Векторные карты: Растровые и векторные карты. Что это такое и в чём их отличие?

Растровые и векторные карты. Что это такое и в чём их отличие?

Всех приветствую! Вот и началась у нас настоящая осень. Холодно, льют дожди, а за окном темно уже чуть ли не в 6 вечера. А это значит, что настало время начинать писать о теории копа и картографии. Как раз о последнем в этой статье и пойдёт речь.

Рассмотрим растровые и векторные карты, их понятия, отличия и полезность для кладоискателя в поисках монеток и прочей старины. Ну что, поехали.

Растровые карты

Это такие карты, которые представляют собой цифровые изображения с привязкой к координатам. Обычно, они отсканированы и загружены в наши устройства, по которым мы смотрим дорогу к точкам копа или ищем места для поиска. Обычно, это топографическая карта генштаба, план генерального межевания (хотя практического смысла в их привязке я не вижу) или спутниковые снимки. Такую карту можно привязать даже своими руками, скачав изображение в сети или оцифровав бумажную карту из любого атласа.

Компьютер, навигатор или смартфон со специальной картографической программой не смогут распознать на таких картах отдельные объекты. К примеру, дороги, реки, населённые пункты. Всё это распознаётся софтом как набор пикселей, как у обычной картинки. В силу этого ни одна программа не сможет осуществить по таким картам динамическую навигацию: прокладка маршрутов, расчёт расстояний, и прочее. Это всё делать можно только вручную.

Изображения карт имеют довольно большой размер, которые серьёзно нагружают процессор устройства, ведь работа с изображениями требует довольно мощного технического оснащения. У меня при работе с картами Озик вылетал даже на планшете Samsung Galaxy Note 10,1, хотя он имеет четырёхъядерный процессор и 2 гб оперативной памяти.

Векторные карты

В отличие от растровых, это карты, состоящие не из пикселей, а из набора объектов, будь то дома, точки, дороги и прочее, а также информацию об их местоположении. Тут можно привести такие примеры, как «Яндекс. Карты», «Навител» или «Garmin». Обычно, на копе они используются лишь для того, чтобы по трассе добраться до какого-нибудь опорного пункта за городом, где переключаются уже на растровые карты.

Такие карты создать самостоятельно очень сложно и проблематично, однако существует огромное количество сервисов. Как платных, так и бесплатных. Ими удобно пользоваться в городах или на трассе, но никак не в полях и лесах, где не отмечено множество нужных нам объектов: грунтовые дороги, заброшенные населённые пункты. То есть, «вектор» отображает лишь современное состояние местности, к тому же упуская многие детали.

Векторные карты имеют намного меньший вес и не требуют высоких вычислительных мощностей навигационного оборудования. Программа лишь «раскидывает» географические объекты на экране компьютера или навигатора в нужных местах, не прогружая миллионы пикселей.

Что лучше?

Как я уже и писал выше, у растровых и векторных карт свои функции. Вторые использует огромное количество людей для быстрой и удобной навигации по населённым пунктам. Те же самые таксисты. Приложения со встроенными картами можно установить практически на каждый телефон и легко смотреть дорогу к интересуемым адресам. Но Большинство программных продуктов требует подключение к интернету.

Некогда бумажными картами, переведенными в «цифру» уже пользуются туристы, кладоискатели, рыбаки и охотники. Их серьёзнейшее достоинство — они работают офф-лайн, даже при полном отсутствии связи. Нужно лишь соединение со спутниками. Я и сам являюсь активным пользователем как одного, так и другого типа карт. Растровые карты для копа я смотрю на телефоне под управлением Android  в приложении OziExplorer, а вот для векторных хватает и айфона.

Особенности векторных навигационных карт и пути их распространения

Доступность российских карт
Памятуя о том, что распространение карт — это такой же бизнес, как и любой другой, и потому допускает любые формы сотрудничества, на которые смогут договориться участники процесса, отдельно пройдёмся по списку российских картографов. Согласно реестру S‑62, в России зарегистрирована 21 гидрографическая организация:

• 2 федеральных агентства — «Управление навигации и океанографии» Министерства обороны и «Гидрографическое предприятие» Министерства транспорта;
• 10 ведомственных агентств, почти все из которых являются административными учреждениями внутренних водных путей под управлением Министерства транспорта, и ещё одно агентство — научный центр Росгидромета;
• 9 частных компаний, наиболее известные из которых — российские филиалы C‑Map и Transas, а также ранее упомянутый дистрибьютор «Чарт Пилот».

Из всего этого списка лишь ГУНиО (метка «RU») не вызывает сомнений в своей активной работе по составлению и продвижению карт на рынок. Их продукция доступна у любого дистрибьютора: в формате S‑63 по новой схеме секционирования, и в основном в закрытых форматах — по старой, «бумажной» схеме. Однако ГУНиО по сути даже не имеет собственного сайта, — только обзорную страничку на сайте целевой программы «Мировой океан». На общем сайте Министерства обороны есть краткое упоминание Гидрографической службы ВМФ, дислоцирующейся по тому же почтовому адресу, что и ГУНиО, но с контактным адресом электронной почты в перехваченном домене.

Гидрографическое предприятие Минтранса (метка «R1») декларирует своей зоной интересов арктические регионы вообще и Северный морской путь в частности. На титульной странице их сайта содержится иллюстрация «Нарезка электронных навигационных карт стандарта S‑57 „Река Енисей» издания ФГУП Гидрографическое предприятие» с обозначенными на ней 8‑символьными именами электронных карт, однако эти имена встречаются в Интернете лишь один раз — в перечне материалов и данных Предприятия, выложенном на сайте ФБУ «Служба морской безопасности». Там же есть громоздкий формуляр для запроса материалов из картографического фонда. Возможно, отсутствие карт в открытом доступе связано с тем, что они были созданы в период 2012–2013 годов, и каналы сбыта ещё не налажены.
Что касается прочих государственных организаций, достоверно известно только о трёх активных издателях векторных карт. Две из них — это администрации Камского водного пути и Волжского бассейна (метки «2K» и «2V» соответственно), однако их продукция встречается только в закрытых форматах C‑Map и Transas. Также в коллекциях этих фирм можно встретить электронные карты Волго-Балтийского канала, но имена таких карт указывают на бумажный первоисточник, то есть они были оцифрованы. На сайте самой администрации Канала есть список самодельных векторных карт (метка «1V»), однако нигде больше в Сети эти имена не встречаются, и за получением предлагается обращаться в вышеупомянутую Службу морской безопасности, но в опубликованных ими перечнях материалов фонда никаких других электронных карт, кроме «R1», не числится.

Признаков существования векторных карт других государственных агентств обнаружить не удалось — ни на их собственных сайтах, ни в частных коллекциях. При этом бумажные карты ими составляются и продаются напрямую, но по поводу электронных карт они рекомендуют обращаться в вышестоящую организацию — Росморречфлот, сайт которого ни о чём таком не упоминает. Или вот, например, на сайте «Севзапгеоинформ» есть иллюстрация картографической продукции, но стиль значков там явно бумажный. А сайт «Роскартографии» говорит скорее о том, что эта организация занимается сухопутными картами, топографией и геодезией, нежели морской тематикой. Научный центр-институт исследования Арктики и Антарктики, находящийся в ведении Росгидромета, тоже выглядит здесь чужеродным: они составляют карту льдов, прогнозируют метеорологическую обстановку, но вряд ли создают навигационные карты.

Результаты картографической деятельности таких частных компаний, как C‑Map (ООО «Круиз») и Transas, разумеется, доступны только в их собственных коллекциях, распространяемых в собственных же закрытых форматах. Они не занимаются реальными гидрографическими обследованиями акваторий, а просто оцифровывают бумажные карты и корректуры к ним, — потому что выбор печатных источников всё ещё шире. Тем более что они вполне могут использовать атласы производства одной страны для составления электронных карт другой страны: например, покрывать территорию России на основе итальянских или британских бумажных либо растровых карт.

Достоверно известно ещё о трёх частных составителях векторных карт — «БайкалЧарт», «Техпромкомплект» и «Абрис» (метки «4B», «4T» и «8T» соответственно). Но продукция первых двух доступна только в формате C‑Map, а последнего — только в формате Transas. Фирма «БайкалЧарт» прямо подтвердила, что работает только через C‑Map и никак иначе; при том, что карты ими составляются изначально в формате S‑57.
Компания «Чарт Пилот» подробно описывает дистрибуцию чужих карт по каналам Primar и AVCS, но о своих собственных разработках скромно говорит лишь, что они идут во внутрисистемных форматах соответствующих ЭКНИС и ЭКС — без уточнения, что это за системы и форматы. Отдельной позицией в их прейскуранте стоят карты в формате их собственной ЭКС «Чарт Круиз», которая также поддерживает и сторонние форматы для карт других стран; и снова никаких подробностей. Одно можно сказать точно: материалов с меткой «2G» нет ни в коллекции C‑Map, ни Transas.

Сайты прочих частных фирм, зарегистрированных в S‑62, такие же невнятные, как у аналогичных государственных организаций: в лучшем случае есть лишь пространное описание направлений деятельности, и не всегда похоже, что деятельность эта связана с навигационными картами в частности и водными массивами вообще.
Однако не будем забывать, что помимо зарегистрированных картографов есть и те, кто нацелен исключительно на закрытые форматы, а потому не видит причин добавлять себя в публичный реестр. К таким относится, например, компания «Моринтех», ответственная за покрытие российских вод в новых коллекциях C‑Map: под меткой «ZX» ими оформлено около 820 карт, но в S‑62 эта фирма не упоминается.

Рассматривая частную (закрытую) картографию, можно заметить такую аномалию, как перемаркировка продукции. В некоторых коллекциях C‑Map и Transas, например, бассейн реки Волги целиком закреплён за администрацией этого бассейна, и напротив каждой карты стоит подобающая метка «2V», но помимо основной массы с именами в стиле «2V407039» встречаются также «RU6N3Mh2», — не просто с намёком на ГУНиО, но и с соответствующей системой именования. Однако ни в каких официальных источниках эти аномальные имена не фигурируют, да и речными картами ГУНиО не занимается. Тем не менее, случайной эта ситуация вряд ли является, и может свидетельствовать о сложной системе взаимоотношений между картографическими агентствами страны и мира. Если уж считается нормальным, что одна страна может заказать картографирование своих вод государственному или частному агентству другой страны, то в рамках одного государства и подавно возможно делегирование полномочий.

В чем разница и какие лучше?

       Растр быстрее, но вектор корректнее!

Вы когда-нибудь слышали эту фразу, обсуждая, следует ли использовать растровые или векторные данные для визуализации слоев (например, демографии, финансов, мобильности людей) или объектов реального мира (например, домов, дорог, деревьев, рек) в науке о пространственных данных? Помимо несовершенного английского, действительно ли вектор является корректором?

В этом посте мы рассмотрим ключевые различия между этими двумя типами пространственных данных и обсудим, когда уместно использовать тот или иной. Однако сначала давайте определим, что мы имеем в виду, говоря о пространственных данных как о растровых или векторных.

Растровые данные

Растровые данные представляют собой матрицу пикселей, также называемых ячейками во многом так же, как при работе с электронными таблицами. Они часто имеют квадратную форму и расположены через равные промежутки, но не обязательно. Представьте себе ходьбу по полю, разделенному на сетку квадратов, где каждый квадрат представляет значение, которое может быть дискретным (например, тип почвы) или непрерывным (например, высота над уровнем моря).

Растровые данные могут быть добавлены в качестве базовой карты на платформу CARTO, которая по умолчанию использует векторную графику для отображения карты.

Векторные данные

Вместо того, чтобы работать с матрицей ячеек, векторные данные хранят основные геометрические формы (состоящие из одной или нескольких взаимосвязанных вершин) с тремя типами ключей:

• Точки — одна вершина, например дом.
• Линии — две или более вершин, где первая и последняя вершины не равны, напр. дорога.
• Многоугольники — три или более вершин, последняя вершина которых равна первой, например граница.

Ниже мы можем видеть векторные данные (в частности, многоугольники, представляющие эволюцию контуров зданий Манхэттена с течением времени) на карте, созданной с помощью CARTO VL.

Векторные данные полностью поддерживаются платформой CARTO, поскольку Location Intelligence опирается на способность анализировать и визуализировать данные в таком формате.

Хотите попробовать сами?

Создайте бесплатную учетную запись

Преимущества и недостатки

Варианты использования

При работе с растровыми или векторными данными в сфере пространственного анализа, конечно, существует множество вариантов использования, которые можно использовать, но, как уже упоминалось, есть конкретные случаи, когда имеет смысл использовать один над другим.

Например, из-за характера сбора растр часто является единственным выбором при работе с данными дистанционного зондирования, снятыми камерами на самолетах или спутниках. Пространственное разрешение таких данных будет определяться возможностями датчика, используемого для получения изображения, поэтому при использовании низкого разрешения оно может выглядеть пиксельным.

Изображение ниже, которое можно ошибочно принять за слой векторных данных, представляет собой спутниковый снимок сельскохозяйственных угодий в округе Хаскелл, штат Канзас.

Сила векторных данных становится очевидной, когда мы начинаем переходить от простого вопроса, где что-то происходит, к тому, почему. Это настоящий пространственный анализ, который позволяет нам получить более глубокое понимание данных по мере того, как ГИС эволюционирует в науку о пространственных данных. Вот некоторые вопросы, на которые можно ответить, используя векторные данные:

• Какая связь между транзакциями по кредитным картам и данными из социальных сетей?
• В каких городах мы видим самый высокий спрос на нашу продукцию?
• Где оптимальное расположение у тротуара?
• Как я могу оптимизировать свою цепочку поставок?

Что лучше?

Как мы видели, существуют разные варианты использования растровых или векторных данных. Многие будут приводить страстные аргументы, превознося достоинства одного или другого, но, к счастью, поскольку растр можно преобразовать в вектор и наоборот, нет необходимости выбирать что-то одно. Существует даже новое поколение данных, которое обладает одними из лучших характеристик обоих типов данных.

Пространственные индексы

Примечание: Этот раздел блога был обновлен в январе 2023 года.

Пространственные индексы — это глобальные сетки, в этом смысле они очень похожи на растровые данные. Однако они во многом похожи на векторные данные; каждая «ячейка» в сетке представляет собой отдельный объект, который можно опросить. Их можно использовать как для векторного анализа (например, бегущие пересечения и пространственные соединения), так и для растрового анализа (например, анализ наклона или горячих точек).

Но в чем они действительно преуспевают, так это в их размере и скорости последующей обработки и анализа. Пространственные индексы «геолоцируются» с помощью ссылочной строки, а не длинного описания геометрии (например, векторных данных). Это делает их маленькими и быстрыми. В настоящее время многие организации используют преимущества пространственных индексов для эффективного анализа действительно больших пространственных данных. Узнайте больше об этом в нашей электронной книге Пространственные индексы 101.

‍

VectorMap — Walter Reed Biosystematics Unit

вернуться на главную страницу WRBU

Доступ к порталу данных VectorMap

Теперь доступен обновленный портал данных VectorMap. Новым пользователям рекомендуется ознакомиться с нашим учебным пособием по порталу данных VectorMap, чтобы узнать об основных функциях, таких как выбор слоев карты, поиск/загрузка данных наблюдения и экспорт изображений карты. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с г-ном Алексом Поттером. Доступ к данным VectorMap также можно получить через наш каталог картографических сервисов. Перед доступом к данным ознакомьтесь с нашими условиями использования данных и инструкциями по использованию ArcGIS REST API.

VectorMap — это уникальный ресурс для коллекций записей, моделей распространения и других геопространственных данных, касающихся членистоногих, имеющих биомедицинское значение, предназначенных для информирования об оценках риска трансмиссивных болезней. VectorMap, включающий около 0,7 миллиона коллекций записей и более 500 экологических ниш и моделей риска заболеваний, также содержит данные об окружающей среде и климате, связанные с экологией переносчиков.

VectorMap вносит свой вклад в глобальные знания об угрозах трансмиссивных болезней, применяя музейные стандарты курирования для сбора данных и делая их общедоступными. Помимо сбора высококачественных данных, VectorMap также регулярно обновляет и хранит переменные среды, используемые для моделирования распространения переносчиков и передачи болезней. В настоящее время нет другого единого ресурса данных о распространении переносчиков, обеспечивающего такой уровень прозрачности и контроля качества.

Условия использования данных

Мы просим пользователей данных, размещенных на VectorMap, соблюдать следующее: записи музейных данных могут использоваться отдельными исследователями или исследовательскими группами, но их нельзя переупаковывать, перепродавать или распространять в любой форме. без письменного согласия куратора участвующего учреждения. Если какие-либо из этих записей используются в анализе, отчете, презентации и т. д., необходимо подтвердить происхождение исходных данных и уведомить кураторский персонал конкретного учреждения и VectorMap. Отдельные учреждения, VectorMap и их сотрудники не несут ответственности за ущерб, травмы или потери в результате использования этих данных.

Публикации и презентации, полученные в результате использования данных VectorMap, должны содержать названия всех учреждений, данные которых использовались, и VectorMap (http://vectormap.si.edu) в качестве портала, через который данные были доступны или загружены. В цитировании также должна быть указана дата доступа к данным через VectorMap. Пользователи должны ссылаться на политику отдельных учреждений в отношении надлежащего цитирования данных от этих поставщиков, если таковые имеются.

Пример: Данные были получены из записей, хранящихся в следующих учреждениях и доступных через портал данных VectorMap (http://www.vectormap.si.edu) 15 августа 2020 г.: Национальный музей естественной истории, Смитсоновский институт, Вашингтон, округ Колумбия; Коллекция насекомых Университета Квинсленда, Брисбен; Музей зоологии позвоночных, Калифорнийский университет, Беркли и др.

Ключевым продуктом VectorMap является отчет об опасностях векторов (VHR). VHR объединяют информацию из VectorMap и других веб-продуктов WRBU для создания целевой энтомологической информации. VHR обычно делятся на три категории: региональные профили, профили стран и отчеты Spotlight. Профили стран содержат подробную информацию о нескольких видах членистоногих-переносчиков, включая карты распространения, идентификационные ресурсы и биологические профили. Страновые профили также содержат справочную информацию о трансмиссивных болезнях, геопространственные данные, связанные с экологией переносчиков, и часто рекомендации по борьбе с переносчиками и средствам индивидуальной защиты. Отчеты Spotlight представляют собой краткие объявления, посвященные опасностям конкретных видов-переносчиков, таких как интродукция инвазивных видов и вспышки трансмиссивных болезней. Отчеты Spotlight предоставляют целевую информацию о биологии, распространении и идентификации конкретных видов членистоногих-переносчиков, предназначенную для быстрого реагирования на возникающие угрозы.

Как записывать и отправлять данные в VectorMap

Команда VectorMap разработала стандартизированную схему ввода данных с более чем 90 полями информации на основе стандартов Darwin Core. Эту схему можно использовать для организации сбора данных и обеспечения возможности оценки всех записей для нужд отдельных пользователей. Схема также может быть адаптирована для использования на нескольких платформах, включая веб-формы ввода данных и мобильные устройства.

Команда VectorMap разработала Руководство по передовой практике по представлению результатов энтомологического наблюдения в VectorMap , который содержит подробную информацию о каждом поле ввода данных, включая примеры. Мы также предоставляем форму для ввода данных MS Excel. Эти документы обобщают минимальные требования к необходимым данным для внесения ваших данных в VectorMap, а также включают поля для дополнительных наблюдений. После завершения вы можете отправить свои данные либо доктору Алеку Ричардсону, либо мистеру Алексу Поттеру.

Новый картографический сервис появится в конце 2021 г.

В конце 2021 г. компания VectorMap запустит новый картографический сервис, предназначенный для визуализации векторных геномных данных. Этот мощный новый инструмент позволит пользователям исследовать генетическое разнообразие комаров в контексте географии. Приложения для этого нового картографического сервиса включают исследование происхождения интродукции инвазивных видов, распространения устойчивости к инсектицидам и картирование эволюционных адаптаций, влияющих на способность переносчиков.