Kurs Quantum GIS 1.3 "Mimas"

Creative Commons License
Kurs Quantum GIS - Robert Szczepanek
na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 3.0.
W przypadku tworzenia utworów zależnych proszę o kontakt.

Lekcja 1 - podstawy pracy z programem

Program Quntum GIS (QGIS) jest wolnym i otwartym oprogramowaniem. Strona główna projektu znajduje się pod adresem http://www.qgis.org. Na stronie dostępne są aktualne wersje programu oraz kody źródłowe. Przedstawiany kurs bazuje na wersji QGIS 1.3.0 Mimas, Windows - Standalone. Program dostępny jest za darmo i może być wykorzystywany również w celach komercyjnych. QGIS dostepny jest w polskiej wersji językowej. W razie problemów dostępne są fora dyskusyjne - forum główne programu QGIS (anglojęzyczne) oraz polskie forum QGIS.

W początkowych ćwiczeniach wykorzystamy przykładowe mapy Alaski udostępniane na stronie projektu. W pracowni komputerowej mapy zostały udostępnione w kartotece S:\robert\mapy. Mapy z tej kartoteki służą jedynie do odczytu. Do realizacji zadań każdy ze studentów powinien utworzyć kartotekę ze swoim imieniem i nazwiskiem S:\robert\jan-kowalski i w niej zapisywać wyniki swojej pracy.

Po uruchomieniu programu pojawia się okno główne z kilkoma obszarami:

Lokalizacja i rozmiary niektórych obszarów (obiektów) moga być dostosowywane do aktualnych potrzeb. Dotyczy to w szczególności paska narzędzi, legendy oraz szybkiego podglądu. Po zatrzymaniu kursora nad wybraną ikoną na pasku narzędzi, po chwili wyświetlona zostanie krótka podpowiedź dotycząca jej działania. Zaczniemy od prostej operacji w menu. Zmienimy domyślny zestaw ikon wybierając Ustawienia | Opcje | Motyw ikon. Wybierzmy zestaw ikon o nazwie gis. Po zmianie należy zaakceptować wybór i zamknąć okno.

Mapy wektorowe i rastrowe

Pracę rozpoczniemy od dodania kilku map wektorowych oraz mapy rastrowej. Aby dodać warstwę wybieramy odpowiednią ikonę z paska narzędzi. Mapy wektorowe znajdują się w podkartotece vmap0_shapefiles, mapa rastrowa zlokalizowana jest w kartotece raster.

Samodzielnie wyświetl mapę rastrową landcover.img i nałóż na nią kilka map wektorowych. Kolejność map w legendzie determinuje kolejność ich wyświetlania. Warstwy są wyświetlane od najniżej do najwyżej położonej. Z tego powodu, zwykle mapy rastrowe są umieszczane pod mapami wektorowymi. Aby zmienić kolejność warstw, wystarczy przeciągnąć i upuścić w wybrane miejsce w oknie legendy daną warstwę. Ale nawet w sytuacji, gdy warstwa rastrowa znajduje się na samej górze lub chcemy wyświetlić kilka warstw rastrowych równocześnie, można tego dokonać dzięki zastosowaniu przezroczystości warstw. Ustaw warstwę rastrową na samej górze a następnie kliknij dwukrotnie na nazwie warstwy lub wybierz z menu kontekstowego (prawy klawisz myszy) Właściwości warstwy. W zakładce Przezroczystość możesz ustawić dowolną wartość przezroczystości (Ogólna przezroczystość) tak, aby widoczne były warstwy pod spodem. Nie musisz przy tym zamykać okna naciskając OK. Wystarczy że wybierzesz Zastosuj, a wprowadzone zmiany będą od razy widoczne.

Podgląd warstw

Poruszanie się po mapach możliwe jest na wiele sposobów. Najbardziej intuicyjne na początku jest wykorzystywanie paska narzędzi

W miarę poznawania programu wygodniejsze może okazać się używanie kółka na myszy do powiekszania i pomniejszania lub skrótów klawiaturowych, które można odszukać w menu. Poszczególne warstwy wyświetlane w legendzie, mogą być włączone lub wyłączone. W calu łatwiejszego zlokalizowania obszaru mapy, który jest aktualnie wyświetlany można wykorzystać opcję dodawania poszczególnych warstw do szybkiego podglądu znajdującego się w lewym dolnym rogu okna aplikacji.

Właściwości warstw wektorowych

Każda warstwa posiada wiele właściwości. Odpowiednie ich dopasowanie umożliwia stworzenie przejrzystej i czytelnej mapy. Jako przykładem posłużymy sie mapą wektorową airports na której naniesione zostały punkty lokalizacji lotnisk. Standardowo obiekty punktowe wyświetlane są w postaci okręgów, ale możliwa jest zmiana tego ustawienia tak, aby był to dowolny inny kształt. Wykorzystując właściwości warstwy spróbuj wyświetlić lotniska tak jak pokazano na rysunku 1 wraz z nazwami.

airports

Rys.1 Dostosowanie warstwy wektorowej lotnisk.

Projekt

Przygotowany układ warstw można zapisać jako projekt, do ponownego wykorzystania.

Zadanie praktyczne

Spróbuj samodzielnie stworzyć kompozycję mapy składającą się z kilku warstw wektorowych. Całość zapisz jako projekt w swojej kartotece.

Lekcja 2 - wtyczki; tabele atrybutów

W tym ćwiczeniu wykorzystamy mapy pochodzące z serwisu Natural Earth, który udostępnia mapy rastrowe i wektorowe na licencji public domain. Kolejne mapy wgrywaj do swojej kartoteki roboczej.

Rozpoczniemy od mapy fizycznej w skali 1:110 000 000 przedstawiającej największe miasta świata - Populated Places. Ta jedna mapa (warstwa wektorowa) po rozpakowaniu składa się z kilku plików. Nas na razie interesować będą dwa z nich. Pliki z rozszerzeniem .SHP zawierają wektorowe dane geometryczne obiektów, zaś plik .DBF zawiera tabelę atrybutów tych obiektów. Wczytajmy do QGIS naszą warstwę wektorową. Następnie wyświetl tabelę atrybutów dla wczytanej warstwy. Tabela zawiera wiele informacji o każdym z miast. Jedym z atrybutów jest POP_MAXI, który określa maksymalną liczbę mieszkańców w każdym z miast. Załóżmy, że chcemy wybrać tylko te miasta, które mają powyżej 10 milionów mieszkańców. Zadanie to można wykonać przynajmniej na dwa różne sposoby.

Wybrane obiekty zostaną wyświetlone w kolorze żółtym. Zamknijmy tabelę atrybutów mając cały czas wybrane same najwięsze miasta świata. W menu kontekstowym warstwy (PKM - Prawy Klawisz Myszy) dostępna jest opcja Zapisz wybrane jako Shapefile.... Wybierzmy ją i zapiszmy nową warstwę pod nazwą Miasta. Układ współrzędnych przyjmijmy zgodny z warstwa pierwotną, czyli WGS 84. Po zapisaniu, wczytajmy naszą warstwę.

Nowo utworzoną warstwę Miasta możemy edytować (zmieniać poszczególne atrybuty obiektów), ale nie możemy modyfikować jej struktury. Do tego celu potrzebować będziemy specjalnego narzędzia.

Program QGIS można dowolnie rozbudowywać o nowe funkcje, dzięki mechanizmowi wtyczek. Wtyczki są pobierane i instalowane przez użytkownika bez opuszczania programu. Aktualnie dostępnych jest około 100 wtyczek, które zostały udostępnione w tzw. repozytoriach wtyczek. Liczba wtyczek napisanych przez użytkowników, ale nieudostępnionych publicznie jest trudna do oszacowania. Spróbuj pobrać i zainstalować wtyczkę Table Manager z repozytorium Borysa Jurgiela. Nowo włączona wtyczka dostępna jest z poziomu menu oraz jako ikona na pasku narzędzi.

Przy pomocy wczytanej wtyczki usuń z tabeli warstwy Miasta kilka atrybutów, ale za wyjątkiem Name_town (Miasto) oraz POP_MAXI (Populacja). Obydwa atrybuty ustaw na poczatku tabeli i zmień ich nazwy na polskie odpowiedniki, jak podano w nawiasach. Jako trzeci atrybut wstaw nowe pole o nazwie Warto oraz typie Integer(liczb całkowita). Zapisz zmiany jako Miasta1.

Teraz na swojej nowo stworzonej warstwie ze zmodyfikowanymi atrybutami przypisz do każdego mista w polu Warto liczbę z zakresu 0-20, czy czym 0 oznacza Nie warto odwiedzać, zaś 20 oznacza Warto odwiedzić. Wykorzystując wartości atrybutów w tym polu, spróbuj wyświetlić nazwy poszczególnych miast w taki sposób, aby wyświetlana wielkość tekstu z nazwą miasta od razu wskazywała na jego atrakcyjność.

Lekcja 3 - geoprocesing map wektorowych

W serwisie Natural Earth odszukaj i wgraj do swojej kartoteki roboczej mapę wektorową z podziałem politycznym Admin 0 - Countries. Wyświetl tę warstwę wraz z pierwotną warstwą z poprzedniej lekcji, na której pokazano miasta świata.

Twoje zadanie będzie polegało na wydzieleniu tych obszarów lądowych, które znajdują się w oddaleniu od miast. Przyjmijmy, że odległością graniczną będzie 1 000km. Problem polega jednak na tym, że nasza mapa jest w jednostkach geograficznych - stopniach. Musisz więc przeliczyć ile to w przybliżeniu stopni.

Aby wykonać to zadanie należy najpierw yznaczyć strefy (bufory) o określonej wielkości wokół miast. Następnie tak uzyskaną mapę należy skonfrontować (przetworzyć) z mapą lądów. Wszystkie niezbędne do tego celu narzędzia znajdują się w narzędziach geoprocesingu w menu. Końcowa warstwa powinna zawierać tylko obszary lądowe odległe od miast o więcej niż 1000km.

Lekcja 4 - infrastruktura danych przestrzennych

Ramy prawne infrastruktury danych przestrzenych stanowi Dyrektywa INSPIRE z roku 2007. W swoich założeniach INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in the European Community) łączy infrastruktury informacji przestrzennej tworzone w różnych krajach członkowskich w jeden spójny system. Elementami tej infrastruktury są: metadane, zbiory danych przestrzennych oraz usługi danych przestrzennych.

Ramy technologiczne infrastruktury danych przestrzennych opisują standardy Open Geospatial Consortium.

CSW - Catalogue Service for Web

Serwisy katalogowe umożliwiają publikowanie i przeszukiwanie zbiorów informacji opisowej (metadanych) dla danych, serwisów i obiektów powiązanych. Metadane w katalogach zawierają informację o zasobach, które mogą być przeszukiwane za pomocą zapytań oraz przeglądane

WMS - Web Map Service

Usługa sieciowa udostępniająca dane rastrowe i wektorowe w postaci obrazu. W ramach jednego obrazu usługa może dostarczyć jednocześnie wiele warstw w wybranym przez użytkownika formacie (JPG, PNG) i układzie współrzędnych.

WFS - Web Feature Service

Usługa WFS umożliwia m.in. przeglądanie obiektów przestrzennych, tworzenie nowych obiektów, usuwanie obiektów oraz ich aktualizację.

Geoportale

Lekcja 5 - wykorzystanie WMS w Quantum GIS

Program QGIS działa jako klient WMS. Aby wyświetlić warstwę WMS należy podać adres serwera udostępniającego mapy poprzez ten interfejs. W programie zdefiniowanych jest kilka standardowych serwerów WMS. Wyświetl przy ich pomocy warstwy WMS.

Zadanie praktyczne

Wybierz jedno z miast udostępniających usługi WMS (najlepiej z serwera Geo-System z poprzedniej lekcji) i spróbuj wyświetlić w QGIS kilka warstw WMS dla tego samego obszaru.

Lekcja 6 - przygotowanie map

W tej lekcji wykorzystamy mapy wektorowe z lekcji 2 pochodzące z serwisu Natural Earth: warstwa podziału administracyjnego oraz warstwa miast. Warstwa z podziałem administracyjnym państw będzie stanowiła jedynie tło i nie umieścimy jej w legendzie wydruku. Warstwa z miastami zostanie zwizualizowana w zależności od liczby mieszkańców i zostanie stworzona dla niej legenda. Dodatkowo do mapy zostanie dodana siatka geograficzna z rozdzielczością co 5 stopni. Aby dodać siatkę stworzymy nową warstwę wektorową przy pomocy komendy Narzędzia > Narzędzia badawcze > Siatka wektorowa.

Przygotowanie kompozycji mapy realizowane jest poprzez asystenta wydruku. Umożliwia on przygotowanie mapy w formatach bitmapowych (PNG, JPG, itp.), wektorowych (SVG) oraz w formacie PDF. Przygotuj kompozycję mapy zbliżoną do pokazanej na poniższym rysunku i zapisz ją w formacie PNG.

wydruk

Rys.2 Kompozycja mapy z asystenta wydruku.