Los formatos GIS ráster más populares

Existen dos formas de almacenar datos en un SIG:

• RASTER: Cualquier tipo de imagen digital representada en mallas (Pixels). Divide el espacio en celdas regulares donde cada una de ellas representa un único valor.
• VECTORIAL: Aquí los datos están basados en la representación vectorial de la componente espacial de los datos geográficos. Su representación es mediante puntos, líneas y polígonos.

Los datos raster se componen de píxeles (también conocidos como celdas de la cuadrícula). Por lo general son cuadradadas y están regularmente espaciadas, pero no tiene por qué. La malla define el espacio geográfico como una matriz de puntos de cuadrícula cuadrados de igual tamaño dispuestos en filas y columnas. Cada punto de la cuadrícula almacena un valor numérico que representa un atributo geográfico (tales como elevación o superficie de la pendiente) para esa unidad de espacio. Cada celda de la malla se referencia por sus coordenadas x e y.

En esta entrada vamos  dar un repaso a los formatos GIS ráster más populares y extendidos con los que trabajar en un proyecto GIS. Quizá también te interese revisar los formatos GIS vectoriales más populares.

1. Esri Grid

Un Esri grid es un formato GIS ráster de almacenamiento de datos raster nativo de ESRI. Hay dos tipos de grids: enteros y puntos flotantes. Utilizamos grids de tipo entero para representar datos discretos y grids de punto flotante para representar datos continuos. Los datos de elevación son un ejemplo de un grid de punto flotante.

Los atributos para grid de tipo integer se almacenan en un valor de la tabla de atributos (VAT). Un VAT tiene un registro por cada valor único en la malla. Los registros almacenan un único valor y el número de celdas (COUNT) está representa por ese valor.

Un Esri grid a su vez tiene dos formatos:

• Un formato propietario binario, también conocido como ARC/INFO GRID, ARC GRID y otras variaciones. Con extensión *.adf.
• Un formato ASCII no propietario, también conocido como ARC/INFO ASCII GRID.

Estos formatos fueron introducidos por ARC/INFO. El formato binario es ámpliamente utilizado dentro de los programas de Esri, como ArcGIS, mientras que el formato ASCII es usado como un formato de intercambio y exportación, debido a lo sencillo y fácil de compartir que es la estructura del archivo ASCII.

2. GeoTIFF

El GeoTIFF se ha convertido en un archivo de imagen estándar en la industria de los SIG y en las aplicaciones de teledetección. Casi todos los SIG y programas de procesamiento de imágenes tienen compatibilidad con GeoTIFF.

Un GeoTIFF puede ir acompañado de otros archivos:

• TFW es el archivo de mundo que es requerido para dar geolocalización al raster.
• XML contiene los metadatos. Es opcional.
• AUX  en este archivo se almacenan las proyecciones y otra información.

En origen el formato GeoTIFF fue diseñado en el Jet Propulsion Laboratory (Laboratorio de Propulsión a Reacción) de la NASA.

3. COG (Cloud Optimized GeoTIFF)

El formato GeoTIFF optimizado para la nube es un formato de imágenes para el procesamiento geoespacial nativo en la nube.

Un Cloud Optimized GeoTIFF (COG) es un archivo GeoTIFF regular, destinado a hospedarse en un servidor de archivos HTTP, con una organización interna que permite flujos de trabajo más eficientes en la nube. Para ello, aprovecha la capacidad de los clientes que emiten solicitudes de alcance HTTP GET para solicitar solo las partes de un archivo que necesitan.

Incluyen teselado, pirámides y compresión JPEG, lo que los hace aún más eficientes y rápidos.

Más info: http://www.cogeo.org/

4. JPEG 2000

JPEG 2000 es un estándar de compresión y codificación digital de imágenes. Fue creado en el año 2000 con la intención de sustituir el formato original creado en 1992. JPEG 2000 puede trabajar con niveles de compresión mayores que los de JPEG sin incurrir en generación de bloques uniformes y aspecto borroso.

La extensión de los archivos en formato JPEG 2000 es .jp2.

El Open Geospatial Consortium (OGC) ha definido unos meatadatos para la georreferenciación de las imágenes JPEG 2000 que incorporan XML utilizando GML. El archivo GML en formato JPEG 2000 para la codificación geográfica de imágenes es GMLJP2. JP2 y JPX son archivos que contienen GMLJP2 por lo que se pueden localizar y mostrar en la posición correcta de la superficie de la tierra con un SIG.

JPEG 2000 es una opción óptima para imágenes de fondo debido a la compresión sin pérdida de calidad. JPEG 2000 puede alcanzar una relación de compresión de 20:1,  similar al formato MrSID.

Los formatos de archivos ráster de compresión de ondículas, como JPEG 2000, ECW y MrSID, suelen tener pirámides de imágenes internas para mejorar su rendimiento y acelerar su visualización.

5. MrSID

MrSID son las siglas de Multi-resolution Seamless Image Database.

Patentando, desarrollado y comercializado en la actualidad por la empresa LizardTech, el formato MrSID es un estándar abierto de compresión de imágenes raster.

El ratio de compresión es aproximadamente 22:1, dependiendo del contenido de la imagen y de la profundidad de color.

Es un formato ráster ámpliamente utilizado al permitir el manejo de imágenes masivas extremadamente grandes (imágenes de satélite, ortofotos, etc.) y permitir una rápida visualización sin apenas redundar en su calidad.

Las imágenes MrSID tienen una extensión SID y son acompañados por un archivo de mundo con la extensión SDW.

6. ECW

El formato ECW (Enhanced Compression Wavelet) es un formato de archivo propietario para almacenar datos raster, que presenta unos ratios muy altos de compresión, desde 10:1 hasta de 50:1, mediante el uso de técnicas de ondículas.

Como consecuencia de esto se reduce considerablemente el tamaño de los archivos, manteniendo una alta calidad gráfica y permitiendo un rápida compresión y descompresión mediante un uso escaso de memoria RAM.

Este formato GIS ráster (*.ecw) es ámpliamente utilizado en SIG y teledetección dado que, además de sus ventajas de compresión y rapidez de carga, preserva la georreferenciación de la imagen mediante un archivo de cabecera con extensión .ers.

El formato ECW fue desarrollado por ER Mapper, y ahora es propiedad de Intergraph, parte de Hexagon Geospatial.

GDAL soporta la lectura y escritura de archivos ECW utilizando ERDAS ECW/JP2 SDK desarrollado por Hexagon Geospatial.

7. ASCII

ASCII utiliza un conjunto de números entre 0 y 255 para el almacenamiento y procesamiento de la información.

En su forma nativa, los archivos de texto ASCII almacenan datos raster en un formato delimitado: coma, espacio o formato delimitado por tabuladores. Para pasar de datos no espaciales a datos espaciales, podemos ejecutar una herramienta de conversión como ASCII to ráster.

8. ERDAS IMAGINE (IMG)

El formato GIS ráster ERDAS_IMG es un formato propietario para almacenar datos raster, parcialmente documentado para multicapa imágenes raster georreferenciados desarrollados originalmente para su uso con ERDAS IMAGINE software.

Este formato se utiliza ampliamente para el tratamiento de los datos de teledetección, ya que proporciona un marco para la integración de datos de los sensores y las imágenes de muchas fuentes.

La extensión de estos archivos es .img

9. GeoPackage

GeoPackage es un formato de archivo universal para almacenar datos espaciales vectoriales y raster.

Es abierto, basado en estándares, e independiente de plataformas o aplicaciones. Se ha construido sobre la base de SQLite, por lo que necesitarás saber SQL para utilizar GeoPackage en cualquier sistema operativo de escritorio o móvil.

GeoPackage es la alternativa moderna a formatos como GeoTIFF.

QGIS, ArcGIS y ArcGIS Pro soportan la lectura de GeoPackages vectoriales.

10. MBTiles

Los mapas web basados ​​en teselas se componen de millones de ellas. Imagina cargar todas esas teselas, sería ineficiente y lento. Ahí es donde entra MBTiles. La especificación MBTiles fue creada por MapBox y es un formato eficiente para almacenar millones de teselas en una única base de datos SQLite.

SQLite es ideal para servir teselas en la web o para mostrar directamente en dispositivos móviles porque se utiliza en muchas plataformas. Con SQLite, cada base de datos es autónoma y representada como un único archivo .sqlite. No se requiere ninguna configuración externa. Podemos copiar un archivo .sqlite desde el escritorio a un dispositivo móvil y tener todas las filas, tablas e índices listas para su uso. Es una solución portátil de un solo archivo para almacenar y servir mapas web.

MBTiles aprovecha las utilidades que se encuentran en SQLite para resolver problemas como imágenes duplicadas. Los mapas que cubren grandes áreas de color sólido (como océano o tierra vacía), pueden contener miles de azulejos duplicados y redundantes.

En lugar de cargar todos esas teselas iguales, MBTiles puede referenciar las coordenadas del mosaico a imágenes sin procesar. Miles de coordenadas de teselas pueden emparejarse a la misma imagen cruda reduciendo drásticamente el tamaño de archivo requerido para servir un mapa de múltiples niveles de zoom.

Para exportar un ráster a MBTiles podemos utilizar el complemento QTiles de QGIS o TileMill (aquí un tutorial),  gdal2mbtiles o MapTiler.

Bonus. Otros formatos GIS ráster

• ACE2,
• ADRG/ARC Digitilized Raster Graphics (.gen/.thf),
• AIRSAR Polarimetric AIRSAR,
• Azavea Raster Grid ARG,
• Magellan BLX Topo (.blx, .xlb),
• Bathymetry Attributed Grid (.bag),
• Microsoft Windows Device Independent Bitmap (.bmp),
• BPG (Better Portable Graphics),
• BSB Nautical Chart Format (.kap),
• VTP Binary Terrain Format (.bt),
• CALS Type I, CEOS (Spot for instance),
• DRDC COASP SAR Processor Raster ,
• TerraSAR-X Complex,
• Convair PolGASP data,
• USGS LULC Composite Theme Grid,
• DirectDraw Surface,
• Spot DIMAP (metadata.dim),
• ELAS DIPEx,
• DODS / OPeNDAP,
• First Generation USGS DOQ (.doq),
• New Labelled USGS DOQ (.doq),
• Military Elevation Data (.dt0, .dt1, .dt2) ,
• Arc/Info Export E00 GRID,
• ECRG Table Of Contents (TOC.xml),
• ESRI .hdr Labelled ,
• Erdas Imagine Raw,
• NASA ELAS,
• ENVI .hdr Labelled Raster,
• Epsilon – Wavelet compressed images,
• ERMapper (.ers),
• Envisat Image Product (.n1),
• EOSAT FAST Format,
• FIT,
• FITS (.fits),
• Fuji BAS Scanner Image,
• Generic Binary (.hdr Labelled),
• Oracle Spatial
• GSat File Format,
• Graphics Interchange Format (.gif),
• WMO GRIB1/GRIB2 (.grb),
• GMT Compatible netCDF,
• GRASS Raster Format,
• GRASS ASCII Grid,
• Golden Software ASCII Grid,
• Golden Software Binary Grid,
• Golden Software Surfer 7 Binary Grid ,
• GSC Geogrid ,
• Generic Tagged Arrays (.gta),
• TIFF / BigTIFF / GeoTIFF (.tif),
• NOAA .gtx vertical datum shift,
• GXF – Grid eXchange File,
• Hierarchical Data Format Release 4 (HDF4),
• Hierarchical Data Format Release 5 (HDF5),
• HF2/HFZ heightfield raster ,
• Erdas Imagine (.img),
• Image Display and Analysis (WinDisp),
• ILWIS Raster Map (.mpr,.mpl),
• Intergraph Raster,
• IRIS,
• ISCE raster,
• USGS Astrogeology ISIS cube (Version 2),
• USGS Astrogeology ISIS cube (Version 3),
• JAXA PALSAR Product Reader (Level 1.1/1.5),
• Japanese DEM (.mem),
• JPEG JFIF (.jpg),
• JPEG-LS,
• JPIP (based on Kakadu),
• KEA,
• KMLSUPEROVERLAY,
• KRO,
• NOAA Polar Orbiter Level 1b Data Set (AVHRR),
• Erdas 7.x .LAN and .GIS,
• FARSITE v.4 LCP Format,
• Daylon Leveller Heightfield,
• NADCON .los/.las Datum Grid Shift,
• OziExplorer .MAP,
• In Memory Raster,
• Vexcel MFF MFF,
• Vexcel MFF2 MFF2,
• MG4 Encoded Lidar ,
• Meteosat Second Generation,
• EUMETSAT Archive native (.nat) ,
• NLAPS Data Format,
• NOAA NGS Geoid Height Grids,
• NITF (.ntf, .nsf, .gn?, .hr?, .ja?, .jg?, .jn?, .lf?, .on?, .tl?, .tp?, etc.),
• NetCDF,
• NTv2 Datum Grid Shift,
• Northwood/VerticalMapper Classified Grid Format .grc/.tab,
• Northwood/VerticalMapper Numeric Grid Format .grd/.tab,
• OGDI Bridge,
• OZI OZF2/OZFX3,
• PCI .aux Labelled,
• PCI Geomatics Database File,
• PCRaster,
• Geospatial PDF,
• NASA Planetary Data System,
• Planet Labs Mosaics API,
• Portable Network Graphics (.png),
• PostGIS Raster (previously WKTRaster),
• Netpbm (.ppm,.pgm),
• R Object Data Store,
• Rasdaman,
• Rasterlite – Rasters in SQLite DB,
• Swedish Grid RIK (.rik),
• Raster Matrix Format (*.rsw, .mtw),
• ROI_PAC Raster,
• Raster Product Format/RPF (CADRG, CIB),
• RadarSat2 XML (product.xml),
• Idrisi Raster RST,
• Sentinel 1 SAR SAFE (manifest.safe),
• Sentinel 2,
• SAGA GIS Binary format,
• SAR CEOS,
• ArcSDE Raster,
• USGS SDTS DEM (*CATD.DDF) ,
• SGI Image Format,
• Snow Data Assimilation System,
• Standard Raster Product (ASRP/USRP),
• SRTM HGT Format,
• Terragen Heightfield (.ter),
• EarthWatch/DigitalGlobe .TIL,
• TerraSAR-X Product,
• USGS ASCII DEM / CDED (.dem),
• VICAR,
• GDAL Virtual (.vrt),
• WEBP,
• X11 Pixmap (.xpm),
• ASCII Gridded XYZ,
• ZMap Plus Grid

Ahora que ya conoces los formatos GIS ráster, échale también un vistazo a los formatos vectoriales más populares.