไร ในกรณีที่ข้อมูลมีการแปรเปลี่ยนหลากหลายมากวิธีการบีบอัดจะไม่ให้ผลเท่าที่ควร

         การเปรียบเทียบโครงสร้างข้อมูลแบบเวกเตอร์และราสเตอร์
   โครงสร้างข้อมูลแบบเวกเตอร์และราสเตอร์ทั้งสองประเภทนี้ มีทั้งข้อดีและข้อจำกัดที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การนำไปใช้งานความพร้อมทั้งด้านฮาร์ดแวร์ ซอฟท์แวร์ ความซับซ้อนของโครงสร้าง ความถนัดของผู้ใช้งานและผลผลิตในรูปแบบดิจิทัลและสิ่งพิมพ์ที่ต้องการสามารถสรุปได้ดังแสดงในตาราง

เปรียบเทียบข้อได้เปรียบและข้อจำกัดของโครงสร้างข้อมูลแบบเวกเตอร์และราสเตอร์

          การแปลงโครงสร้างระหว่างเวกเตอร์และราสเตอร์
   การแปลงข้อมูลที่มีโครงสร้างเวกเตอร์ไปเป็นแบบราสเตอร์ จะใช้สมการแสดงดังข้างล่างนี้

           ค่า X , Xmin และ Xmax หมายถึง ค่าพิกัด X ที่ต้องการแปลง ค่าพิกัด X ที่มีค่าน้อยที่สุดและมากที่สุดในพื้นที่ศึกษาตามลำดับ

           ค่า Y , Ymin และ Ymax หมายถึง ค่าพิกัด Y ที่ต้องการแปลง ค่าพิกัด Y ที่มีค่าน้อยที่สุดและมากที่สุดในพื้นที่ศึกษาตามลำดับ

           N และ M หมายถึง จำนวนสดมภ์และจำนวนแถวทั้งหมดตามที่ต้องการในพื้นที่ศึกษา ในการแปลงโครงสร้างข้อมูลกำหนดรายละเอียดของข้อมูล(resolution)ที่มีโครงสร้างราสเตอร์จะมีผลต่อความถูกต้องอย่างมาก ดังแสดงในรูปที่ 9

รูปที่ 9 การแปลงโครงสร้างข้อมูลเชิงพื้นที่จากเวกเตอร์ไปเป็นราสเตอร์(A) จากราสเตอร์ไปเป็นเวกเตอร์(B) และตัวอย่างความผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นได้จากการแปลงโครงสร้าง(C)

(Bernhardsen,2002,p.85)

ขอบคุณสาระดีๆ : : http://geoinformatics.sut.ac.th/sut/vichagan/Introduction_GIS_word/%E0%B8%9A%E0%B8%97%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%885.pdf

VECTOR

เวกเตอร์

          โครงสร้างการจัดเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่แบบเวกเตอร์ เป็นโครงสร้างที่มีการเข้ารหัสที่เริ่มจากข้อมูลจุดที่ประกอบด้วยค่า x และ y ซึ่งเป็นค่าพิกัดตำแหน่ง ณ จุดนั้น สำหรับข้อมูลเส้นก็จะประกอบขึ้นมาจากข้อมูลจุดมากกว่าหนึ่งจุดหรือเรียกว่าสายของจุด(string) ซึ่งถ้ามองในรูปของรหัสก็คือสายของค่า x และ y เป็นคู่ๆของจุดต่างๆ ส่วนข้อมูลรูปปิดก็จะเป็นข้อมูลเส้นหรือสายของข้อมูลจุดที่มีจุดเริ่มต้นและจุดจบของเส้นเป็นจุดเดียวกัน โดยรูปปิดบางรูปอาจจะมีบางส่วนของเส้นรูปปิด(ขอบเขต)ร่วมกันอยู่ ซึ่งหมายถึงใช้สายของจุดในส่วนนั้นร่วมกัน ลักษณะโครงสร้างง่ายๆของข้อมูลแบบนี้เป็นแบบเส้นสปาเก็ตตี้(spaghetti) (รูปที่ 3 ) ซึ่งยังไม่แสดงความสัมพันธ์ของข้อมูลเชิงพื้นที่ในระดับ feature หรือหน่วยย่อยของ feature (topology)
          รูปที่ 4 แสดงข้อมูลเวกเตอร์ที่มี topology แสดงความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ ที่แบ่งออกได้เป็น polygon topology, node topology, arc topology และ arc coordinate data ซึ่งความสัมพันธ์เหล่านี้มีประโยชน์ในขั้นตอนการใช้งานของข้อมูลเชิงพื้นที่

                 • Polygon topology แสดงให้เห็นว่าในรูปปิดหนึ่งๆ ประกอบไปด้วยข้อมูลเส้น(arc หรือ line) อะไรบ้าง มีจุด(ในที่นี้ถือเป็นรูปปิด)และรูปปิดใดบ้างที่อยู่ภายในรูปปิดนั้นๆ โดยให้สังเกตว่ารูปปิดที่เป็นเกาะอยู่ภายในรูปปิดอื่น จะมีเลข 0 นำหน้าเสมอ ซึ่งรหัสแบบนี้เมื่อมีการอ่านรหัสข้อมูลจะทำให้ซอฟท์แวร์เข้าใจได้ว่าข้อมูลเส้นต่อไปนี้เป็นของรูปปิดที่เป็นเกาะอยู่ภายใน

                • Node topology บอกให้ทราบว่ามีเส้น(arc)ใดบ้างที่มาใช้ node นั้นๆเป็นจุดเริ่มต้นหรือเป็นจุดจบของเส้น

                • Arc topology บอกให้ทราบว่าข้อมูลเส้นแต่ละเส้นเริ่มและจบลงที่ node ใด และมีรูปปิดใดอยู่ทางซ้ายและทางขวาของเส้น ซึ่งบอกได้ด้วยทิศทางจาก node ที่เริ่มต้นไปยัง node ที่จบลงของเส้น

                • Arc coordinate data แสดงค่าพิกัด xy ของจุดต่างๆของข้อมูลเส้น โดยบอกจุดที่เริ่มต้น ระหว่างกลาง และจุดจบของเส้นนั้นๆ 

รูปที่ 3 โครงสร้างแบบเส้นสปาเก็ตตี้(spaghetti) ซึ่งยังไม่มี topology (Aronoff,1989)

รูปที่ 4 โครงสร้างข้อมูลเวกเตอร์ที่มี Topology (Aronoff,1989)

          จากที่กล่าวแล้วข้างต้นจะเห็นว่า topology สามารถใช้บอกถึงความสัมพันธ์ระหว่าง features ของข้อมูลเชิงพื้นที่ได้ (รูปที่ 5) ยกตัวอย่างเช่น

                • Arc topology บอกให้ทราบว่า รูปปิดใดอยู่ติดกันและใช้เส้นใดร่วมกัน (adjacency)
                • Polygon topology บอกให้ทราบว่า มีจุดใดหรือรูปปิดใดอยู่ในรูปปิดใด (containment-point in polygon and polygon in polygon)
                •Node topology บอกให้ทราบว่า มีเส้นใดเชื่อมต่อกันอยู่ที่ Node ใด (conectivity) เป็นต้น
                • Arc coordinate data บอกให้ทราบระยะทางระหว่าง features

รูปที่ 5 ความสัมพันธ์ของ feature เชิงพื้นที่ ที่บอกได้ด้วย Topology (Lo and Yeung,2002)

ขอบคุณสาระดีๆ: : http://geoinformatics.sut.ac.th/sut/vichagan/Introduction_GIS_word/%E0%B8%9A%E0%B8%97%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%885.pdf



❝แบบจำลองข้อมูล Gis❞ ➸ II

แบบจำลองข้อมูลเชิงพื้นที่

          ความเข้าใจในลักษณะของ geodata อย่างแท้จริง ทำให้สามารถเลือกใช้แบบจำลองเชิงพื้นที่ในการนำเสนอเป็นข้อมูล GIS ได้อย่างเหมาะสม การเข้ารหัส(encoding)ข้อมูล ให้อยู่ในรูปของฐานข้อมูลดิจิทัล รูปแบบการนำเสนอจะเป็นชั้นข้อมูล 2 มิติ และข้อมูลพื้นผิว(surface) ชั้นข้อมูล 2 มิติจะแยกเป็นชั้นข้อมูลตามลักษณะขององค์ประกอบเชิงพื้นที่ เช่น ชั้นข้อมูล จุด แสดงตำแหน่งที่ตั้งของสถานีตรวจวัดสภาพอากาศ ชั้นข้อมูลเส้น แสดงถนนและทางน้ำ ชั้นข้อมูล รูปปิด แสดงขอบเขตการปกครองและขอบเขตหน่วยหินหน่วยดิน เป็นต้น ส่วนข้อมูลพื้นผิวมีมิติมากกว่า 2 มิติ แต่ยังไม่เป็น 3 มิติแท้ๆ เพราะยังไม่มีปริมาตร ชั้นข้อมูลพื้นผิวเหล่านี้ได้แก่ ความสูง ความดัน อุณหภูมิ และปริมาณน้ำฝน เป็นต้น

รูปที่ 2 แสดงแบบจำลองที่เหมาะกับข้อมูลเชิงพื้นที่ซึ่งสามารถแบ่งตามลักษณะธรรมชาติของข้อมูลได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ ข้อมูลวิยุต (discrete) และข้อมูลต่อเนื่อง (continuous)





 รูปที่ 2 แบบจำลองของข้อมูลเชิงพื้นที่ซึ่งมีลักษณะแบบวิยุต (discrete)และแบบต่อเนื่อง(continuous)
(Lo and Yeung, 2002)

          ข้อมูลเชิงพื้นที่แบบวิยุต(discrete) ได้รับการนำเสนอเป็น object-based model ซึ่งมีทั้งชนิดที่เมื่อแสดงเป็นแผนที่แล้วมีขอบเขตของ class แน่นอน(exact object) เช่น อาคารและถนน และแบบที่มีขอบเขตไม่แน่นอนหรือคลุมเครือ(inexact object) เช่น หน่วยหินและหน่วยดิน ข้อมูลที่จำลองมาเป็น object-based model นี้สามารถใช้แบบจำลองข้อมูลเชิงพื้นที่ที่มีโครงสร้างได้ทั้งแบบเวกเตอร์และราสเตอร์ ส่วนข้อมูลเชิงพื้นที่แบบต่อเนื่อง(continuous) เช่น ความลาดชัน อุณหภูมิ และความดัน เป็นต้น จะจำลองมาเป็น field-based model ซึ่งมีรูปแบบการนำเสนอเป็นข้อมูลพื้นผิว(surface) จะใช้แบบจำลองข้อมูลเชิงพื้นที่ที่มีโครงสร้างแบบราสเตอร์ทั้งแบบกริด(regular tessellation)ที่มี cell รูปสี่เหลี่ยมขนาดเท่ากันหมดเป็นหน่วยย่อยของข้อมูล และแบบ TIN (Triangulated Irregular Tessellation) ที่มีรูปสามเหลี่ยมหลายขนาดเป็นหน่วยย่อยของข้อมูล

          โครงสร้างแบบจำลองข้อมูลที่ใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่แบบวิยุต ต้องเอื้อให้มีการจัดเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่ได้ทั้งแบบ จุด เส้น และรูปปิด และต้องมีตัวกำหนด(identifier)กำกับทุก feature ซึ่งสามารถใช้เป็นตัวเชื่อมต่อกับข้อมูลเชิงอรรถที่เก็บข้อมูลบรรยายของข้อมูลเชิงพื้นที่หนึ่ง feature ต่อหนึ่งระเบียน(record) ในระดับนี้แบบจำลองสำหรับจัดเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่สามารถแบ่งได้ 3 แบบ ได้แก่ เวกเตอร์ ราสเตอร์ และ TIN



ขอบคุณสาระดีๆ จาก : : http://geoinformatics.sut.ac.th/sut/vichagan/Introduction_GIS_word/%E0%B8%9A%E0%B8%97%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%885.pdf        

     

❝แบบจำลองข้อมูล Gis❞ ➸ I

　

          การจัดเก็บ geodata ของพื้นที่ใดๆเข้าสู่ระบบ GIS ในรูปของฐานข้อมูลดิจิทัลต้องมีการแยกแยะข้อมูลแต่ละประเภทออกเป็นชั้นข้อมูลอย่างชัดเจน เช่น ชั้นข้อมูลการใช้พื้นที่(land use และ land cover) ชั้นข้อมูลชนิดดิน(soil)เป็นต้น ข้อมูลบางชนิด เช่น ข้อมูลธรณีวิทยาสามารถจัดแบ่งได้เป็น 2-3ชั้นข้อมูล ได้แก่ ข้อมูลหน่วยหิน(รูปปิด) ที่แสดงชนิดหินและลำดับชั้นตามอายุการเกิด ชั้นข้อมูลโครงสร้างธรณีวิทยา(เส้น) และชั้นข้อมูลจุดสำรวจ(จุด) ที่ทำการบันทึกลักษณะหินและโครงสร้าง ณ จุดนั้นๆ หรือข้อมูลการพบซากดึกดำบรรพ์ ดังนั้นจึงเห็นได้ว่าข้อมูลภูมิศาสตร์เฉพาะทาง(geographic thematic data)บางชนิดสามารถแยกย่อยได้หลายชั้นข้อมูล เมื่อจะนำมาใช้ประโยชน์ก็สามารถเลือกแสดงเป็นบางชั้นเพื่อความชัดเจนหรือแสดงร่วมกันให้ครอบคลุมเนื้อหาทั้งหมดก็ได้แล้วแต่กรณี

     ❶ การนำเสนอข้อมูล GIS ในรูปดิจิทัล (Digital representation of GIS data)
            แต่เดิมการนำเสนอ geodata จะอยู่ในรูปของสิ่งพิมพ์บนแผนที่กระดาษ ที่พกพาและใช้งานได้สะดวก แต่ในปัจจุบัน ความเจริญก้าวหน้าของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟท์แวร์รุดหน้าไปมากจนกระทั่ง การนำเสนอข้อมูลดังกล่าวในรูปของดิจิทัลมีข้อดีมากกว่าการนำเสนอแบบเดิมอย่างเทียบกันไม่ได้ ข้อดีของการนำเสนอในรูปฐานข้อมูลดิจิทัล ซึ่งดีกว่าการการนำเสนอในรูปของแผนที่กระดาษแบบเดิมๆคือ

                • สามารถเก็บข้อมูลได้ครบถ้วนสมบูรณ์กว่า ทั้งสภาพและลักษณะที่มองเห็นจริงๆและผลจากการวิเคราะห์และตีความแล้ว เพราะไม่มีปัญหาด้านเนื้อที่จำกัดเหมือนแผนที่กระดาษ และสามารถเก็บได้อย่างเป็นระบบแยกแยะได้ชัดเจนกว่า ตลอดจนการนำเสนอให้เห็นภาพ(visualization)สามารถทำได้เสมือนจริงมากกว่า

                • สามารถปรับปรุงเปลี่ยนแปลงข้อมูลให้เป็นปัจจุบันได้อย่างเป็นพลวัตร ต่างจากแผนที่กระดาษที่นำเสนอข้อมูลเฉพาะช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งเท่านั้น ทำการปรับปรุงให้ทันสมัยตลอดเวลาได้ยาก

                • ที่สำคัญ ระบบ GIS และฐานข้อมูลลักษณะนี้เอื้อให้ผู้ใช้สามารถทำงานกับฐานข้อมูลภูมิศาสตร์ได้อย่างมีปฏิสัมพันธ์ผ่านทาง GIS          
          ข้อมูล geodata ที่จัดเก็บในรูปของดิจิทัลอาจเรียกเป็น ข้อมูล GIS ก็ได้ การจัดทำฐานข้อมูล GISต้องเริ่มจากการจำแนกข้อมูลออกตามชนิดข้อมูลอย่างชัดเจน เพื่อให้สามารถสร้างแบบจำลองหรือโครงสร้างในการจัดเก็บด้วยการใส่รหัสเข้าในระบบคอมพิวเตอร์อย่างเหมาะสมกับลักษณะข้อมูล มีขั้นมีตอน และสามารถเรียกใช้หรือเรียกแสดงได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงทำการแบ่งประเภทข้อมูลออกเป็น 3ชนิด ได้แก่ ข้อมูลเชิงพื้นที่ ข้อมูลเชิงอรรถ และข้อมูลเวลา...(ต่อ)