Қазақша рефераттар

Векторлы - растрлы қайта қалыптасу

Векторизация: растр мен вектордың айырмасы және ГАЖ-тағы рөлі

Мәліметтер кескін түрінде растрлы немесе векторлы форматта ұсынылады. Бұл екеуінің айырмашылығы геоақпараттық жүйелер (ГАЖ) үшін өте маңызды: растр көбіне алаңдық (үздіксіз) құбылыстарды береді, ал вектор нысандарды (жол, өзен, шекара, ғимарат және т.б.) нақты геометриясымен сипаттайды.

Растрдан векторға қайта қалыптастыру (векторлау)

Растрлы кескіннен мәліметті қайта қалыптастыру операцияларының ішінде векторлау (векторизация) — ГАЖ-та кеңістіктік-уақытша мәліметтерді өңдеудің ең маңызды бағыттарының бірі. Технологиялық тұрғыдан бұл процесс мәліметтің алаңдық бейнесінен нысандық бейнеге көшуін білдіреді.

Маңызды ескерту: қағаз картадағы сызықтарды сканерлеу арқылы бірден вектор түрінде алу мүмкін емес. Сканер нәтижесінде әрдайым тек растрлы көшірме пайда болады, ал векторлық қабат кейіннен векторлау арқылы құрылады.

Растрлы-векторлы қайта қалыптастыру көбіне аэроғарыштық сканерлік кескіндерді интерпретациялау кезінде қолданылады: біртекті аймақтарды бөлу, шекараларын қоршау, сандық растрлы картографиялық бейнелерді өңдеу, сандық фото немесе бейне түсірілім материалдарын талдау сияқты жұмыстарда кең таралған.

Векторлық форматтың артықшылықтары

  • Көптеген қолданбалар (есептеуге негізделген графикамен жұмыс істейтін бағдарламалар) векторлы файлдармен тиімді жұмыс істейді.

  • Векторлы файлдар жадыда әдетте айтарлықтай аз орын алады (көп жағдайда 100–1000 есе дейін үнем болуы мүмкін).

  • Векторлы кескінді өңдеу, масштабтау және трансформациялау сапаны жоғалтпай орындалады; бұл растр үшін әрдайым оңай емес.

Векторлау әдістері: қолмен, жартылай автоматты және автоматты

Векторлы кескін әдетте арнайы бағдарламаларда (графикалық редакторларда) құрылады және өңделеді. Мұндай құралдар көп жағдайда ГАЖ-дың аспаптық құрамына кіреді, бірақ векторлауға маманданған жеке бағдарламалар да кең таралған.

Қолмен

ГАЖ-да жиі қолданылады: сараптамалық шешім қажет болғанда, топологияны құру, нысандарды дұрыс сәйкестендіру сияқты міндеттерде тиімді.

Жартылай автоматты

Алгоритмдер мен пайдаланушының интерактивті бақылауын біріктіреді: оператор процеске әсер етіп, қателерді түзете алады.

Автоматты

Өнімділігі жоғары болғанымен, күрделі картографиялық материалдарда қателік тәуекелі жоғары және алдын ала өңдеу сапасына қатты тәуелді.

Векторлау нәтижесінде растрда сақталған кескіннен векторлы нысандар алынады да, олар кейін векторлы файлдарда сақталады. Мұндағы мақсат — бастапқы растрдың «көшірмесін» жай ғана жасау емес, мүмкіндігінше геометриялық байланыстарды және мазмұндық құрылымды сақтай отырып, ақпаратты ықшам әрі өңдеуге қолайлы модельге көшіру.

Алгоритмдер және автоматтандырудың шектеулері

Кей жағдайларда векторлауды растрлық мәліметтерді белгілі бір «бөлу ережелері» бойынша ақпараттылығын сақтай отырып сығу тәсілі ретінде қарастыруға болады. Мысалы, растрдағы сызықты жеке пиксельдердің жиынтығы емес, бағыты бар тұтас сызық ретінде тану керек.

Жиі кездесетін тәсілдер

  • Қиғаш сызықтарды (мысалы, 45′ маңындағы бағыт) тез әрі ірілендіріп тануға бағытталған алгоритмдер.

  • Ареалдық нысандардың шекарасын контур ретінде бөлетін Outline типті фильтрлер.

Неге толық автоматтандыру қиын? Шуды басу, сызық үзілімдерін жою, қалыңдықтың өзгерісін дұрыс түсіндіру, топологиялық белгілерді сақтау сияқты алдын ала фильтрлеу міндеттері әр картада әртүрлі болады.

Автоматты векторлау картографиялық мәліметтерде жиі кездесетін үзілген дискретті элементтер көп болғанда, сондай-ақ мәтіндер тығыз орналасқан аймақтарда жазуды тану мен қабаттар арасын ажырату қажет болғанда күрделене түседі. Сондықтан тәжірибеде ең нәтижелі жол — интерактивті бақылауы бар жартылай автоматты әдістер.

Вектордан растрға қайта қалыптастыру (растерлеу)

Векторлы-растрлы қайта қалыптастыру (растерлеу) кескінді күрделендіру немесе оны белгілі бір құрылғыға бейімдеу үшін қажет. Бұл жерде негізгі параметр — құрылған картаның рұқсат ету қабілеттілігі (resolution).

Вектордан растрға түрлендіру — салыстырмалы түрде қарапайым тапсырма: ол векторлы мәліметтерді баспа құрылғыларына шығару кезінде, қабаттардан растрлы «салым-карта» немесе электронды карта құруда, сондай-ақ растрлы мониторлардағы графиканы бейнелеуде орындалады.

Осы топқа кіретін операциялар

  • Қабаттарды фрагменттеу және дефрагменттеу

  • Компрессиялау және кодтау алгоритмдері

  • Растрлы мәліметтерді орау және сығу

  • Шығару құрылғысына бейімдеу

Мысал: ESRI ArcPress растеризаторы

Растрлы форматта қайта қалыптастыруды жүзеге асыратын жүйеге мысал ретінде ESRI ArcPress өнімін келтіруге болады. Бұл бағдарламалық растеризатор векторлы, растрлы немесе аралас (векторлы-растрлы) графиканы берілген шешім мен көлем параметрлері бойынша растрлық шығару құрылғыларының форматына түрлендіреді.

Қолданылуы

  • Карталарды жылдам басып шығару

  • Үлкен форматты шығарылымға бейімдеу (плоттерлер)

  • Электростатикалық плоттерлер және ұқсас құрылғылар

Пішімдер

Кіріс мәліметтері ретінде ESRI стандартының графикалық метафайлдары (GM), сондай-ақ PostScript (Level 1, Level 2) сияқты пішімдер қолданылуы мүмкін.

Шығыста растар әртүрлі форматтарға экспортталуы ықтимал: TIFF, PBM, PCX, BW, BMP, BIT.

Өнімділік ерекшелігі

ArcPress жұмыс бекетінің жады ресурстарын пайдаланып, бағдарламалық растеризацияны тікелей орындайды. Бұл стандартты конфигурациядағы плоттер жадысын кеңейтпей-ақ (әсіресе үлкен форматта) басып шығаруды жеңілдетеді: бір файл баспаға жіберіліп жатқанда, басқа файлдарды параллель түрде растрға айналдыруға болады, әрі шығару құрылғысына арналған файл көлемі бойынша шектеулер азаяды.