リアルタイムに処理、または別の更新済みバージョンで保存できる形式を作成するために、画像データを処理する場合がよくあります。 このような画像データセットやそれらのコレクションは大きくなることが多いため、上手に管理する機能を使用することが重要です。 ArcGIS Pro はこのために設計されています。
画像およびラスター データ構造と格納モデル
画像とラスター データを格納するには次の 3 つの方法があります。ファイル システムのファイルとする方法、ジオデータベース内のファイルとする方法、またはジオデータベースから管理するものの格納はファイル システムのファイルとする方法です。 どの方法にするかは、すべてのデータを 1 つのデータセットに格納するか、それとも多数のデータセットとなる可能性があるカタログに格納するかによって決まります。 データをファイル システムに格納する場合は、ラスター データセットを格納します。 ジオデータベースには、ラスター データセットまたはモザイク データセットのいずれかを格納することができます。
ラスター データセット
ほとんどの画像とラスター データ (オルソ画像または DEM など) はラスター データセットとして提供されます。 ラスター データセットという用語は、ディスク格納されているラスター モデル、またはクラウド ストレージに格納された単一の画像としてアクセス可能なラスター モデルのことを指しています。 ラスター データセットは最も基本的なラスター データ格納モデルで、他のモデルはその上に構築されています。たとえば、モザイク データセットはラスター データセットを管理します。 ラスター データセットもラスター データを処理する多くのジオプロセシング ツールからの出力です。
ラスター データセットとは、1 つ以上のバンドで構成されるすべての有効な画像またはラスター形式の総称です。 各バンドはピクセルの配列で構成され、ピクセルごとに 1 つの値が設定されています。 画像またはラスター データセットは少なくとも 1 つのバンドを持ちます。 ArcGIS Pro は、TIFF、JPEG 2000、CRF (クラウド ラスター形式)、NITF を含む、70 を超えるファイル形式をラスター データセットとしてサポートします。
モザイク データセット
モザイク データセットは、画像のコレクションとして格納され、1 つのモザイク画像または個別の画像 (ラスター) として表示またはアクセスされるラスター データセット (画像) のコレクションです。 これらのコレクションは、全体的なファイル サイズが増大し、データセット数も非常に多くなりがちです。 モザイク データセット内の画像は、ネイティブ形式のままでディスクに保存しておくこともできますし、ジオデータベースに格納することもできます。 メタデータは画像のレコード内と、属性テーブルの属性内で管理できます。 メタデータを属性として格納すると、センサーの方向データなどのパラメーターをより簡単に管理できると同時に、選択を有効にするための高速検索が可能になります。
モザイク データセット内のデータは、隣接したり重なり合う必要はなく、接続されていない不連続のデータセットとして存在できます。 たとえば、エリアを完全に含む画像や、(パイプライン沿いなど) 相互に結合して連続画像を形成するわけではない多数の画像のストライプを含むことができます。
完全に、または部分的に重なり合っているデータを、何日もかけてキャプチャできます。 モザイク データセットは、一時的なデータの格納には理想的なデータセットです。 時間や日付に基づいて必要な画像をモザイク データセットで検索し、モザイク手法を使用して、時間または日付属性に従ってモザイク化した画像を表示することができます。
モザイク データセットは 1 つの特定タイプの画像データに制限されません。 それぞれ異なるセンサー システムからさまざまな投影法、解像度、ピクセル深度、バンド数の画像データを追加できます。 オーバービューは全データのコレクションとして生成できます。 これによって、データを高速で表示できるようになり、これらのデータセットをすばやく提供できます。 表示に関する追加のプロパティ (モザイク手法の設定を含む) も存在しており、これにより、多くの状況でモザイク データセットは一意で機能的なものになっています。 空間的/非空間的な検索の制約に基づいて、モザイク データセットを検索することもできます。 この検索結果は、ユーザーが 1 つずつ処理可能な画像のセットであったり、動的に生成されたモザイク画像であったりします。
画像データに加えて、画像データセットと同じ方法で、モザイク データセットに LIDAR データをラスター データセットとともに格納および管理できます。 LIDAR データはファイル システムに *.las ファイルまたは LAS データセットとして、あるいはテレイン データセットとしてジオデータベースに格納できます。
注意:
モザイク データセットは、それらが構築された ArcGIS のバージョンに依存し、特定のリリース サイクルの間、ArcGIS プラットフォームで互換性があります。 一般に、古いバージョンの ArcGIS を使用して作成されたモザイク データセットは、より新しいバージョンの ArcGIS を使用して読み取り、処理することができます。 ただし、新しいバージョンの ArcGIS を使用して作成されたモザイク データセットは、より古いバージョンとの下位互換性がないことがあります。 モザイク データセットの互換性については、下の表をご参照ください。
ラスター データの格納モデルの比較
画像が互いに隣接していない場合や、同じプロジェクトでめったに使用されない場合は、画像データセットを個別に格納するのが最も効果的です。 多くの場合は、入力を 1 つの大きな範囲の画像データ ファイルにモザイク化する方法が適していますが、次の理由により、モザイク データセットを使用する方法が適していることもあります。
- 複数の画像の範囲が部分的にまたは完全にオーバーラップしており、共通のエリアを維持する必要がある。
- 画像データセットが、時間の流れに沿った同じエリアの観察記録を表している。
- 画像のコレクション全体ではなく、対象エリアのみを表示したい。
- イメージ コレクションをまとめて管理したいが、個々の状態も維持したい。
- 各画像を説明する追加の属性カラムを記録し、管理したい。
ラスター データの格納モデルの比較
| ラスター データセット | モザイク データセット | |
|---|---|---|
説明 | オブジェクトの単一の画像または空間的に連続したエリアにおよぶシームレスな画像。 単一のオリジナル画像の場合と、多くの画像をマージした (モザイク化した) ものである場合がある。
| 画像データセットのグループがコレクションとして格納されており、画像データと LIDAR データのコレクションを格納、管理、表示、検索できる。 モザイク画像として表示されるが、コレクション内のアイテムとして各データセットにアクセスできる。
|
ストレージ | ディスク上またはジオデータベース内のファイルとして。 | ジオデータベース内、ただし、ディスク上にファイルとして格納されたソース データを参照できる。 |
同種または異種データ | 同種データ: 単一の形式、データ タイプ、およびファイル。 | 異種データ: 複数の形式、データ タイプ、ファイル サイズ、および座標系。 |
メタデータ | 一度だけ格納し、データセットを完成させるために適用する。 | ラスター レコード内に格納したり、属性テーブルの属性として格納できる。 |
ダウンサンプル データセット | 画像データセット全体のピラミット。 | 各画像データセットのピラミッドと、コレクション全体のオーバービュー。 |
ジオプロセシングと画像解析 | ラスター関数や RFT などを含む、多くのジオプロセシング ツールおよび解析ツールのデータ ソースとして。 | ラスター関数や RFT など、多くのジオプロセシング ツールおよび解析ツール内のデータ ソースとして。 |
利点 |
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欠点 |
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公開 | イメージ サービスとして直接提供されます。 | イメージ サービスとして直接提供されます。 |
推奨 | モザイク画像間のオーバーラップを維持する必要がない場合や、多数の画像データを高速に表示したい場合は、ラスター データセットを使用します。 | 画像データや LIDAR データの管理と視覚化にはモザイク データセットを使用します。 これは、多次元データ、検索、メタデータの格納、および重なり合うデータに適しており、ハイブリッド ソリューションを提供します。 |
ジオデータベースのラスター データの格納
ラスターの管理、振舞いの追加、スキーマの制御が目的の場合、厳密に定義された画像データセットを DBMS (データベース管理システム) の一部として管理する場合、およびすべてのコンテンツを 1 つのアーキテクチャで管理する必要がある場合は、ラスター データをジオデータベースに格納します。 ジオデータベースには、主にエンタープライズとファイルの 2 種類があります。
エンタープライズ ジオデータベースは、DBMS 内で複数ユーザーによる操作をサポートできます。 ファイル ジオデータベースは、シングル ユーザーによる編集を前提としているため、バージョニングをサポートしていません。 ファイル ジオデータベースはファイル システム ディレクトリに存在するため、アクセスにパスワードは必要ありません。 ファイル ジオデータベースとエンタープライズ ジオデータベースは同じ基本格納スキーマを共有します。
注意:
機能的な振舞いは、どのジオデータベースも基本的に同じです。ただし、一部のツールや手順でいくつか例外があります。 ツールや手順による振舞いの相違点については、各ツールまたはリファレンス ヘルプの手順をご参照ください。
ファイル ジオデータベースおよびエンタープライズ ジオデータベースのラスター ストレージの比較
| ラスター ストレージの特性 | ファイル ジオデータベース | エンタープライズ ジオデータベース |
|---|---|---|
サイズ制限 | 各ラスター データセットに 1 テラバイト (TB) |
無制限: 制限は DBMS の制限による |
ラスター データセットのファイル形式 | ファイル ジオデータベース ラスター データセット |
エンタープライズ ジオデータベース ラスター データセット |
ストレージ |
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ファイル システムに格納 |
RDBMS に格納 | |
圧縮 | LZ77、JPEG、JPEG 2000、またはなし |
LZ77、JPEG、JPEG 2000、またはなし |
ピラミッド | 部分ピラミッドをサポート |
部分ピラミッドをサポート |
モザイク処理 | モザイク時にラスター データセットへの追加が可能 |
モザイク時にラスター データセットへの追加が可能 |
更新しています | 増分更新が可能 |
増分更新が可能 |
ユーザー数 | シングルユーザーと小規模ワークグループ: 複数のユーザーによる読み取りと 1 人のユーザーによる書き込み |
マルチユーザー: 複数のユーザーによる読み取りと書き込み |
ジオデータベースのラスター ブロック テーブル
一般に、ラスター データのサイズはフィーチャよりもはるかに大きく、補助テーブルを格納するための領域が必要になります。 たとえば、一般的なパンクロマティック オルソ画像は、20,000 行 x 20,000 列 (4 億ピクセル値) 以上になります。
大きいラスター データセットでパフォーマンスを最適化するには、ジオデータベースのラスターを小さいタイル (ブロック) に分割します。これには通常、約 128 行 × 128 列または 256 行 × 256 列のサイズを使用します。 これらの小さいブロックは各ラスターの補助テーブルで保持されます。 次に示すように、個々のタイルはブロック テーブルの個別の行で保持されます。
この構造は、画像全体ではなく、ある範囲のブロックが必要な場合に、それだけを取得することを意味します。 また、ラスター ピラミッドを構築するためにリサンプリングされたブロックを、同じブロック テーブルの別の行に格納して管理することもできます。
これにより、DBMS で巨大な画像の管理が可能となるため、パフォーマンスが飛躍的に向上します。 DBMS では、マルチユーザーが安全にアクセスすることもできます。
ファイル ジオデータベース
ファイル ジオデータベースの格納モデルは、ブロック単位でデータを格納するエンタープライズ ジオデータベースの格納モデルと似ています。
これにより、特にモザイク処理時には、データに効率的にアクセスできます。 ファイル ジオデータベース内のデータをモザイク化すると、重なり合っているブロックのみが更新されます。 重なり合うブロックが存在しない場合は、新しいブロックが挿入されます。 部分的なブロックには NoData ピクセルが埋め込まれます。 さらに、ファイル ジオデータベース (およびエンタープライズ) 格納モデルは部分的なピラミッド更新を使用しているため、時間を節約できます。 ファイル ジオデータベースとエンタープライズ ジオデータベースはデータ構造が同じなので、これらのジオデータベース間ではデータのコピーと貼り付けをすばやく行えます。
ファイル ジオデータベースではコンフィグレーション キーワードを使用できますが、エンタープライズ ジオデータベースと異なり、コンフィグレーション キーワードの標準値があらかじめ定義されています。 コンフィグレーション キーワードの詳細については、「ファイル ジオデータベースのコンフィグレーション キーワード」をご参照ください。
エンタープライズ ジオデータベース
ラスター データをエンタープライズ ジオデータベースに格納する際には、セキュリティ、マルチユーザー アクセス、データ共有など、エンタープライズ レベルの機能が提供されます。 ラスター データをエンタープライズ ジオデータベースとして格納する主な理由としては、次の 3 つがあります。
- ラスター データが頻繁に更新されない (たとえば、2 年、3 年、またはそれ以上の更新間隔)。
- ラスター データが読み取り専用のユース ケースでアクセスされる (ベクター データのベースマップ データとして使用する場合など)。
- 数百を超えるユーザーがベースマップとしてラスター データにアクセスする。
ArcSDE ジオデータベースの格納構造から、ラスター データはジオデータベースによって管理される、または完全に制御されると考えられます。 エンタープライズ ジオデータベースは、ラスター データセットおよびラスター属性のすべてのラスター情報 (ピクセル、空間参照、関連テーブル、その他のメタデータ) を関連するリレーショナル データベースに格納します。 すべての入力ラスター情報がデータベースに読み込まれるため、形式の変換と考えることができます。
エンタープライズ ジオデータベースは、ユーザー定義のディメンション (デフォルトは 128 x 128) に従って、バンドをピクセルのブロックに均等にタイル分割します。 画像バンド データをタイル分割することにより、ラスター データを効果的に格納および抽出できるようになります。 ピラミッド情報は解像度の低下に従って格納されます。 ピラミッドの高さは、アプリケーションまたはユーザーによって指定されたレベル数に基づいて決定されます。
ラスター ブロック テーブル (最も大きく、ピクセル情報とピラミッドを格納できるテーブル) は、ラスター データセットのバンドごとに、そしてピラミッド レベルごとのブロック (タイル) ごとに一行格納します。 たとえば、ピラミッドを構築せずに 12 個のブロックに分割された 3 バンド画像は、BLK テーブルに 36 個の行 (バンドごとに 12 個のブロック) を持ちます。 ブロックのピクセル データが含まれる列は、BLOB (Binary Large Object) です。
圧縮、ピラミッド、タイル サイズ
ラスター データを格納し、管理する際に、圧縮、ダウンサンプルしたデータセット (ピラミッドとオーバービュー)、タイル サイズを含め、検討しなければならない格納構造が他にもあります。
圧縮
圧縮には、可逆と非可逆の 2 種類があります。 可逆圧縮はラスター データセットのピクセルの値が変更されないことを意味し、非可逆圧縮はピクセルの値が変更されることを意味します。 圧縮の量は、ピクセル データの種類によって異なります。画像の種類の類似性が高いほど、圧縮率も高くなります。 表示だけでなく解析にも使用するデータの格納には、可逆圧縮を使用する必要があります。 データを圧縮する主な利点は、必要な格納領域が少なくなることですが、どれくらい節約されるかは圧縮方式とデータの冗長性によって異なります。 また、転送するデータ パケットの数が少なくなるので、パフォーマンスが大幅に改善されるという利点もあります。 たとえば、帯域幅の狭いネットワーク経由で画像データにアクセスする場合、圧縮を使用すると、転送する情報の量が少なくなり、大きくシームレスな画像データセットを格納して、それらをクライアントですばやく表示することが可能になるので、パフォーマンスが向上する可能性があります。
モザイク データセットにも圧縮機能があります。 これは、管理された画像データセットを格納するためではなく、表示時に生成する画像に適用するための圧縮機能です。 また、転送されるファイルのサイズを縮小することで、ネットワーク経由でのデータへのアクセスが改善されます。 [許可される圧縮手法] プロパティの詳細については、「モザイク データセットのプロパティ」をご参照ください。
高速表示のためのダウンサンプル データセット
ダウンサンプルしたデータセットは、ラスター データセットとモザイク データセットのどちらかの元データから生成されたラスターです。 これらは、データセットは表示速度とパフォーマンスを向上させるために生成されます。 ラスター データセットのために生成されるとき、データセットはピラミッドと呼ばれ、モザイク データセットのために生成されるとき、データセットはオーバービューと呼ばれます。
ピラミッドとオーバービュー
| ピラミッド | オーバービュー | |
|---|---|---|
作成対象 | ラスター データセット | モザイク データセット |
フォーマット | *.ovr ファイルへ書き込みます。ただし、いくつかの例外があります。 *.ovr ファイルまたは *.rrd ファイルとして外部に格納されたピラミッド、または内部に格納されているピラミッドを読み込みます。 | *.tif ファイルとして書き込みます。 |
ストレージ | 通常、同じ名前を使用したソース ラスター データセットの隣にある単一のファイル内。 | デフォルトでは、「*.overviews」の拡張子を持つジオデータベースの隣にあるフォルダー内、あるいはエンタープライズ ジオデータベースの内部。 格納場所はカスタマイズできます。 |
格納するサイズ | 2 ～ 10% (元のラスター データセットに比べて)。 | |
ダウンサンプリング ファクター | 2 | デフォルトは 3 です。 この値は編集できます。 |
範囲 |
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構築する際のオプション |
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タイル サイズ
エンタープライズ ジオデータベースまたはファイル ジオデータベースでは、データがタイル分割、インデックス付け、ピラミッド化され、ほとんどの場合は圧縮される構造で、ラスター データが格納されます。 タイル分割、インデックス付け、ピラミッド化により、ラスター データが検索されるたびに、データセット全体ではなく、検索の範囲と解像度を満たすタイルのみを返すことができます。 タイル サイズは、各データベースのメモリ ブロックに格納するピクセルの数を制御します。 この設定は、X および Y のピクセル数として指定されます。 デフォルトのタイル サイズは 128 x 128 ピクセルで、ほとんどのアプリケーションでこのデフォルト値を変更する必要はありません。 エンタープライズ ジオデータベースでは、ラスター データのタイルは圧縮されてからジオデータベースに格納されます。