Der Hauptvorteil der Datenkomprimierung besteht in der Reduzierung der Dateigröße, um Speicherplatz zu sparen. Ein weiterer Vorteil ist die stark verbesserte Performance über ein Netzwerk, da Sie eine reduzierte Menge an Daten übertragen, die vom Datenträger gelesen werden und an den Server oder eine direkte Leseanwendung übertragen werden. Da komprimierte Daten zur Anzeige auf dem Bildschirm jedoch zunächst dekomprimiert werden müssen, kann die Anzeige unter Umständen länger dauern als bei unkomprimierten Daten und kann die CPU-Anforderungen auf dem Server oder in der Anwendung erhöhen. Wavelet-basierte Dekomprimierung ist meist CPU-lastiger als JPEG, LZW oder LZ77. Bei der JPEG 2000-Komprimierung ist die Zeit zur Dekomprimierung oft vom Komprimierungsverhältnis abhängig. Je höher der Komprimierungsgrad des Rasters, desto länger dauert die Dekomprimierung.
Beim Senden von Pixeln von einem Server zu Client-Anwendungen kann Komprimierung auch auf Image-Services angewendet werden. Dies ist die Übertragungskomprimierung, die von der Speicherkomprimierung unabhängig ist. Übertragungskomprimierung kann die Performance deutlich verbessern, indem sie die Bandbreitenanforderungen reduziert. (Übertragungskomprimierung für einen Karten-Cache ist das Gleiche wie Speicherkomprimierung.)
In ArcGIS können komprimierte Daten in den folgenden Formaten gespeichert werden: IMG, JPEG, JPEG 2000, TIFF, Ersi Grid oder in einer Geodatabase. Beim Speichern von Daten in der Geodatabase werden die Datenblöcke komprimiert, bevor sie gespeichert werden.
Die Datenkomprimierung kann mit Qualitätsverlust (JPEG und JPEG 2000) erfolgen oder verlustfrei (LZ77, PackBits, CCITT) sein. Eine verlustfreie Komprimierungsmethode bedeutet, dass die Zellenwerte des Raster-Datasets nicht verändert werden oder verloren gehen. Wenn die Pixelwerte des Raster-Datasets für die Durchführung einer Analyse oder das Ableiten anderer Daten verwendet werden sollen, wählen Sie die verlustfreie oder keine Komprimierung.
In ArcGIS unterstützte Raster-Komprimierungstypen
| Komprimierung | Verlustbehaftet oder verlustfrei | Hinweise |
|---|---|---|
LZ77 | Verlustfrei | |
JPEG | Verlustbehaftet | Kann eine Komprimierungsqualität definieren |
JPEG 2000 | Verlustbehaftet oder verlustfrei | Kann eine Komprimierungsqualität definieren |
PackBits | Verlustfrei | Gilt nur für TIFF |
LZW | Verlustfrei | |
RLE | Verlustfrei | |
CCITT GROUP 3 | Verlustfrei | Gilt nur für TIFF |
CCITT GROUP 4 | Verlustfrei | Gilt nur für TIFF |
CCITT (1D) | Verlustfrei | Gilt nur für TIFF |
Keine | Es wird keine Datenkomprimierung ausgeführt |
LZ77 (die Standardeinstellung) ermöglicht eine verlustfreie Komprimierung, bei der alle Zellenwerte des Rasters erhalten bleiben. Für dieses Format wird derselbe Komprimierungsalgorithmus wie für das Bildformat PNG und ein ähnlicher Algorithmus wie für die ZIP-Komprimierung verwendet. Da bei der verlustfreien Komprimierung alle Pixelwerte beibehalten werden, kann sie nur mit einem niedrigen Dateigrößenverhältnis durchgeführt werden (je nach Daten etwa 2:1 oder 3:1). Bei der verlustbehafteten Komprimierung hingegen können Raster-Datasets mit einem erheblich höheren Verhältnis (z. B. 20:1) komprimiert werden. Hierbei werden jedoch wiederum die Pixelwerte nicht genau beibehalten. Die verlustbehaftete Komprimierung eignet sich für GIS-Projekte, bei denen das Raster-Dataset lediglich als Hintergrundbild fungiert. Für die Raster-Analyse ist diese Komprimierungsmethode jedoch nicht zu empfehlen.
Für die Komprimierung von JPEG und JPEG 2000 hängt die Komprimierungsstufe von den Daten ab, kann aber auch durch Ändern der Komprimierungsqualität angepasst werden. Deren Werte liegen für JPEG und JPEG 2000 zwischen 1 und 100. Bei Auswahl eines höheren Wertes ist die Komprimierungsstufe geringer und die Bildqualität höher. Bei Auswahl eines niedrigeren Wertes ist die Komprimierungsstufe höher, aber die Bildqualität geringer. Die Komprimierungsrate für JPEG kann bis 10:1 betragen, für JPEG 2000 bis 20:1. Je homogener die Daten sind, desto höher ist die Komprimierungsrate. Je niedriger die Komprimierungsqualität ist, desto höher ist die Komprimierungsrate. Der JPEG (JFIF)-Komprimierungsalgorithmus kann nur mit 8-Bit-Raster-Daten ohne Vorzeichen (ein oder mehrere Bänder) verwendet werden und auf die ersten 12 Bits von 16-Bit-Daten angewendet werden. JPEG 2000 verwendet eine Wavelet-Technologie, um Raster so zu komprimieren, dass diese visuell verlustfrei erscheinen. Obgleich die Zellenwerte bearbeitet werden, sind die Unterschiede zwischen dem Original und demselben komprimierten Raster nicht einfach zu erkennen.
Beim Speichern eines Rasters mit JPEG 2000-Komprimierung in einer Personal-Geodatabase oder Datei auf dem Datenträger kann das Raster-Dataset mit verlustfreier Komprimierung gespeichert werden, wenn der Wert für die Komprimierungsqualität auf 100 festgelegt ist. Eine verlustfreie Komprimierung für File-Geodatabases oder Enterprise-Geodatabases ist mit dieser Methode nicht möglich. Verwenden Sie für File-Geodatabases und Enterpriste-Geodatabases stattdessen LZ77.
Eine verlustbehaftete Komprimierungsmethode sollte in folgenden Fällen gewählt werden:
- Wenn es sich bei den Rastern lediglich um Hintergrundbilder handelt und keine Analyse der Raster-Daten durchgeführt wird.
- Um ein schnelleres Laden und Abrufen von Daten zu erreichen.
- Wenn weniger Speicherplatz benötigt wird, da die Komprimierungsverhältnisse zwischen 1:1 und 20:1 liegen können.
Eine verlustfreie Komprimierungsmethode sollte in folgenden Fällen gewählt werden:
- Wenn die Raster-Datasets zum Ableiten neuer Daten oder zur visuellen Analyse verwendet werden sollen.
- Beim Verwenden von diskontinuierlichen Daten.
- Wenn Sie nicht beabsichtigen, die Ursprungsdaten aufzubewahren.
- Wenn die Eingaben bereits anhand einer verlustreichen Komprimierungsmethode komprimiert sind.
Raster-Komprimierungsoptionen für die Bildanalyse in Geodatabases
| Bit-Tiefe | Keine Komprimierung | LZ77-Komprimierung |
|---|---|---|
1-Bit | OK | Empfohlen |
8-Bit | OK | OK |
16-Bit | OK | OK |
32-Bit | OK | OK |
64-Bit | OK | Empfohlen |
Raster-Komprimierungsoptionen für die allgemeine Bildverwendung in Geodatabases
| Bit-Tiefe | JPEG-Komprimierung | JPEG 2000-Komprimierung |
|---|---|---|
1-Bit | Nein | Nein |
8-Bit | Empfohlen | Empfohlen |
16-Bit | OK (nur die ersten 12 Bit) | Empfohlen |
32-Bit | Nein | Nein |
64-Bit | Nein | Nein |
In einigen Fällen können Sie Raster-Daten ohne Komprimierung speichern, jedoch wird die Komprimierung im Allgemeinen empfohlen. Wenn Sie nicht sicher sind, welche Komprimierungsmethode Sie verwenden sollen, wählen Sie die Standardeinstellung LZ77 (verlustfrei).