Rasteritietomalli koostuu säännöllisistä neliön tai suorakulmion muotoisista alueen täyttävistä yksiköistä eli pikseleistä. Pikseli saa jonkun arvon, joka voi olla kokonaisluku, desimaaliluku, reaaliluku tai jopa merkkimuuttuja. 

Mikäli kyseessä on kuva (esim. kaukokartoitusaineisto, skannattu kartta tms., niin  kuva-alkio (kuvan piste) voi sille varatusta bittimäärästä riippuen olla:

• Mustavalkoinen (1/0, 1-bittinen) 

• Saada harmaasävyskaalan arvon (esim. 8-bitillä voidaan esittää 256 harmaasävyä)

• Saada indeksoidun väriarvon (8 bitillä voidaan esittää 256 väriä)

• Olla kolmen tai neljän kanavan kombinaatio (RGB tai CMYK). Jokaiselle kanavalle on varattu 8-16 bittiä.

Mikäli rasteriaineisto ei ole tunnetussa kuvaformaatissa, valitaan sille joku palettitiedosto, jonka avulla rasterin eri arvot esitetään näytöllä eri väreillä. Palettitiedoston avulla voidaan arvojen alkuperäistä vaihtelua usein huomattavasti yksinkertaistaa (luokitus). Palettitiedoston avulla luotu esitys voidaan puolestaan tulostaa normaalina kuvatiedostona.

 Rasteritieto on rakenteeltaan yksinkertaista ja solujen arvot ovat tallennettuna havaintomatriisiin.

Kuten edellä todettiin, yksi kuvapiste voidaan ilmaista eri määrillä bittejä. Pikseliä kohti varatusta bittimäärästa riippuu, kuinka monta arvoa kuva-alkio voi saada:

Solun eli pikselin sisältö ilmoitetaan rivi- ja sarakeindeksien avulla ja jokaiseen ruutuun liitetty arvo kertoo sitä vastaavan kohteen ominaisuustiedon arvon. Rasteritietokantaan voidaan liittää ominaisuustietoa myös välillisesti. Tällöin rasterin arvona käytetään viittausta tietokantaan, jossa solujen ominaisuustiedot on määritelty. 

Mikäli matriisi halutaan sijoittaa maantieteellisesti, täytyy pikselit  sijoittaa tunnettuun koordinaatistoon. Pikselit muodostavat siis ruudukon, jossa jokaiselle pikselille määritetään sijainti rivi- ja sarakeindeksien avulla. Yleensä riittää, kun paikkatieto-ohjelmistolle ilmoitetaan ns. ohjaustiedoston avulla luettavan rasteritiedoston yksi tai useampi kulmapiste, kiertokulma ja pikselin koko. 

Seuraavassa kuvassa on esitetty Notepad-ohjelmaan avattu malli.tfw-tiedosto. TFW on ArcView- ja ArcInfo-ohjelmistojen käyttämä yksinkertainen rasterikuvan ohjaustiedosto. Siinä ilmaistaan rivillä 1 rasterin pikselikoko karttajärjestelmässä (8 m). Rivit 2 ja 3 voivat ilmaisevat rasterin kiertokulman, ja rivi 4 matriisin seuraavan rivin pohjoiskoordinaatin muutoksen. Rivit 5 ja 6 taas ilmaisevat ensimmäisen pikselin keskipistettä koordinaatistossa. Viereinen kuva havainnollistaa keskipisteen kohdistumista koordinaatistoon. 

Sijaintitietomalleissa määritellään rasterikuvalle siis:

• Pikselin koko

• Matriisin koko

• Orientaatio

• Pikselin muoto

Huomaa, että em. TFW-tiedostossa ei ohjelmalle kerrota mitä koordinaatistoa pikselin keskipisteen koordinaatit edustavat. Tämä on hoidettu ArcGis-ohjelmistossa erillisellä tiedostolla, tai karttaikkunaan liittyvällä informaatiolla.

Mitä suurempi määrä ominaisuustietoa (väriä tms.), sitä enemmän tilaa yksi pikseli vie. Myös geometrisen resoluution parantaminen l. pikselikoon pienentäminen lisää tilantarvetta. Tallennuksen tilavaatimus riippuu siis pikseleiden määrästä, yhden pikselin vaatimasta tallennustilasta ja pakkausmetodista. Esimerkkinä pakkaamaton 1024 * 768 pikselin kuva. 1 tavu on siis 8 bittiä.

Suurennettaessa rasterikuva muuttuu vähitellen rakeiseksi ja voi joissain tilanteissa rajoittaa esim. tarkkaa digitointia. Vaikka rasteritieto on rakenteeltaan yksinkertaista, sen esitysmuoto on tehotonta. Laajalla kartta-alueella olevien harvojen kohteiden kuvaaminen vie huomattavasti enemmän tilaa kuin sama aineisto vektorimuodossa.

Jos vektoritiedostosta muodostetaan rasteritiedosto, syntyy yleensä yhtä monta kuvaa, kuin ominaisuustiedoissa on sarakkeita. Esimerkiksi vektorimuotoisesta metsikkökuviokartasta, jossa on vaikkapa kuvion numero, pääpuulaji, kehitysluokka ja puuston tilavuus, syntyy rasteroitaessa 4 päällekkäistä rasterikuvaa.

Rasteritiedostojenkin kokoa on joskus syytä supistaa eli vähennetään tallennettujen arvojen redundanssia. Yleisesti käytetään seuraavia menetelmiä:

• run-length encoding

• nelipuu- eli quadtree-menetelmä

Run-length encoding-menetelmässä edetään riveittäin. Esimerkiksi pikselisarja mmmmmmmmmmaaaaa supistuu muotoon 10m5a. Quadtree-pakkauksessa pyritään tunnistamaan alueelta suuremmat homogeeniset blokit ja ilmaisemaan ne yhdellä arvolla skaalauksesta riippuen.

Oikaisu vai asemointi?

Käytetty rasteriaineisto täytyy aina asemoida käytettävään koordinaatistoon. Asemoitaessa alkuperäistä rasterikuvaa ei muuteta, mutta oikaisuprosessissa syntyy uusi kuvatiedosto, jossa alkuperäisen kuvan pikselit saavat uuden paikan oikaisuyhtälöiden ja vastinpisteiden perusteella.

Mikäli käytettävä projektiotyyppi ei muutu, riittää kartta-aineiston asemointiin taso-oikaisu, mutta ilmakuvissa joudutaan usein turvautumaan korkeusmallia apuna käyttävään orto-oikaisuun. Menetelmä pystyy korjaamaan kohteiden korkeusasemasta ja kameran keskusprojektiosta johtuvat sijaintivirheet Suuria alueita kattavien satelliittikuvien oikaisu on vaativaa, ja niissä käytetään ns. rubber sheet-oikaisumenetelmiä. Oikaisupisteitä tarvitaan paljon, ja yhtälöt ovat yleensä korkeammanasteisia polynomeja.

• Skannaus

• Takaisin rasteritietomallin aloitussivulle.

Pura rasteritietomalliin kuuluva pakattu tiedosto ja tee ohjetiedoston mukainen tehtävä.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Run-length encoding:
Saman arvon ja samalla rivillä olevien peräkkäisten solujen kokoaminen ruutujonoiksi. Ryhmästä tallennetaan arvo kerran johon liitetään tieto ryhmän koosta ja sijainnista. Saavutettu pakkaus-etu riippuu kartan pienipiirteisyydestä. Jos kartassa on suuria saman luokan alueita, niin pakkaus voi auttaa hyvinkin paljon.

Nelipuumenetelmä:
Kartta jaetaan neljään yhtä suureen osaan ja jokainen osa puolestaan jaetaan myös neljään yhtä suureen osaan. Jakoa jatketaan edelleen pienempiin osa-alueisiin, kunnes osa-alueen kaikille pikseleille voidaan asettaa on sama arvo. 

 Joskus käyttäjä voi valita sallitun vaihtelun l. milloin jonkun sisäisen vaihtelun omaava pikselijoukko korvataan yhdellä arvolla. Tämä vaikuttaa voimakkaasti pakkauksen tehokkuuteen. Kerran näin pakattua rasterikuva ei enää voi palauttaa alkuperäiseen asuunsa (lossy compression).

Tiedon käsittely nopeutuu mm. analyysien yhteydessä, koska tiivistyksen seurauksena lähekkäin olevat kartan ruudut tulevat myös tallennetuksi tiedostoon lähelle toisiaan.
 

Pikakatsauksen Suomesta saatavissa oleviin paikkatietoaineistoihin saat Maanmittauslaitoksen paikkatietosivuilta.

Uusia termejä? Sanasto auttaa!