Формат ASCIIGRID с примерами

Эта страница является черновиком статьи.

ARC/INFO ASCII GRID (чаще просто ASCII GRID) --- формат представления растровых данных, исторически использовался как обменный формат в ГИС ARC/INFO (ASCII-файлы создавались командой GRIDASCII). В настоящее время его основная часть поддерживается (кроме ArcGIS) всеми основными ГИС, в том числе, большинством открытых/свободных (GRASS, QGIS, SAGA и т.д.). Многие из открытых ГИС используют драйвер GDAL, позволяющий как чтение, так и запись в <ASCII GRID>.

Файл в формате <ASCII GRID> представляет собой обычный текстовый файл, в котором содержимое разделяется на две части: 1) заголовок, где записывается общая информация о растре, его размеры, географическая привязка и т.д.; 2) секция собственно данных.

Хранение данных в этом формате удобно, прежде всего, возможностью быстрого визуального анализа содержимого: много-мало данных, какие значения, есть ли nodata и т.д. Разумеется, в нём не рекомендуется хранить большие растры.

Структура файла в общем виде такова:

Заголовок

ncols - количество колонок (целочисленное);
nrows - количество рядов (целочисленное);
xllcorner - х-координата левого нижнего угла, долгота (десятичные градусы DD.D(D), DD:MM:SS не поддерживается) или смещение на восток (метры) (целочисленное или с плавающей точкой)
yllcorner - y-координата левого нижнего угла, широта или смещение на север
cellsize - линейный размер квадратной ячейки (целочисленное или с плавающей точкой)
nodata_value - значение "нет данных", этот параметр не обязателен, он нужен для того, чтобы программное обеспечение автоматически делало все ячейки с этим значением прозрачными (целочисленное или с плавающей точкой). Часто используемое значение -9999, нецифровые значения, например "NA" использовать нельзя

Данные

Данные описываются просто как строка значений, разделенных пробелами. Разделение на строки не имеет значения (т.е. все данные могут быть в одной строке, а могут имитировать табличную структуру).

Примеры

Все примеры можно копировать и вставлять в текстовые файлы с расширением *.asc, и, независимо от кодировки, они должны работать. Чтобы получить такие же иллюстрации в QGIS, нужно: 1. добавить растр, 2. зайти в свойства\Стиль и изменить "Цветовая карта" на "Псевдоцвета", 3. зайти в "Свойства" --> "Прозрачность" и удалить прозрачный пиксел со значением -9999, а также заменить в значении no data -9999 на 0.

Стандартный заголовок

Это же изображение в табличном виде:

-9999	-9999	-2080	-1909	-9999	-601	-9999	-1362
-510	-387	-350	-182	-9999	-9999	-9999	27
13	-92	-9999	-33	54	28	-182	-750
59	-165	18	167	-182	-9999	-608	666
-62	-9999	-805	-9999	-9999	-9999	-9999	-497
-9999	-9999	332	1240	-9999	-9999	-9999	-9999

И непосредственно в формате <ASCII Grid>:

ncols   8
nrows        6
xllcorner    -40.5
yllcorner    25.25
cellsize     10
NODATA_value  -9999
-9999 -9999 -2080 -1909 -9999 -601 -9999 -1362
-510 -387 350 -182 -9999 -9999 -9999 27 
13 -92 -9999 -33 54 28 -182 -750
59 -165 18 167 -182 -9999 -608 666 
-62 -9999 -805 -9999 -9999 -9999 -9999 -497 
-9999 -9999 332 1240 -9999 -9999 -9999 -9999

Неквадратная ячейка

В примере приведенном выше, ячейка растра квадратная (т.е. высота равна широте). Если необходима прямоугольная ячейка, где высота не равна широте, вместо параметра cellsize можно использовать DX и DY, например:

ncols        8
nrows        6
xllcorner    -40.5
yllcorner    25.25
dx           11.6
dy           5.025
NODATA_value  -9999
-9999 -9999 -2080 -1909 -9999 -601 -9999 -1362
-510 -387 350 -182 -9999 -9999 -9999 27 
13 -92 -9999 -33 54 28 -182 -750
59 -165 18 167 -182 -9999 -608 666 
-62 -9999 -805 -9999 -9999 -9999 -9999 -497 
-9999 -9999 332 1240 -9999 -9999 -9999 -9999

Файлы <ASCII Grid> с параметрами DX и DY вместо CELLSIZE не поддерживаются многими GIS (в т.ч. ArcGIS), но поддерживаются, например, QGIS/GRASS/SAGA за счёт использования GDAL.

Вот как будет выглядеть файл выше, где cellsize заменен на DX, DY:

Привязка по центру ячейки, а не углу

Альтернативой привязки по углу, т.е. использования xllcorner и yllcorner является привязка по центру ячейки, в этом случае нужно использовать xllcenter и yllcenter. Результатом, при неизменных координатах будет сдвиг растра на половину ячейки вниз и влево (по диагонали).

ncols        8
nrows        6
xllcenter    -40.5
yllcenter    25.25
cellsize     10
NODATA_value  -9999
-9999 -9999 -2080 -1909 -9999 -601 -9999 -1362
-510 -387 350 -182 -9999 -9999 -9999 27 
13 -92 -9999 -33 54 28 -182 -750
59 -165 18 167 -182 -9999 -608 666 
-62 -9999 -805 -9999 -9999 -9999 -9999 -497 
-9999 -9999 332 1240 -9999 -9999 -9999 -9999

Если взять один и тот же растр и заменить xllcenter,yllcenter на xllcorner,yllcorner, а сверху наложить сетку границ пикселей с первого растра, то это будет выглядеть так:

Практика

Таким образом, чтобы создать растр размером m*n не используя никаких инструментов кроме текстового редактора и табличного процессора, нужно сделать следующее.

1. Создать таблицу нужного размера в табличном процессоре (OpenOffice Calc, MS Excel и т.д.) или любом редакторе. Скопировать и вставить в текстовый документ. Заменить табуляции на пробелы.
2. Прописать заголовок файла в описанном выше формате. Еще один пример для матрицы 360*180, представляющий массив с разрешением 1 градус на весь мир:

ncols        360
nrows        180
xllcorner    -180.000000000000
yllcorner    -90.000000000000
cellsize     1.000000000000
nodata_value 0
12 321 1 12 3 4 1 23 4 1 234 1234 1 2 3 4 2 1 2 3 ...

1. Задать расширение текстового файла на asc (или поменять его).
2. Полученный файл можно открыть в QGIS и экспортировать в любой другой растровый формат или работать прямо с ним.

Поддержка в разных ГИС

GRASS

Все вышеприведенные варианты импортируются корректно.

В ГИС GRASS для импорта файлов в формате <ASCII Grid> рекомендуется использовать модуль r.in.gdal, для экспорта в этот формат --- модуль r.out.gdal. Кроме этого, есть также несколько устаревшие модули r.in.arc и r.out.arc.

QGIS

Все вышеприведенные варианты открываются корректно.

QGIS использует GDAL для работы с растровыми форматами. Все ПО использующее эту библиотеку абстракции (см. GRASS выше) не будет иметь проблем с примерами выше.

Ссылки

• Esri grid на Wikipedia
• Импорт формата в ArcGIS, ENVI, Arcview, GRASS