Кіріспе
Кодтау стандарты
ГИС файл форматы – географиялық ақпаратты компьютерлік файлға кодтау стандарты, географиялық ақпараттық жүйелерде (ГИС) және басқа да геопространдық қолданбаларда пайдалануға арналған ерекше файл форматының түрі. 1970 жылдардан бері, әртүрлі мақсаттар үшін әртүрлі дерек үлгілеріне негізделген ондаған форматтар жасалды. Оларды мемлекеттік карта жасау агенттіктері (мысалы, USGS немесе Ұлттық геопространдық барлау агенттігі), ГИС бағдарламалық құралдарды жеткізушілер, Ашық геопространдық консорциум сияқты стандарттау ұйымдары, ресми емес пайдаланушылар қауымдастықтары және тіпті жеке дамытушылар құрды.
A GIS file format is a standard for encoding geographical information into a computer file, as a specialized type of file format for use in geographic information systems (GIS) and other geospatial applications. Since the 1970s, dozens of formats have been created based on various data models for various purposes. They have been created by government mapping agencies (such as the USGS or National Geospatial Intelligence Agency), GIS software vendors, standards bodies such as the Open Geospatial Consortium, informal user communities, and even individual developers.
Тарих
1960 жылдардағы Канада географиялық ақпараттық жүйесі сияқты алғашқы ГИС жүйелері арнайы бағдарламалық жасақтамаға негізделген және деректерді нақты жобаның қажеттіліктеріне сәйкес келетін арнайы файлдық құрылымдарда сақтаған. Олардың саны арта келе, ең жақсы тәжірибелер мен ортақ құрылымдарды анықтау үшін оларды салыстыру мүмкін болды. 1970 және 1980 жылдардың басында Гарвардтың Компьютерлік графика және кеңістіктік талдау зертханасы сияқты академиялық орталықтар, мемлекеттік мекемелер (мысалы, АҚШ-тың Балық және жабайы табиғат қызметі мен Жерді басқару бюросы әзірлеген Карталық қабаттастыру және статистикалық жүйе (MOSS)) және Esri және Intergraph сияқты жаңа ГИС бағдарламалық жасақтама компаниялары жалпы мақсаттағы ГИС бағдарламалық жасақтамасын жасады. Әрбір ГИС жүйесі өзінің жеке меншікті (көбінесе құпия) файлдық форматымен құрылғандықтан, олардың арасындағы байланыс маңызды емес еді. 1990 жылдардың басында ГИС-тің бүкіл әлемде таралуы және деректерді бөлісу қажеттілігінің артуы, Дүниежүзілік желінің және кеңістіктік деректер инфрақұрылымының пайда болуымен байланысты, өзара үйлесімді деректер мен стандартты форматтарға деген қажеттілікті күшейтті. Стандарттауға жасалған алғашқы әрекеттердің бірі – 1994 жылы жарық көрген және федералды үкімет деректерінің кең ауқымын кодтауға арналған АҚШ кеңістіктік деректерді беру стандарты болды. Бұл формат кең қолдау таппаса да, Open Geospatial Consortium (OGC) сияқты басқа стандарттау жұмыстарын ынталандырды, ол бірнеше сатушыға бейтарап стандарттарды әзірледі немесе қабылдады, ал кейбіреулері Халықаралық стандарттау ұйымы (ISO) тарапынан қабылданды. 1990 жылдарда ГИС бағдарламалық жасақтамасын жасаушылардың меншікті файлдық форматтарын жариялауы да маңызды жаңалық болды, бұл оларды басқа бағдарламалық жасақтамада пайдалануға мүмкіндік берді. Бұған ең танымал мысал – 1990 жылдардың соңында бүкіл геопространдық индустрияда деректерді бөлісудің де-факто стандарты болған Esri Shapefile форматының жариялануы. Меншікті форматтар бөліспеген жағдайларда (мысалы, ESRI ARC/INFO қаптамасы), бағдарламалық жасақтаманы әзірлеушілер оларды басқа бағдарламалық жасақтамада импорттау және экспорттау үшін кері инженерия жасады, бұл деректерді алмасуды одан әрі жеңілдетті. Осының нәтижесінде Geospatial Data Abstraction Library (GDAL) сияқты ашық кодты бағдарламалық кітапханалар пайда болды, олар кеңістіктік деректерді кез келген форматта әртүрлі бағдарламалық жасақтамаларға интеграциялауды жеңілдетті. 2000 жылдары кеңістіктік деректер базасының пайда болуымен арнайы кеңістіктік файлдарға қажеттілік азайып, кеңістіктік деректерді жалпы мақсаттағы реляциялық деректер базасына енгізуге мүмкіндік берді. Дегенмен, жаңа файлдық форматтар пайда бола берді, әсіресе веб-карталаудың кеңеюімен; Keyhole Markup Language (KML) және GeoJSON сияқты форматтар дәстүрлі ГИС файлдарына қарағанда веб-әзірлеу тілдеріне оңай интеграцияланады.
Форматтың ерекшеліктері
Географиялық деректерді сақтау үшін жүзден астам ерекше форматтар жасалды, олардың 20-30-ы қазіргі уақытта әртүрлі мақсаттарда қолданылады. Оларды бірнеше тәсілмен ажыратуға болады: Ашық форматтар қоғамдық түрде әзірленеді және кез келген адам оларды іске асырып, жақсартуға үлес қоса алады, ал меншік форматтарды бағдарламалық қамтамасыз ету компаниясы тек өзінің бағдарламалық жасақтамасында пайдалану үшін жасады және олар көбінесе коммерциялық құпия ретінде сақталады (бірақ оларды көбінесе басқалар кері инженериялайды). Үшінші санатқа бір компанияға немесе ұйымға ғана тиесілі болса да, жарияланып, кез келген адам іске асыруға болатын форматтар жатады, мысалы, Esri Shapefile.
Open formats are developed collectively by a community and are available for anyone to implement and contribute improvements, while Proprietary formats have been developed by a software company for use only in their own software and are generally maintained as a trade secret (although they are often reverse engineered by others). A third category between these would include formats that are owned exclusively by one company or organization, but are published and available for implementation by anyone, such as the Esri Shapefile.
Растрлық пішімдер
Кез келген цифрлық кескін сияқты, растрлық ГИС деректері кеңістікті тікбұрышты торға, қатарлар мен бағаналардың ұяшықтарына (пиксельдер деп те аталады) жүйелі түрде бөлуге негізделген, әрбір ұяшықта өлшенген мән сақталады. Фотосуреттен басты айырмашылығы – тор көрініс емес, географиялық кеңістікке тіркеледі. Растрлық деректер жиынтығының ажыратымдылығы – жер өлшем бірліктеріндегі ұяшықтың ені. Тор үздіксіз кеңістіктің үлгісі болғандықтан, растрлық деректер көбінесе географиялық өрістерді бейнелеу үшін қолданылады, онда белгілі бір қасиет кеңістікте үздіксіз немесе дискретті түрде өзгереді. Көрінетін мысалдарға қашықтан зондтаудан алынған суреттер, жер бедері/биіктігі, халық тығыздығы, ауа райы мен климат, топырақтың қасиеттері және тағы да басқалары жатады. Растрлық деректер – әр пикселдің (немесе ұяшықтың) түс мәнін қамтитын кескіндер болуы мүмкін. Әрбір ұяшықта тіркелген мән, өлшеу деңгейіне қарай дискретті сапалық мән (мысалы, жерді пайдалану түрі), үздіксіз сандық мән (мысалы, температура) немесе дерек болмаған жағдайда нөлдік мән болуы мүмкін. Растрлық ұяшық бір мәнді сақтайтын болса, оны растрлық жолақтарды пайдаланып RGB (қызыл, жасыл, көк) түстерін, түстер карталарын (тематикалық код пен RGB мәні арасындағы сәйкестік) немесе әрбір бірегей ұяшық мәні үшін бір қатардан тұратын кеңейтілген атрибут кестесін көрсету арқылы толықтыруға болады. Ол дискретті географиялық нысандарды бейнелеу үшін де қолданылуы мүмкін, бірақ көбінесе тек қажеттілік туған жағдайларда ғана. Растрлық деректер түрлі форматтарда сақталады: TIFF, JPEG сияқты стандартты файлдық құрылымнан бастап, қатынастық деректер базасын басқару жүйесінде (ҚДБЖ) тікелей сақталатын бинарлық үлкен объект (BLOB) деректеріне дейін. Дұрыс индекстелген жағдайда деректер базасында сақтау растрлық деректерді жылдам алуға мүмкіндік береді, бірақ миллиондаған үлкен жазбаларды сақтауды талап етуі мүмкін.