3 Rasterski podaci i formati

Kao što je rečeno u uvodnom delu prvog poglavlja, raster ili grid je prostorna struktura podataka koja deli prostor u pravougaone ćelije (piksele) koje sadrže jednu ili više vrednosti nekog opažanog ili modeliranog fenomena, vrednosti ćelija su uglavnom numerički ili kategorijski podaci.

Raster (grid) koji ima jednu atributnu vrednost podseća na matricu koja dodatno ima definisano i zaglavlje. Postavlja se pitanje kako se definiše georeferencija kod rasterskih podataka. Praktično ona je sadržana u zaglavlju. Zavisno od formata rasterskih podataka, u zaglavlju se najčešće nalaze podaci o koordinatnom referentnom sistemu (kod nekih formata su u zasebnom fajlu), broju vrsta i kolonan matrice podataka, koordinatama početne ćelije (piksela), veličini piksela (neki formati podržavaju samo kvadratne dok drugi podržavaju i pravougaone piksele), informacija kako je zapisana vrednost za piksele koji nemaju atributnu vrednost. Slika 3.1 prikazuje primer rastera, prikazan je digitalni model visina (DEM) za područje Krupnja i okoline u Srbiji, raster je u Gaus-Krigerovoj projekciji 7 zona, perspektivni prikaz dat je na Slici 3.2.

Koristeći GDAL funkciju gdalinfo, mogu se dobiti informacije o prikazanom rasteru, Slika 3.1.

gdalinfo DEM.asc
Files: DEM.asc
       DEM.prj
Size is 397, 334
Coordinate System is:
PROJCS["unnamed",
    GEOGCS[,
        DATUM["unknown",
           SPHEROID["bessel",6377397.155,299.1528128]],
        PRIMEM["Greenwich",0],
        UNIT["degree",0.0174532925199433]],
    PROJECTION["Transverse_Mercator"],
    PARAMETER["latitude_of_origin",0],
    PARAMETER["central_meridian",21],
    PARAMETER["scale_factor",0.9999],
    PARAMETER["false_easting",7500000],
    PARAMETER["false_northing",0],
    UNIT["metre",1,AUTHORITY["EPSG","9001"]]]
Origin = (7354715.404513620771468,4930131.364209158346057)
Pixel Size = (90.000000000000000,-90.000000000000000)
Corner Coordinates:
Upper Left  ( 7354715.405, 4930131.364) ( 19d10' 4.27"E, 44d29'47.38"N)
Lower Left  ( 7354715.405, 4900071.364) ( 19d10'34.54"E, 44d13'33.90"N)
Upper Right ( 7390445.405, 4930131.364) ( 19d37' 1.14"E, 44d30'10.14"N)
Lower Right ( 7390445.405, 4900071.364) ( 19d37'24.00"E, 44d13'56.45"N)
Center      ( 7372580.405, 4915101.364) ( 19d23'45.97"E, 44d21'52.76"N)
Band 1 Block=397x1 Type=Float32, ColorInterp=Undefined
  NoData Value=-32767

Slika 3.1: DEM za područje Krupnja i okoline. Kontinualni podaci o elipsoidnim visinama u rezoluciji 90 m (veličina piksela je 90 m), podaci preuzeti iz SRTM.

Slika 3.2: Perspektivni prikaz DEM-a Krupnja i okoline.

Koordinate bilo kog piksela u rasteru mogu se dobiti ako se poznaju koordinate početnog piksela. Slika 3.3 to objašnjava.

Slika 3.3: Deo rastera sa prikazanim koordinatama početnog piksela, rednim brojem vrsta i kolona, prostorna rezolucija je 90 m, to znači da je dimenzija piksela je 90x90 m. Označeni piksel sa slike je u drugoj vrsti i trećoj koloni (koji ima vrednost atributa 413), pa ima koordinate 7354715.40 + 3x90 i 4930131.36 - 2x90.

Često je raster višedimenzionalan, tj ima više od jednog atributa, onda je ta struktura slična višedimenzionalnim matricama, često se rasterski atributi kolokvijalno nazivaju kanali (eng. bands), Slika 3.4.

Slika 3.4: Ilustracija rastera sa više kanala (atributa) http://gisgeography.com/spatial-data-types-vector-raster/.

Najpopularniji rasterski formati su: GeoTIFF sa ekstenzijom .tif, ESRI Ascii - .asc, SAGA GIS - .sdat, IDRISI IDRISI - .rst, netCDF i drugi. Lista rasterskih formata koje podržava GDAL biblioteka sa opisom formata je dostupna na url adresi http://www.gdal.org/formats_list.html. Koristeći GDAL biblioteku lako je transformisati rasterske formate iz jednog u drugi format.

Sledeći kod konvertuje ESRI Ascii format u GeoTIFF format koristeći GDAL funkciju gdal_translat.

 gdal_translate -of GTiff DEM.asc DEM.tif 

Oznaka -of predstavlja argument funkcije kojom se zadaje izlazni format, potom slede ulazni i izlazni fajl razdvojeni razmakom. Detaljan opis funkcije dostupan je na url adresi: http://www.gdal.org/gdal_translate.html.

3.1 Slobodno dostupni rasterski podaci

U ovom poglavlju su kratko opisani neki od najznačajnih izvora slobodno dostupnih rasterskih podataka:

USGS Earth Explorer geoportal za pregled i preuzimanje podataka, koji sadrži više izvora rasterskih podataka:

• Digitalne modele terena iz misija ASTER (DEM 30 m rezolucije u GeoTIFF formatu) i Shuttle Radar Topography Missions (DEM 90 m rezolucije u GeoTIFF formatu),

• Landsat multispektralne satelitske snimke sa istorijskim podacima 40 godina unazad,

• MODIS i AVHRR multispektralne satelitske snimke, i drugo.

Url adresa http://earthexplorer.usgs.gov/.

Sentinels Scientific Data Hub je oficijelni portal podataka za distribuciju satelitskih snimaka od strane Evropske svemirske agencije (European Space Agency - ESA), koji obezbeđuje Sentinel satelitske snimke:

• Sentinel-2a i 2b multispektralne optičke snimke sa 10 m prostornom rezolucijom za vidljivi deo spektra i blisko infracrveni kanal, sa ukupno 12 kanala i prostornom rezolucijom za ostale kanale od 20 m i 60 m.
• Sentinel-1 radarske snimke.

Url adresa: https://scihub.copernicus.eu/dhus. (Copernicus Land Monitoring Service, https://land.copernicus.eu )

Global Land Cover Facility (GLCF) sadrži globalne podatke o zemljišnom pokrivaču koji su nastali na bazi Landsat, MODIS i AVHRR satelitskih misija. Podaci uključuju vegetaciju, vodene površine, geologiju, poljoprivredu i urbana područja. Pored pomenutih podataka ovaj portal obezbeđuje i dodatne podatke kao što su DEM i druge.

Url adresa: http://landcover.org/.

SoilGrids je geoportal za rasterski set podataka o osobinama zemljišta koji sadrži numeričke i faktorske podatke u prostornoj rezoluciji 1 km i 250 m, podaci su dostupni u GeoTIFF formatu.

Url adresa: https://soilgrids.org/.