Przewodnik GIS do Interaktywnego Narzędzia Edukacyjnego

Przewodnik GIS
do Interaktywnego Narzędzia Edukacyjnego
„Transfer wiedzy w zakresie zrównoważonego rozwoju,
Teoria – Praktyka, Alpy – Karpaty”
Zakład Systemów Informacji Geograficznej, Kartografii i Teledetekcji
Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej
Uniwersytet Jagielloński
Kraków 2011
1
Wprowadzenie
Niniejszy przewodnik GIS jest uzupełnieniem treści zawartych w interaktywnym
narzędziu edukacyjnym „Transfer wiedzy w zakresie zrównoważonego rozwoju (Teoria –
Praktyka,
Alpy
–
Karpaty)”,
dostępnym
pod
adresem:
www.gis.geo.uj.edu.pl/webtool_nowa_wersja/index.html.
Treści przedstawione w przewodniku odnoszą się do części interaktywnego narzędzia
dotyczącej ćwiczenia z analizy wykonalności dla wybranych wskaźników zrównoważonego
rozwoju z bazy danych DIAMONT, a dokładniej do poszczególnych etapów, które należy
wykonać przy obliczaniu wskaźnika dostępności obszarów pod zabudowę.
Słowa kluczowe
Obszary zabudowane, analiza wykonalności (AW), baza danych CORINE Land Cover,
SRTM DEM, Natura2000
Dane wykorzystane w przewodniku
W przewodniku wykorzystano następujące dane
•
•
Dane wektorowe:
•
nuts3.shp – statystyczne jednostki terytorialne dla obszaru polskiej części
Karpat na poziomie NUTS 3 (podregiony – zgrupowania kilku powiatów)
•
nuts5.shp – statystyczne jednostki terytorialne dla obszaru polskiej części
Karpat na poziomie NUTS 5 (gminy)
Dane rastrowe:
•
CLC2000.img – mapa pokrycia terenu / użytkowania ziemi dla obszaru polskiej
części Karpat z bazy danych CORINE Land Cover dla przełomu XX i XXI wieku,
więcej o CORINE Land Cover możesz przeczytać na stronie EEA:
http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/corine-land-cover-2000clc2000-seamless-vector-database (z tej strony można również darmowo
pobrać te dane)
•
srtm100.img – model wysokości dla obszaru polskiej części Kaprat; więcej o
modelach SRTM możesz przeczytać na stronie: http://srtm.usgs.gov/ (z tej
strony można również darmowo pobrać te dane)
•
Natura2000.img – mapa obszarów NATURA 2000 dla polskiej części Karpat
(dane dostępne na stronie EEA)
Oprogramowanie
Quantum GIS (QGIS)
QGIS jest przyjaznym dla użytkownika otwartym (Open Source) i darmowym
oprogramowaniem z rodziny GIS, które pracuje na platformach GNU/Linux, Unix, Mac
OSX oraz MS Windows. QGIS pozwala na przeglądanie, wyświetlanie, edycję i tworzenie
danych wektorowych, rastrowych oraz bazodanowych w różnych formatach, włączając
format ESRI shapefile, MapInfo tab, przestrzenne dane PostgreSQL/PostGIS, wektorowe i
rastrowe warstwy GRASS-a czy GeoTiff. Poprzez integrację z systemem GRASS pozwala
również na wykonywanie zaawansowanych analiz. Posiada także możliwość wyświetlania
warstw OGC: WMS i WFS.
2
Program Quantum GIS można pobrać ze strony: http://www.qgis.org/. Najnowszą
dostępną wersją jest Quantum GIS 1.7.0 – Wrocław.
Dostępny jest także bardzo dobry (choć napisany dla wersji Quantum GIS 1.0.1 Kore)
przewodnik do programu w języku polskim: „Wprowadzenie do Quantum GIS” M.
Nowotarskiej, dostępny pod adresem:
http://quantum-gis.pl/_media/czytelnia/wprowadzenie_do_quantum_gis.pdf
Tok pracy
Początek pracy z programem QuantumGIS
1. Aby włączyć QGIS wybierz jego ikonę z menu Start > Programy > Quantum GIS
Wroclaw > QuantumGIS (1.7.0).
Po włączeniu programu użytkownikowi pokazuje się pusty obszar mapy (prawa część
okna) i pusta legenda (lewa część okna) w układzie podobnym do przedstawionego
poniżej (rozkład pasków narzędziowych widocznych po włączeniu programu może się
różnić np. rozmieszczeniem pasków narzędziowych):
2. Do wczytywania danych oraz otwierania/zapisywania
narzędziowe Plik i Menadżer warstw:
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
projektów
służą
paski
ff
m
k
3
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
Nowy projekt – tworzy nowy, pusty projekt
Otwórz projekt – otwiera istniejący projekt
Zapisz projekt – zapisuje projekt na dysk
Zapisz projekt jako – zapisuje projekt na dysk pod nową nazwą
Nowy asystent wydruku – otwiera okno dialogowe, w którym można ustawić
kompozycję wydruku i wydrukować obraz okna mapy
Asystent wydruku – otwiera okno dialogowe, w którym można zarządzać
kompozycjami wydruku
Dodaj warstwę wektorową – dodaje do projektu istniejącą warstwę
wektorową, należy wskazać na dysku lokalizację pliku z warstwą
Dodaj warstwę rastrową – dodaje do projektu istniejącą warstwę rastrową,
należy wskazać na dysku lokalizację pliku z warstwą
Dodaj warstwę PostGIS – dodaje do projektu istniejącą warstwę PostGIS,
należy wskazać na dysku lokalizację pliku z warstwą
Dodaj warstwę SpatiaLite – dodaje do projektu istniejącą warstwę SpatiaLite,
należy wskazać na dysku lokalizację pliku z warstwą
Dodaj warstwę WMS – dodaje do projektu warstwę z serwera WMS, za
pierwszym razem nie ma określonych żadnych połączeń – należy je utworzyć;
QGIS pamięta adresy serwerów nawet po instalacji nowszej wersji
Nowa warstwa wektorowa – tworzy nową, pustą warstwę wektorową i dodaje
ją do projektu
Usuń warstwę – usuwa z projektu bieżącą warstwę, czyli tę warstwę, która
jest zaznaczona w legendzie
Do nawigacji w oknie mapy służy pasek narzędziowy Nawigacja (może on być
częściowo przykryty przez inne paski narzędziowe, wówczas należy go przeciągną w
inne miejsce):
a
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
b
c
d
e
f
g
h
i
Przesuwanie mapy
Powiększanie
Pomniejszanie
Dopasowywanie do całego zasięgu
Dopasowywanie do zaznaczonych obiektów
Dopasowywanie do aktywnej warstwy
Cofanie do poprzedniego widoku
Przejście do następnego widoku
Odświeżenie widoku
Pierwsze kroki w programie QuantumGIS
wczytaj do programu warstwy wektorowe ze statystycznymi
1. Korzystając z ikony
jednostakimi terytorialnymi dla polskiej części Karpat na poziomie NUTS 3 (podregiony –
zgrupowania kilku powiatów) i NUTS 5 (gminy): nuts3.shp i nuts5.shp.
2. Następnie posługując się ikoną
Natura2000.img i srtm100.img.
wczytaj warstwy rastrowe: CLC2000.img,
3. Wczytane warstwy wektorowe i rastrowe pojawią się na liście w oknie legendy oraz
wyświetlają w oknie mapy.
Uwaga! Warstwy wyświetlane są w kolejności, w której znajdują się w oknie legendy
4
Aby zmienić kolejność wyświetlanych warstw należy zaznaczyć daną warstwę w oknie
legendy i za pomocą myszki przeciągnąć na wybrane przez nas miejsce na liście
warstw.
Zadanie: Umieść warstwy wektorowe na górze listy warstw w oknie legendy.
4. Aby włączyć/wyłączyć wyświetlanie danej warstwy w oknie mapy, należy
zaznaczyć/odznaczyć krzyżyk znajdujący się po lewej stronie danej warstwy w oknie
legendy.
5. Aby wyświetlić i/lub zmienić właściwości (np. właściwości wyświetlania) danej
warstwy należy podświetlić tą warstwę w oknie legendy i pod prawym klawiszem
myszy wybrać Właściwości:
5
Dla warstw wektorowych, sposób wyświetlania danej warstwy możemy zmienić w
zakładce Styl. Informacje o danej warstwie (tzw. metadane) znajdują się w zakładce
Metadate.
Systemy informacji geograficznej pozwalają na przechowywanie nie tylko informacji o
lokalizacji obiektów, ale także o ich rozmaitych cechach obiektów - atrybutach. Listę
atrybutów przypisanych do danej warstwy możemy obejrzeć w zakładce Pola.
Natomiast same informacje są przechowywane w tzw. tabeli atrybutowej warstwy.
6. Aby obejrzeć tabelę atrybutów związaną z daną warstwą wektorową należy kliknąć na
daną warstwę w oknie legendy i pod prawym klawiszem myszy wybrać Otwórz tabelę
atrybutów:
6
7. We Właściwościach dla warstw rastrowych sposób wyświetlania danej warstwy
możemy również zmienić w zakładce Style, a informacje o danej warstwie (tzw.
metadane) obejrzeć w zakładce Metadane. Dodatkowo możemy zmienić
przeźroczystość wyświetlania danej warstwy w zakładce Przeźroczystość, a także
obejrzeć histogram rozkładu wartości w zakładce Histogram.
7
Zmień sposób wyświetlania poszczególnych warstw na najbardziej dla Ciebie
odpowiedni.
8. Zapisz stworzony projekt np. pod nazwą Obliczanie_wskaznikow.
9. QGIS został tak zaprojektowany, że możliwe jest ciągłe poszerzanie zasobu
dostępnych narzędzi poprzez tzw. wtyczki. Wtyczki są to dodatki do programu
poszerzające jego możliwości bądź automatyzujące czynności. Dzięki wtyczkom
użytkownik sam może zdecydować jakie funkcje chce mieć w programie, a jakich nie.
Wtyczki możemy podzielić na wewnętrzne i zewnętrzne. Wewnętrzne zarządzane są
przez QGIS Development Team i są integralną częścią każdej dystrybucji programu
QGIS. Aktywuje się jej przy pomocy Menadżera wtyczek (Wtyczki > Zarządzaj
wtyczkami). Zewnętrzne wtyczki można pobrać za pomocą polecenia Wtyczki >
Pobierz więcej wtyczek. Wtyczki mogą być tworzone także przez użytkowników.
Wśród dostępnych wtyczek wewnętrznych w Menadżerze wtyczek możemy znaleźć
wtyczkę GRASS.
GRASS GIS jest darmowym systemem, o otwartym kodzie źródłowym, rozwijanym
od 1982 r. GRASS ma budowę modułową – wszystkie polecenia wykonywane są przy
pomocy skryptów działajacych na poziomie systemu. W standardowej dystrybucji
system GRASS zawiera około 350 modułów do pracy z danymi wektorowymi i
rastrowymi.
Dane w GRASS zapisywane są w 3-poziomowej strukturze kartotek: Baza danych >
Lokacja > Mapset. W Bazie danych projekty są określone przez ich obszar i
przechowywane w podkatalogach zwanych Lokacjami. Każda Lokacja posiada
zdefiniowane odwzorowanie, układ odniesienia i położenie w przestrzeni
geograficznej. Katalogii i pliki danej Lokacji są tworzone automatycznie, kiedy po raz
pierwszy definiujemy nową Lokację. Każda Lokacja może mieć wiele Mapsetów, z
których każdy jest podkatalogiem Lokacji.
Wtyczka GRASS dostępna w QGIS umożliwia dostęp do narzędzi GRASS. Po jej
włączeniu w Menadżerze wtyczek pojawia się nowy pasek narzędziowy:
8
a
a)
b)
c)
d)
e)
n)
f)
g)
h)
i)
b
c
d
e
f
g
h
i
j
Otwórz mapset
Stwórz nowy mapset
Zamknij mapset
Otwórz wektorową warstwę GRASS - dodaje do projektu istniejącą warstwę
wektorową GRASS, należy wskazać na dysku lokalizację pliku z warstwą
Otwórz rastrową warstwę GRASS - dodaje do projektu istniejącą warstwę
rastrową GRASS, należy wskazać na dysku lokalizację pliku z warstwą
Stwórz nową warstwę wektorową GRASS - tworzy nową, pustą warstwę
wektorową GRASS i dodaje ją do projektu
Edytuj warstwę wektorową GRASS – edytuje istniejącą, dodaną do projektu
warstwę wektorową GRASS
Otwórz narzędzia GRASS – otwiera zasób dostępnych narzędzi (funkcji) GRASS
Wyświetl aktualny region GRASS – wyświetla (w postaci prostokąta) położenie
w przestrzeni geograficznej danej Lokacji
Edytuj aktualny region GRASS – edytuje położenie w przestrzeni geograficznej
danej Lokacji
10. Narzędzia dostępne dzięki wtyczce GRASS pozwolą nam na obliczenie wskaźnika
dostępności obszarów pod zabudowę dla podregionów i gmin obszaru polskiej
części Karpat.
) i
Pierwszym krokiem będzie utworzenie nowego Mapsetu (korzystając z ikony
zaimportowanie do niego warstw wektorowych i rastrowych, które znajdują się w
naszym projekcie.
W pierwszym oknie tworzenia nowego Mapsetu, należy podać nazwę Bazy danych,
gdzie będą przechowywane wszystkie dane z systemu GRASS (należy wybrać
odpowiedni folder korzystając z opcji Przeglądaj...).
W kolejnym oknie podajemy nazwę nowej Lokacji, a następnie wybieramy dla tej
Lokacji obowiązujące odwzorowanie i układ odniesienia. Ponieważ nasze dane
znajdujące się w projekcie mają zdefiniowany układ odniesienia UTM (Universal
Transverse Mercator), strefa 34N, na elipsoidzie WGS84, to z listy wybieramy
Projected Coordinate Systems > Universal Trnasverse Mercator (UTM) > WGS 84 /
UTM zone 34N.
Kolejnym krokiem jest zdefiniowanie tzw. regionu, a więc położenia danej Lokacji w
przestrzeni geograficznej. Po wybraniu opcji Ustal bieżący zasięg QGIS położenie to
zostanie automatycznie dopasowane do położenia danych już wyświetlanych w
programie QGIS. Następnie podajemy nazwę dla nowego Mapsetu. W ostatnim oknie
pogram wyświetli podsumowanie stworzonej przez nas struktury danych. Po
zatwierdzeniu zostanie ona utworzona i otrzymamy komunikat podobny do
poniższego:
9
11. Kolejnym krokiem będzie zaimportowanie do stworzonego przez nas mapsetu warstw
wektorowych i rastrowych otwartych w projekcie. W tym celu za pomocą ikony
otwieramy zbiór narzędzi GRASS.
Znajdują się w niej 3 zakładki. W pierwszej z nich dostępne są wszystkie funkcje
GRASS uporządkowane według realizowanych zadań. W drugiej zakładce dostępna
jest lista modułów wraz z wygodną wyszukiwarką. Sprawdza się, gdy wiemy jakiej
funkcji szukamy. Nazwy poszczególnych modułów rozpoczynają się od litery
reprezentującej grupę modułów np. r.* to raster a v.* to wektor. Po uruchomieniu
odpowiedniego modułu dodawana jest jego zakładka. W ramach tej zakładki jednym z
dostępnych elementów jest Podręcznik szczegółowo opisujący działanie modułu.
10
Funkcje służące do importowania danych można znaleźć w pierwszej zakładce pod
Zarządzanie plikami > Importuj do GRASS.
12. Aby zaimportować dane wektorowe, które są już wyświetlone w programie,
wybieramy Importuj do GRASS > Importuj wektor do GRASS > v.in.ogr.qgis –
Importuj wczytany wektor.
W dodanej zakładce, w polu Warstwa wektorowa OGR wybieramy z listy warstwę
nuts3. W kolejnym polu podajemy nazwę warstwy wyjściowej: nuts3_grass, a
następnie klikamy Uruchom. Kiedy proces importu się zakończy, poprzez Zobacz
wynik możemy dodać nową warstwę do widoku mapy. W podobny sposób
importujemy i dodajemy do widoku mapy warstwę nuts5.
11
13. Aby zaimportować dane rastrowe, które są już wyświetlone w programie, wybieramy
Importuj do GRASS > Importuj raster do GRASS > Importuj raster do GRASS z
widoku QGIS > r.in.gdal.qgis – Importuj wczytany raster. W dodanej zakładce, w
polu Warstwa rastrowa GDAL wybieramy z listy warstwę CLC2000. W kolejnym polu
podajemy nazwę warstwy wyjściowej: CLC2000_grass, a następnie klikamy Uruchom.
Kiedy proces importu się zakończy, poprzez Zobacz wynik dodajemy nową warstwę
do widoku mapy. W podobny sposób importujemy i dodajemy do widoku mapy
warstwy rastrowe Natura2000 i srtm100.
12
14. Informacje w warstwie rastrowej zapisane są w każdym pikselu. Najczęściej są to
wartości zapisane w postaci liczb całkowitych lub rzeczywistych. W przypadku
warstwy CLC2000 w każdym pikselu zapisany jest, jako liczba całkowita, kod klasy
pokrycia terenu / użytkowania ziemi, do której dany piksel należy wg bazy CORINE
Land Cover. Baza danych CORINE wyróżnia 44 takie klasy, spośród których na terenie
Polski występuje 31.
Spis
wszystkich
klas
w
języku
polskim
można
znaleźć
http://clc.gios.gov.pl/index.php?IdCss=0&IdStr=1228913593
na
stronie:
Wskaźnik dostępności obszarów pod zabudowę opisywany jest wzorem:
[(Az + Ar)/Ag]*100 (%)
gdzie:
Az – powierzchnia obszarów zabudowanych
Ar – powierzchnia obszarów intensywnie użytkowanych rolniczo
Ag – powierzchnia jednostki odniesienia (w naszym przypadku podregionów lub gmin)
Interesuje nas więc wyznaczenie z mapy użytkowania ziemi / pokrycia terenu
CLC2000 tych pikseli, które należą do klas obszarów zabudowanych (czyli klas 1 - 11)
lub obszarów intensywnie użytkowych rolniczo (czyli klas 12 - 21). W tym celu
wykonamy tzw. reklasyfikację, czyli przypiszemy wartościom ze zdefiniowanych
przedziałów jedną całkowitą wartość liczbową, która zostanie wpisana na mapie
wszędzie tam, gdzie występowały piksele z wartościami mieszczącymi się w zadanym
przedziale. Wszystkim pikselom należącym do klas 1 - 21 nadamy wartość 1, a
pozostałym wartość 0.
Przed uruchomieniem narzędzia reklasyfikacji musimy utworzyć specjalny plik
tekstowy, w którym określimy reguły reklasyfikacji. W Notatniku utwórzmy więc nowy
dokument r1.txt z następującym tekstem opisującym reguły reklasyfikacji:
15. Narzędzie reklasyfikacji możemy znaleźć w narzędziach GRASS, w pierwszej zakładce
pod: Raster > Zmień wartości kategorii i etykiety > r.reclass lub wpisując nazwę
r.reclass w pole wyszukiwarki w drugiej zakładce. W dodanej zakładce w polu Mapa
rastrowa, która ma być przeklasyfikowana wybieramy z listy CLC2000_grass. W polu
Plik zawierający reguły klasyfikacji wybieramy plik r1.txt. W ostatnim polu wpisujemy
nazwę nowej warstwy: CLC2000_reclass:
13
Po zakończeniu procesu i wybraniu Zobacz wynik, nowa mapa zostanie dodana do
widoku okna.
16. W celu obliczenia wskaźnika dostępności obszarów pod zabudowę, musimy
dowiedzieć się, jaką powierzchnię obszary zabudowane i intensywnie użytkowane
rolniczo zajmują w danej statystycznej jednostce terytorialnej (podregionie lub
gminie). Mówiąc inaczej chcemy dowiedzieć się jaka jest liczba pikseli należących do
klas 1 – 21 z bazy danych CORINE w danej jednostce, a więc chcemy sumować
wszystkie piksele o wartości 1 w danej jednostce na utworzonej w poprzednim
punkcie mapie rastrowej CLC2000_reclass.
Narzędzie, które oblicza podstawowe statystyki dla poszczególnych obiektów warstwy
wektorowej, w oparciu o mapę rastrową to v.rast.stats, dostępne w zbiorze narzędzie
GRASS pod Wektor > Aktualizacja wektora na podstawie innych map > v.rast.status
– Oblicz statystyki z rastra dla obiektów wektorowych lub po wpisaniu tej nazwy w
wyszukiwarce w drugiej zakładce.
W wyniku działania narzędzia dla każdego obiektu warstwy nuts3_grass (lub
nuts5_grass) zostaną obliczone (w oparciu o warstwę CLC2000_reclass) następujące
statystyki:
-
n – liczba pikseli w obrębie danego obiektu warstwy (w obrębie danej
jednostki)
-
min – minimalna wartość piksela występująca w obrębie danego obiektu
warstwy (w obrębie danej jednostki)
-
max – maksymalna wartość piksela występująca w obrębie danego obiektu
warstwy (w obrębie danej jednostki)
-
range – zakres wartości pikseli występujących w obrębie danego obiektu
warstwy (w obrębie danej jednostki)
14
-
mean – średnia wartość z pikseli występujących w obrębie danego obiektu
warstwy (w obrębie danej jednostki)
-
stddev – odchylenie standardowe z wartości pikseli występujących w obrębie
danego obiektu warstwy (w obrębie danej jednostki)
-
variance – wariancja z wartości pikseli występujących w obrębie danego
obiektu warstwy (w obrębie danej jednostki)
-
coeff_var – współczynnik zmienności z wartości pikseli występujących w
obrębie danego obiektu warstwy (w obrębie danej jednostki)
-
sum – suma wartości pikseli występujących w obrębie danego obiektu
warstwy (w obrębie danej jednostki)
W dodanej zakładce narzędzia, w polu Name of raster map to calculate statictics from
z listy wybieramy warstwę CLC2000_reclass. W polu Name of vector polygon map
wybieramy warstwę nuts3_grass. Natomiast w polu Column prefix for new attribute
columns wpisujemy przedrostek, który zostanie przypisany do każdej nowej kolumny
z obliczoną statystyką, np. clc. Po zakończeniu działania narzędzia należy usunąć
warstwę nuts3_grass z widoku mapy i dodać ją ponownie, aby informacje w tabeli
atrybutów zostały zaktualizowane.
17. Podobną analizę przeprowadzamy dla gmin, z wykorzystaniem warstwy nuts5_grass.
18. W wyniku przeprowadzonych analiz do tabeli atrybutów obu warstw wektorowych
zostały dodane kolumny z obliczonymi statystykami w oparciu o warstwę
CLC2000_reclass. Aby zobaczyć tabelę atrybutów dla warstwy nuts3_grass (lub
nuts5_grass) należy po kliknięciu prawym klawiszem myszy na nazwę warstwy w
oknie legendy wybrać Otwórz tabelę atrybutów:
15
Spośród obliczonych statystyk, dla nas interesujące będą dwie statystyki: sum oraz n.
Ze statystyki sum uzyskamy informację o sumie wartości pikseli w każdej z
jednostek, a tym samym o liczbie pikseli, które są zabudowane lub intensywnie
użytkowane rolniczo (a więc tych o wartości 1). Natomiast statystyka n pozwoli nam
określić liczbę pikseli w danej jednostce. Dzieląc wartość statystyki sum przez wartość
statystyki n i mnożąc przez 100% otrzymamy wartość wskaźnika dostępności
obszarów pod zabudowę.
Aby obliczyć wartość wskaźnika dostępności obszarów pod zabudowę w tabeli
atrybutów, należy najpierw wyeksportować warstwy GRASS nuts3_grass i
nuts5_grass do formatu ESRI Shapefile. W tym celu uruchomiamy ze zbioru narzędzi
GRASS, narzędzie v.out.ogr, dostępne pod Zarządzaj plikami > Eksportuj z GRASS >
Eksportuj wektor z GRASS > v.out.ogr – Eksportuj wektor do wielu formatów
(biblioteka OGR). W polu Nazwa wejściowej mapy wektorowej, wybieramy z listy
nuts3_grass, a w polu Format OGR – ESRI_Shapefile. Jako nazwę pliku wyjściowego
wpisujemy nuts3_nowy (pamiętając o wyborze odpowiedniej lokalizacji pliku,
tak aby można go było później łatwo zlokalizować !).
16
Podobną procedurę wykonujemy dla pliku nuts5_grass. Następnie oba pliki dodajemy
do widoku mapy za pomocą ikony
.
21. Aby obliczyć wartość wskaźnika dla poszczególnych podregionów, otwieramy tabelę
atrybutów dodanej warstwy nuts3_nowy (lub nuts5_nowy) i uruchamiamy Edycję
warstwy za pomocą ikony
, a następnie Kalkulator pól za pomocą ikony
ikony widoczne w dolnej części tabeli atrybutów).
(obie
W Kalkulatorze pól jako Nazwa pola wyjściowego wpisujemy Wskaznik, a jako Typ
pola wyjściowego – Liczby dziesiętne (real). W polu Długość pola wyjściowego
wybieramy 5, a w polu Dokładność (liczba miejsc po przecinku) wybieramy 2.
W polu Wyrażenie kalkulatora pól wpisujemy formułę clc_sum / clc_n * 100,
korzystając z nazw atrybutów w polu Pola i operacji matematycznych dostępnych w
części Operatory.
17
Po zatwierdzeniu do tabeli atrybutów warstwy nuts3_nowy (lub nuts5_nowy) zostaje
dodana nowa kolumna z obliczoną wartością wskaźnika dostępności obszarów pod
zabudowę.
Pamiętajmy,
aby
po
wykonaniu
obliczeń
zakończyć
nuts3_nowy (lub nuts5_nowy) poprzez odznaczenie ikony
edycję
warstwy
!
18
22. W projekcie DIAMONT wskaźnik dostępności obszarów pod zabudowę został obliczony
dla podregionów, a jego wartości podzielono na następujące klasy:
<= 6,1 %
6,1 – 13,5 %
13,5 – 23,9 %
23,9 – 43,6 %
> 43,6 %
Aby zaimplementować podział wartości wskaźnika na wyżej wymienione klasy w QGIS
należy otworzyć własciwości warstwy nuts3_nowy (pod prawym klawiszem myszy) i w
zakładce Style wybrać z rozwijalnej listy opcję Symbol stopniowy. Następnie w polu
Kolumna z listy atrybutów wybrać Wskaźnik, a w polu Paleta kolorów interesującą nas
paletę barw (można także definiować własne palety barw). W polu Liczba klas
wybieramy 5, a w polu Tryb (metoda klasyfikacji) – Równe przedziały (zakres
poszczególnych klas zmienimy zaraz sami).
Następnie w dole okna klikamy Klasyfikuj, a wtedy w głównej części okna pojawi się
podział wartości wskaźnika na równej wielkości klasy. Aby zmienić zakres wartości w
poszczególnych klasach klikamy na wartości w kolumnie Zakres i ręcznie wpisujemy
zakres klas zgodnie z powyższym podziałem. Należy także zmienić wartości w
kolumnie Etykieta (opis klas).
Po wprowadzeniu zmian okno Właściwości warstwy będzie wyglądało następująco (lub
podobnie):
Ponieważ jednak, po zastosowaniu takiego podziału na klasy okazuje się, że wszystkie
wartości wskaźnika dostępności obszarów pod zabudowę dla podregionów karpackich
19
należą do ostatniej klasy (> 43,6 %), stworzona przez nas mapa będzie wyglądać
następujaco:
23. Aby poprawić czytelność mapy należy więc zmienić granice przedziałów, na które
dzielony jest zakres możliwych do uzyskania wartości wskaźnika.
Proponowane przedziały to:
<= 10 %
10 – 25 %
25 – 50 %
50 – 75 %
> 75 %
Po wprowadzeniu zmian (zmieniając zakresy poszczególnych klas we Właściwościach
warstwy) mapa będzie wyglądała następująco:
Zadanie: Przetestuj jak będzie zmieniał się wygląd mapy wraz ze zmianą zakresu
wartości poszczególnych klas lub/oraz liczbą klas.
24. Wartości wskaźnika dostępności obszarów pod zabudowę obliczyliśmy również dla
mniejszych jednostek obliczeniowych – gmin. Wyświetlmy więc wartości wskaźnika
dla gmin (używając procedury przedstawionej w podpunkcie 22) korzystając najpierw
z podziału na klasy proponowanego w projekcie DIAMONT:
20
A następnie zgodnie z podziałem na klasy proponowanym w podpunkcie 23 :
Zwróć uwagę na poprawę możliwości interpretacji przestrzennego rozmieszczenia
wskaźnika w porównaniu do informacji przedstawionej na poprzednich mapach.
25. Przetestuj jak będzie zmieniał się wygląd mapy wraz ze zmianą zakresu wartości
poszczególnych klas lub/oraz liczbą klas.
26. Do tej pory do obliczenia wskaźnika dostępności obszarów pod zabudowę braliśmy
pod uwagę jedynie obszary zabudowane i intensywnie użytkowane rolniczo (zgodnie z
definicją wskaźnika w projekcie DIAMONT). Jednakże lokalizacja obszarów możliwych
pod zabudowe ulegnie zmianie jeśli przyjmiemy inne, bardziej złożone kryteria
determinujące możliwość powstania zabudowy.
Takimi kryteriami mogą być:
•
Wyłączenie obszarów NATURA 2000 (źródło danych: Natura2000.img)
•
Wyłączenie obszarów o nachyleniu powyżej 10º (źródło danych: srtm100.img)
•
Wyłączenie obszarów położonych powyżej 1100 m n.p.m. (źródło danych:
srtm100.img)
27. Pierwszym krokiem będzie utworzenie mapy nachyleń dla polskiej części Karpat, do
czego wykorzystamy narzędzie GRASS r.slope.aspect.slope dostępne w zbiorze
narzędzi GRASS, w pierwszej zakładce pod: Raster > Analizy przestrzenne > Analizy
21
terenu > r.slope.aspect.slope – Utwórz mapę spadków z NMT lub po wpisaniu jego
nazwy w wyszukiwarce dostępnej w drugiej zakładce.
W dodanej zakładce w polu Nazwa rastrowej mapy wysokości, automatycznie zostaje
wybrana warstwa srtm100_grass. Natomiast w polu Nazwa wyjściowej mapy
rastrowej spadku wpisujemy nazwę mapy wyjściowej: nachylenia. Następnie klikamy
Uruchom, a po zakończeniu obliczeń wyświetlamy mapę wynikową poprzez Zobacz
wynik:
Najbardziej nachylone stoki mają na mapie barwy ciemne (niebiesko – fioletowe).
28. Kolejnym krokiem będzie reklasyfikacja mapy nachyleń tak, aby w wyjściowej mapie
piksele reprezentujące nachylenie poniżej 10º miały wartość 0, a piksele
reprezentujące nachylenie powyżej 10º - wartość 1. Najpierw musimy więc stworzyć
plik tekstowy określający reguły reklasyfikacji, który nazwiemy r2.txt:
Następnie otwieramy narzędzie GRASS r.reclass i w polu Mapa rastrowa która ma być
przeklasyfikowana wybieramy warstwę nachylenia. Jako Plik zawierający reguły
klasyfikacji podpinamy plik r2.txt, a plik wyjściowy nazywamy nachylenia_reclass.
22
Po zakończeniu obliczeń wyświetlamy wynik korzystając z Zobacz wynik.
29. Otrzymaliśmy już mapę obrazującą jeden z dodatkowych kryteriów branych pod
uwagę przy obliczaniu zmodyfikowanego wskaźnika dostępności obszarów pod
zabudowę. Kolejnym krokiem będzie stworzenie mapy, w której obszary położone
poniżej 1100 m n.p.m. otrzymają wartość 0, a te położone powyżej 1100 m n.p.m.
otrzymają wartość 1. Po raz kolejny wykorzystamy tu narzędzie reklasyfikacji.
Plik określający
następująco:
reguły
reklasyfikacji
nazwiemy
r3.txt
i
będzie
on
wyglądał
Następnie korzystając ponownie z narzędzia r.reclass wykonamy reklasyfikację
warstwy srtm100_grass, przy użyciu reguł zapisanych w pliku r3.txt i mapę
wyjściową nazywając srtm100_reclass:
23
Mapę wynikową wyświetlamy klikając w Zobacz wynik.
30. Następnie mapy Natura2000_grass, nachylenia_reclass i srtm100_reclass musimy
połączyć ze sobą, aby otrzymać mapę obszarów, które powinny zostać wykluczone z
obszarów, które dotychczas zakwalifikowaliśmy do potencjalnie podlegających
zabudowie (zobrazowane na mapie CLC2000_reclass).
Wykorzystamy tu narzędzie r.mapcalculator dostępne w narzędziach GRASS pod
Raster > Analizy przestrzenne > Algebra mapowa > r.mapcalculator – Prosta algebra
mapowa w pierwszej zakładce lub po wpisaniu tej nazwy w wyszukiwarce w drugiej
zakładce.
Jako warstwę A wybieramy Natura2000_grass, jako warstwę B – nachylenia_reclass,
a jako warstwę C – srtm100_reclass. W pole Formuła wpisujemy A+B+C, a mapę
wyjściową nazywamy kryteria_dodatkowe.
24
31. Następnie zreklasyfikujemy mapę kryteria_dodatkowe tak, aby wszystkie obszary,
które należy wykluczyć miały wartość 1, a pozostałe 0. Plik z regułami reklasyfikacji
powinien wyglądać następująco:
Zapisujemy go pod nazwą r4.txt.
25
Korzystając
ponownie
z
narzędzia
r.reclass,
reklasyfikujemy
warstwę
kryteria_dodatkowe, używając reguł z pliku r4.txt, a plik wyjściowy nazywamy
kryteria_dodatkowe_reclass.
32. Ostatnim krokiem będzie odjęcie mapy przedstawiającej obszary, na których nie
może rozwijać się zabudowa (kryteria_dodatkowe_reclass) od mapy przedstawiającej
obszary, na których potencjalnie może rozwijać się zabudowa (CLC2000_reclass).
Posłużymy się tutaj ponownie narzędziem r.mapcalculator.
Jako
warstwę
A
wybieramy
CLC2000_reclass,
a
jako
warstwę
B
–
kryteria_dodatkowe_reclass. W pole Formuła wpisujemy A-B, a mapę wyjściową
nazywamy mapa_wynikowa.
26
Na mapie wynikowej piksele będą miały jedną z następujących wartości:
-1 – kiedy dany piksel nie należy do obszarów zabudowanych i intensywnie
użytkowanych rolniczo i jednocześnie spełnia kryteria z punktu 27;
0 – kiedy dany piksel należy do obszarów zabudowanych i intensywnie użytkowanych
rolniczo i jednocześnie spełnia kryteria z punktu 27;
1 – kiedy dany piksel należy do obszarów zabudowanych i intensywnie użytkowanych
rolniczo i jednocześnie nie spełnia kryteriów z punktu 27, a należy do obszarów które
można potencjalnie zabudować.
33. Ostatnim krokiem będzie więc reklasyfikacja mapy wynikowej z poprzedniego
podpunktu, tak aby pikselom o wartości -1 i 0 nadać wartość 0, a pikselom o wartości
1 – pozostawić wartość 1:
27
Reguły reklasyfikacji zapisujemy jako r5.txt.
Następnie korzystamy z narzędzia r.reclass, aby wykonać reklasyfikację mapy
wynikowej
z
poprzedniego
podpunktu,
zapisując
plik
wyjściowy
jako
mapa_wynikowa_reclass:
Wyświetlamy wynik korzystając z Zobacz wynik.
Mapa wynikowa wygląda następująco (czerwony kolor – obszary, które można
potencjalnie zabudować):
28
34. Aby obliczyć wartość wskaźnika dostępności obszarów pod zabudowę dla gmin należy
skorzystać ponownie z procedury przedstawionej w podpunktach 18 – 21, a następnie
zwizualizować wyniki korzystając z Właściwości warstwy nuts5.shp (tak jak to było
robione w podpunktach 22 – 26).
Poniżej przedstawiamy przykładową wizualizację korzystając z podziału wartości
wskaźnika na 5 klas:
<= 10 %
10 – 25 %
25 – 50 %
50 – 75 %
> 75 %
29