ราสเตอร์เป็นรูปแบบการจัดเก็บข้อมูลเชิงเลข ในรูปแบบกริดที่ได้จากการสำรวจจากเซนเซอร์บนดาวเทียมหรือ อุปกรณ์บันทึกภาพชนิดต่างๆ แบบสุ่มเก็บแล้วทำการจัดเก็บข้อมูลในรูปแบบของแถวและคอลัมน์ลงบนกริดแบบเป็นระเบียบและต่อเนื่อง

ข้อมูลที่จัดเก็บบนราสเตอร์ในงานภูมิสารสนเทศจะมีรูปแบบเป็นสี่มิติคือ X, Y, Z และ T โดยข้อมูลดิจิตอลจะจัดเก็บแบบไฟล์ (Files base system) บน OS ซึ่งในกรณีที่มีข้อมูลจำนวนมากๆ การบริหารจัดการข้อมูลทำได้ยาก โดยเฉพาะประเด็นเรื่องการสืบค้นข้อมูลจากเงื่อนไขที่ซับซ้อน เช่นเงื่อนไขเชิงพื้นที่ เงื่อนไขเชิงเวลา และเงื่อนไขอื่นๆ การนำแนวคิดและเทคโนโลยีของฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ (Relational Database) ซึ่งเป็นรูปแบบการจัดเก็บข้อมูลที่ความสัมพันธ์กันอย่างเป็นระบบโดยใช้ทฤษฏีของเซตเป็นพื้นฐานมาช่วยในการจัดการข้อมูลราสเตอร์ โดยมีการจัดเก็บข้อมูลดิจิตอลในรูปแบบของ BLOB และจัดเก็บข้อมูลเรขาคณิตของราสเตอร์ (GeoReference data ) บนฐานข้อมูลโดยใช้แนวคิดของฐานข้อมูลเชิงพื้นที่(Spatial Database) สร้างความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลเรขาคณิต(Geometry) กับข้อมูลไบนารี(BLOB) บนฐานข้อมูล

การจัดเก็บข้อมูลราสเตอร์บนฐานข้อมูล อาศัยเทคนิคการจัดเก็บค่าดิจิตอลในรูปแบบ HEX WKB และเก็บข้อมูลเรขาคณิตของภาพราสเตอร์บน Geometry Object ในฐานข้อมูล ข้อมูลราสเตอร์จะถูกจัดแบ่งเป็นสี่เหลี่ยมย่อย (Tile) และจัดเก็บข้อมูลแบบ Pyramid ในรูปแบบ Overview Table เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเข้าถึงข้อมูล ซึ่งทั้ง Tile และ Pyramid จะมีการสร้างดัชนีเชิงเรขาคณิต GIST-index และมี relation key สำหรับเชื่อมโยงความสัมพันธ์ของข้อมูล รวมถึงสามารถเชื่อมโยงกับข้อมูลเวลา (Temporal data) และสร้างดัชนีความสัมพันธ์เชิงเวลาเพื่อค้นหาได้อีกด้วย

งานนี้ผมต้องการทดสอบ การนำภาพถ่ายดาวเทียมมาเก็บบนฐานข้อมูลบนแม่ข่าย เพื่อสองเป้าหมาย การจัดการข้อมูลและการประมวลผลข้อมูลแบบ realtime ผ่านอินเตอร์เน็ต

โครงสร้างฐานข้อมูลให้รองรับการจัดเก็บข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียม โดยมีการใช้เทคนิคการจัดการข้อมูลเชิงเวลา เพื่อสร้าง Temporal Index สำหรับใช้ในการสืบค้นข้อมูลตามช่วงเวลา นอกจากนี้ยังมีการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของข้อมูลในรูปแบบความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ (Spatial Relation) ข้อมูลในฐานข้อมูลจำแนกได้เป็นสองกลุ่มคือกลุ่มข้อมูลภาพจัดเก็บแบบ BLOB จำแนกตามบล็อกที่มีการกำหนดขอบเขตพิกัดอ้างอิงและมีการสร้างดัชนีความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ โดยโครงสร้างตารางรองรับการจัดเก็บข้อมูลแบบหลายช่วงคลื่น จำแนกตาม Spectral Resolution ส่วนกลุ่มที่สองคือข้อมูลอธิบาย (Meta data) ที่ใช้เป็นตารางข้อมูลเก็บเอกสารอธิบายคุณลักษณะของข้อมูลภาพ รายละเอียดของการถ่ายภาพและเวลาในการบันทึกข้อมูล

ภาพถ่ายดาวเทียมจะถูกเก็บในตารางที่มีรูปแบบการจัดแบ่ง Tiles Block ตามบรรทัด (Record) และมีการสร้างคอลัมน์ เพื่อรองรับการจัดเก็บข้อมูลแบบ Coverage เช่น กรณีที่มีหลายช่วงเวลา (Multi Time), หลายช่วงคลื่น (Multi band) เป็นต้น ข้อมูลจะถูกเก็บในรูปแบบ wktraster BLOB ซึ่งจะมีการลงทะเบียนคอลัมน์ที่จัดเก็บในตารางดัชนี raster_colums

ตัวอย่าง Database Structure

 

การเข้าถึงและการเรียกดูข้อมูลสามารถทำได้โดย ชุดคำสั่ง SQL โดยทำการค้นหาข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียม ที่มีการติดตั้งดัชนีเชิงเวลา และใช้เงื่อนไขความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ ระหว่างตำแหน่งของ Geometry Object บนโลกกับ ดัชนีเชิงตำแหน่งของ Box และ Spatial index

ตัวอย่างภาพเป็นการ Query ข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียม Tile ต่างๆที่ถ่ายช่วงเวลา 19-04-2009 และ อยู่ซ้อนทับกับ Buffer Zone Area จากจุดสถานีตรวจวัดบนภาพพื้นดิน

 

นอกจากการจัดเก็บข้อมูลแล้ว ระบบยังสามารถประมวลผลข้อมูลแบบ online ได้เช่นการแปลงระบบพิกัดและการ Warp ระบบพิกัด , การ Classification ข้อมูลจุดภาพ ,การประมวลผลข้อมูลภาพดิจิตอล เป็นต้น

ภาพแสดงบริเวณพืชพรรณ ที่ปกคลุมดิน โดยจำแนกจากภาพถ่ายดาวเทียม Theos

 

อนาคต เมื่อระบบการประมวลผลแบบ Cloud Computing หรือ Grid Computing มีต้นทุนที่ต่ำลง และระบบมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น การจัดเก็บ การประมวลผลและการเผยแพร่ข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมแบบ Dynamic Content ที่ใช้งานภูมิสารสนเทศ คงจะแพร่หลายและมีการนำไปใช้เพิ่มมากขึ้น ระบบต้นแบบที่ผมทำลองทำขึ้นก็พัฒนาบนชุดโปรแกรมมาตรฐาน WKTRaster ท่านที่สนใจทดลองไปศึกษาได้ที่ http://trac.osgeo.org/postgis/wiki/WKTRaster