DISPENSE. sull uso di GRASS e QGIS per l analisi del territorio

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1 DISPENSE sull uso di GRASS e QGIS per l analisi del territorio per il corso di Geomorfologia per il progetto di paesaggio Prof. Geol. G. Brancucci Laurea magistrale in Progettazione delle Aree Verdi e del Paesaggio a.a. 2013/2014 a cura di Prof. G.Brancucci, Dott.ssa Arch. P.Salmona, Dott.ssa V.Marin Geomorfolab website: geomorfolab@arch.unige.it Dipartimento di Scienze per l Architettura (DSA) Scuola Politecnica, Università degli Studi di Genova

2 INDICE I_INIZIARE CON GRASS... 3 Avviare GRASS la prima volta e creare la cartella del Database di GRASS... 3 Creare una Location... 6 Creare i Mapset... 7 Avviare GRASS le volte successive... 9 Come si presenta GRASS Uscire da GRASS Utilizzare i comandi in GRASS Tipi di comandi in GRASS II_PRIME OPERAZIONI CON FILE VETTORIALI Concetti base sui file vettoriali Istruzioni esercitazione Passaggi e comandi per l esercitazione Alcuni risultati delle elaborazioni Esercitazioni in aula III_ ALTRE OPERAZIONI CON FILE VETTORIALI Istruzioni esercitazione Passaggi e comandi per l esercitazione Creare un nuovo mapset e collegarlo al precedente Importare i file IFFI areali e tagliarli per l area del bacino Importare i file IFFI puntuali e tagliarli per l area del bacino Calcolare valori da inserire in tabella Esercitazioni in aula (o a casa) Alcuni risultati delle elaborazioni IV_ELABORAZIONI DA DTM E ANALISI GEOMORFOLOGICHE Istruzioni esercitazione Passaggi e comandi per l esercitazione Creare un nuovo mapset, collegarlo al precedente ed impostare regione e risoluzione Importare e unire il DTM dell area di studio Restringere l area di elaborazione al solo bacino Elaborazione della carta delle altimetrie Estrazione curve di livello Elaborazione delle carte delle pendenze e delle esposizioni Riclassificazione della carta delle pendenze Riclassificazione della carta di esposizione dei versanti Gestione colori e visualizzazione 3D Alcuni risultati delle elaborazioni Esercitazioni per casa V_ESTRAZIONE E ANALISI BACINI E RETICOLO IDROGRAFICO Obiettivi ed istruzioni per l esercitazione Individuazione di sottobacini e reticolo idrografico Analisi e pulizia dei dati vettoriali Confronto mappe vettoriali con Carte Regionali (CR) raster Alcuni risultati delle elaborazioni VI_ANALISI DEI DATI DI MAPPE RASTER E VETTORIALI E INCROCIATE Obiettivi ed istruzioni per l esercitazione Passaggi e comandi per l esercitazione Analisi dei dati di mappe raster... 57

3 Esportazione dei dati derivanti da analisi di mappe raster in fogli di calcolo e realizzazione di elaborazioni e grafici Passare dati da raster a raster- Es. carta della quota media dei sottobacini Passare dati da raster a vettore Es.1 calcolo dell energia del rilievo Passare dati da raster a vettore Es.2 calcolo del dislivello per ogni sottobacino Passare dati da raster a vettore Es.3 attribuzione della pendenza a una strada Alcuni risultati delle elaborazioni Esercitazioni per casa Esempio di analisi su vettori: calcolare l'indice di forma di un bacino I = Area/L 2 (si parte dalla mappa sottobacini_def) VII_LAVORARE CON DATI DA RILIEVO SUL CAMPO O DA FONTI ESTERNE Obiettivi ed istruzioni per l esercitazione Usare le tracce GPS Lavorare con dati da rilievo in QGIS Cos è QGIS Impostare il sistema di riferimento del progetto Importare le tracce ed i waypoints Esportare i vettoriali in shapefile Modificare i vettoriali (shapefile) Creare un nuovo vettoriale in QGIS Lavorare con i dati da rilievo in GRASS Usare i dati rilevati e analizzarli e valorizzarli in GRASS Esercizio... Errore. Il segnalibro non è definito. VIII_ANALISI SPECIFICHE SU VETTORI LINEARI E RETI Obiettivi ed istruzioni per l esercitazione Creazione di reti Estrarre un file di punti da una linea Esercizi TESTI PORTALI CARTOGRAFICI e GEOPORTALI... 95

4 I_Iniziare con GRASS I_INIZIARE CON GRASS Avviare GRASS la prima volta e creare la cartella del Database di GRASS Per chi ha la Virtual Machine: avviare Grass da terminale, andando su Accessori LXTerminal e scrivere grass Per chi ha Windows o Mac: avviare Grass facendo doppio click sull icona GRASS (wxphyton) Come prima cosa accendendo GRASS, il programma chiederà di indicare una cartella in cui poi archivierà in automatico tutti i files di lavoro (carte raster e vettoriali). La prima volta che si accede è quindi necessario cerare questa cartella. Il nome non deve contenere spazi, caratteri speciali e non deve iniziare per numero (questa regola vale sempre per GRASS per tutti i nomi di cartelle, locations, mapsets, mappe, ecc ). Si può chiamarla ad esempio gis_database. (chi ha la Virtual Machine ha già questa cartella in home/geo) Indicare al programma il percorso per trovare la cartella creata precedentemente (gis_database) tramite il pulsante Naviga. Questa cartella dovrà essere indicata al programma in fase di avvio solo la prima volta (su Mac potrebbe essere necessario specificarlo tutte le volte che si apre il programma). Se si dovesse spostare in seguito la cartella gis_database, occorrerà indicarne nuovamente il percorso all apertura di GRASS. Si consiglia di non inserire nella cartella gis_database altri files e di non cancellare/modificare/spostare quelli che il programma crea in automatico (in sostanza si consiglia di non toccare questa cartella, a meno di alcune eccezioni che vedremo). Si consiglia di crearsi un altra cartella in cui salvare di volta in volta i dati originali che verranno forniti (mappe raster e vettoriali) e che serviranno per lavorare (ad es: dati_corso) 3

5 I_Iniziare con GRASS STRUTTURA ARCHIVIO DATI DI GRASS In Grass i dati sono organizzati in una serie di contenitori gerarchizzati che costituiscono la struttura dell archivio dati automatica di GRASS. All interno della cartella DATABASE di Grass (per noi gis_database) i file sono organizzati in cartelle chiamate Location. Una Location è identificata da uno specifico sistema di riferimento e quindi i dati (le carte raster e vettoriali) contenuti in essa sono omogenei da questo punto di vista (ad esempio le carte saranno tutte in WGS84 o tutte in Gauss_Boaga, a seconda del sistema di riferimento che identifica la Location). All interno di ogni Location ci sono una o più sottocartelle, chiamate Mapsets, che servono agli utenti per organizzare il proprio lavoro a piacimento (per aree, per tematismi, per tipi di carte, per utenti, ecc..). In ogni Location il programma crea automaticamente un Mapset, che si chiama PERMANENT, dove generalmente vengono caricati tutti i dati da condividere con gli altri Mapset della stessa Location. Locations e Mapsets vengono create automaticamente dal programma in base alle istruzioni date dall utente da dentro GRASS, nella schermata di avvio, tramite i pulsanti Location wizard e Crea mapset. All interno di queste cartelle, ogni volta che si crea una mappa in Grass (vettoriale o raster), il programma crea ulteriori sottocartelle (automatiche) in cui organizza i vari file con le diverse informazioni relative ad ogni singola mappa (colore, geometrie, dati, ecc ). Non è necessario per iniziare occuparsi di questo aspetto, ma è utile conoscerlo per capire perché NON si deve toccare il contenuto della cartella gis_database senza sapere cosa si sta facendo. Di seguito si riporta uno schema esemplificativo di questa organizzazione. 4

6 I_Iniziare con GRASS 5

7 I_Iniziare con GRASS Creare una Location A questo punto vediamo come creare una Location ed i relativi Mapsets. La Location, come già detto, è collegata al sistema di coordinate che si sceglie di usare (es. WGS84_UTM32, ED50_UTM32, GaussBoaga, ecc ). E consigliabile inserire sempre nel nome delle Location un rimando al sistema di coordinate, in modo da non fare confusione quando se ne avranno diverse (es. ValGesso_WGS84). Sarà possibile importare in ogni Location solo file con il corrispondente sistema di coordinate, altrimenti GRASS darà ERROR: la proiezione del dataset non sembra corrispondere a quella della Location corrente Creiamo ad esempio una Location che utilizzi il sistema di riferimento Roma 40 / Fuso Ovest, chiamandola gauss_boaga, che serve per esempio per aprire le mappe che riguardano la Regione Liguria. Per creare una location in Gauss Boaga selezionare l EPSG 3003 e scegliere l opzione 1 di trasformazione del datum. Andando avanti con il lavoro, potranno essere create diverse Location a seconda delle necessità. I sistemi di coordinate che useremo nel corso e relativi codici EPSG sono: Gauss-Boaga EPSG: 3003 con trasformazione Datum opzione 1 (vale per tutta Italia) WGS84 EPSG: 4326 WGS84 UTM32 EPSG: E sufficiente creare una sola location per ogni sistema di coordinate non bisogna crearla ogni volta che si accede a GRASS!!!! 6

8 I_Iniziare con GRASS Creare i Mapset Ogni Location creata è composta da almeno un Mapset, creato automaticamente da GRASS e chiamato PERMANENT. Vediamo adesso come creare nella stessa Location altri Mapsets a piacimento. I Maspets, si diceva, hanno la funzione di organizzare il lavoro, in modo da suddividere in sottocartelle le varie mappe e le varie elaborazioni che verranno effettuate. Questo è utile anche per alleggerire il peso dei files caricati di volta in volta, rendendo più veloce GRASS (se ad esempio bisogna lavorare su raster pesanti come ortofoto potrebbe essere utile creare un Mapstes apposito). E possibile creare un nuovo Mapset in due modi: 1. all avvio di GRASS 2. da dentro GRASS 1. Creare un Mapset all avvio di GRASS E possibile usare l apposito pulsante Crea mapset all avvio di Grass. Creiamo ad esempio il Mapset confini, che useremo poi nella prima esercitazione per lavorare sull inquadramento dell area (confini amministrativi, bacini idrografici, ecc ). 7

9 I_Iniziare con GRASS 2. Creare un Mapset da dentro GRASS Se serve creare un nuovo Mapset mentre si sta già lavorando in GRASS, non è necessario chiudere il programma per crearlo dal menu di avvio (come sopra), ma è invece possibile creare un nuovo Mapset ciccando nella barra in alto su: Impostazioni Ambiente di lavoro GRASS Cambia ambiente di lavoro (g.mapset) Lo stesso risultato può essere ottenuto digitando il comando g.mapset dalla console dei programmi (vedi sotto per come utilizzare i comandi) A questo punto si apre la finestra del comando, in cui occorre scrivere il nome del nuovo mapset (nella scheda impostazioni) e specificare che si vuole creare un mapset che non esiste (nella scheda create). Dentro ad ogni Location potranno essere creati diversi Mapsets. Tutti i Mapset dentro ad una stessa Location avranno quindi lo stesso sistema di coordinate della Location in cui vengono create (es. tutti i mapset creati dentro alla Location gauss_boaga dovranno contenere cartografia con sistema di coordinate Gauss-Boaga). 8

10 I_Iniziare con GRASS Rinominare ed eliminare Location e Mapsets E possibile usare l apposito pulsante all avvio di Grass per Rinominare/Eliminare i Mapsets e le Locations. Avviare GRASS le volte successive A questo punto, quando abbiamo creato la cartella di GRASS ed almeno una Location, basta far partire GRASS da terminale (come spiegato sopra), selezionare la Location ed il Mapset che si vogliono usare ed avviare GRASS dall apposito pulsante (se avete seguito passo passo i punti precedenti, per ora potete scegliere solo la Location gauss_boaga e uno tra i Mapset PERMANENT e confini). 9

11 I_Iniziare con GRASS Come si presenta GRASS Avviando GRASS si apriranno tre finestre: 1. GRASS GIS Wxpython (o terminale su Linux), deve restare sempre aperta, ma noi non la useremo direttamente (a meno che non scegliate di lavorare da linea di comando) 2. GRASS GIS Map Display, è il riquadro in cui si visualizzano le mappe 3. GRASS GIS Layer Manager, è il riquadro in cui si danno i comandi e si gestiscono le mappe Uscire da GRASS Per uscire correttamente da GRASS occorre: - chiudere la finestra 2 (Map display) - chiudere la finestra 3 (Layer manager) - scrivere exit nella finestra 1 (terminale) NB: non è necessario salvare, GRASS salva in automatico ogni mappa creata. 10

12 I_Iniziare con GRASS Utilizzare i comandi in GRASS La maggior parte dei comandi che eseguiremo nel corso saranno lanciati dalla finestra GRASS GIS Layer Manager. Qui i comandi possono essere eseguiti in tre modi: 1. da Menu o da icona, utilizzando l interfaccia grafica 2. dalla scheda Cerca modulo 3. da Console dei programmi, scrivendo direttamente il comando Il primo modo può risultare più semplice all inizio, ma proseguendo verrà automatico usare la console dei programmi scrivendo direttamente il comando, almeno per quelli usati più frequentemente. 1. Esempio di comando da Menu (importa mappa vettoriale in formato.shp) 1. Esempio di comando da icona (importa mappa vettoriale in formato.shp) 11

13 I_Iniziare con GRASS 2. Esempio di comando da Cerca modulo (importa mappa vettoriale in formato.shp) 3. Esempio di comando da Console dei programmi (importa mappa vettoriale in formato.shp) 12

14 I_Iniziare con GRASS In tutte e tre le modalità, una volta lanciato il comando si apre una finestra in cui bisogna fornire le informazioni necessarie (alcune obbligatorie altre opzionali). In particolare: - per ogni comando ci sono sempre alcuni elementi da inserire obbligatoriamente, visibili nella finestra Richiesto. Tali dati sono generalmente come minimo la mappa su cui si vuole effettuare il comando (Input, che può essere recuperata tramite un tasto naviga o tramite menù a tendina) e il nome della mappa che ne risulterà (Output, da inserire a scelta); - vi sono poi a seconda delle esigenze altri elementi opzionali che possono essere forniti o scelte che possono essere effettuate (ad esempio nelle schede dei Selection, Opzionale, ecc ); - una volta lanciato il comando si apre la scheda Output di Comando, in cui GRASS scrive cosa sta facendo, quando termina un comando e se ci sono errori (se pregiudicano la riuscita del comando li evidenzia in blu, es: Cleaning polygons, result is not guaranteed!; se invece impediscono di eseguire il comando li evidenzia in rosso, es: ERROR: Unable select records from table); - per ogni comando è fornita una pagina di spiegazioni, nella scheda Manuale. Esempio di finestra di comando, per il comando importa vettore (v.in.ogr), con le relative schede (Richiesto, Opzionale, Output di comando). 13

15 I_Iniziare con GRASS Vi sono poi alcune funzioni che vengono eseguite dalla finestra del Map Display, generalmente quelle che riguardano le opzioni di visualizzazione (zoom, sposta, aggiorna, ecc..) e l interrogazione delle mappe. Tipi di comandi in GRASS In GRASS esistono gruppi di comandi che svolgono funzioni omogenee. Il campo di azione di un comando, ossia il tipo di funzione che svolge, è identificato dalla lettera (o lettere) a sinistra del punto. PREFISSO FUNZIONE TIPO DI COMANDO ESEMPI d.* display visualizzazione d.rast: visualizzare raster g.* general opzioni generali g.rename: rinominare una mappa r.* raster processamento di raster r.buffer: creazione di un orlo intorno a un oggetto v.* vector processamento di vettoriali v.overlay: intersezioni di mappe db.* database gestione di database db.select: ricavare valori da un database i.* imagery processamento di immagini i.smap: classifica immagini m.* misellaneous comandi vari m.proj: cambia opzioni di proiezione ps.* postscript creazione di carte in postscript ps.map: creazione di una mappa r3.* voxel processamento di voxel r3.mapcalc: algebra raster 3D (gli ultimi due non verrano usati in questo corso) Nelle prossime pagine troverete la sequenza di comandi relativi alle esercitazioni svolte Può essere molto utile tenere un diario dei comandi usati più spesso o di quelli usati per arrivare ad un dato risultato!!! 14

16 II_Prime operazioni con file vettoriali II_PRIME OPERAZIONI CON FILE VETTORIALI Concetti base sui file vettoriali (da Wikipedia) I dati vettoriali sono costituiti da elementi semplici quali punti, linee e poligoni, codificati e memorizzati sulla base delle loro coordinate. Un punto viene individuato in un sistema informativo geografico attraverso le sue coordinate reali (x 1, y 1 ); una linea o un poligono attraverso la posizione dei suoi nodi (x 1, y 1 ; x 2, y 2 ;...). A ciascun elemento è associato un record del database informativo che contiene tutti gli attributi dell'oggetto rappresentato. I file vettoriali possono essere in vari formati. I formati di file vettoriali più comuni sono supportati da OGR e possono essere aperti in GRASS. Alcuni esempi sono: ESRI Shapefile, ESRI ArcSDE, MapInfo (tab and mid/mif), GML, KML, PostGIS, Oracle Spatial, ecc... Lo Shapefile ESRI è un popolare formato vettoriale per GIS, sviluppato e regolato da ESRI ed emesso come (quasi) open source allo scopo di accrescere l'interoperabilità fra i sistemi ESRI e altri GIS. Di fatto è diventato uno standard per il dato vettoriale spaziale. Con "shapefile" si indica di norma un insieme di file (da 3 a 6) con estensioni diverse (le principali sono.shp,.dbf,.shx,.prj) che hanno in comune il prefisso dei nomi (che poi è il nome del livello vettoriale, per es. per il file vettoriale laghi, avremo: laghi.shp, laghi.dbf, laghi.shx, laghi.prj, ecc ). Spesso con shapefile si indica solo il file ".shp", ma questo file da solo è incompleto, poiché interpretazione ed utilizzo dipendono dagli altri file (ad esempio il file con estensione.prj contiene le informazioni sul sistema di riferimento). In caso di assenza (o corruzione) del files.prj conoscendo il sistema di riferimento del file, e' comunque possibile caricare la mappa. Istruzioni esercitazione Nella prima parte della lezione vengono mostrati e spiegati i principali comandi per lavorare con file vettoriali (apertura, visualizzazione, interrogazione, sovrapposizione, intersezione, gestione colori e gestione tabelle). Vengono fornite di seguito le spiegazioni puntuali relative alla prima parte, con le indicazioni su che comandi utilizzare per realizzare le varie azioni e su come usarli. Per ogni azione vengono indicati: - il Comando, con indicazione sia del percorso da Menu o da Icona, sia del comando da scrivere nella Console dei programmi (vedi lezione I per differenza fra i due metodi) - le Specifiche, con indicazione su cosa inserire nelle varie schede della finestra di comando, sia le cose obbligatorie (scheda Richiesto), sia quelle opzionale se necessario, sia alcune note - un Esempio, da considerare come tale e come spunto per le azioni che dovrete poi svolgere autonomamente Nella seconda parte della lezioni vi viene assegnato un esercizio da completare utilizzando i comandi spiegati (con qualche integrazione). Per questa esercitazione useremo come dati: - Confini comunali della Regione Liguria (Comuni_rid2.shp) - Confini bacini idrografici Regione Liguria (bacini_idr.tab) 15

17 II_Prime operazioni con file vettoriali Passaggi e comandi per l esercitazione Azione Comando Specifiche Esempio Menu: File importa mappa vettoriale formati comuni di importazione Comando: v.in.ogr Input: nome della mappa da importare Output: nome della mappa da creare NB: i nomi delle mappe non devono mai avere spazi, o simboli o iniziare per numero 1 2 Importare una mappa vettoriale (formati comuni) Aprire mappa vettoriale NOTA: Questo è uno dei pochi comandi in cui le schermate sono diverse a seconda che si usi il comando da menu o da console. Da menu se si usa la prima schermata bisogna impostare quale tipo di file si vuole aprire, però permette di importare una cartella invece che singoli file (consigliato in caso di file numerosi di cui si conosce il tipo). Da menu se si vuole avere la stessa schermata del comando da console, andare su Finestra del comando Menu: Comando: d.vect Per i file Shape importare il file.shp Per i file MapInfo importare il file.tab Se nell output di comando compare ERROR: la proiezione del dataset non sembra corrispondere a quella della Location corrente, significa che manca il file.prj con le informazioni sul sistema di coordinate del file. Se si è sicuri che il sistema di riferimento del vettore corrisponde a quello della Location, allora nella scheda Opzionale scegliere Override dataset projection Questo comando serve per visualizzare un file vettoriale già importato in GRASS. Dopo averlo eseguito la mappa scelta compare nella scheda "Layer" della finestra "Layer manager". Se nel map display non compare cliccare con il tasto destro sul nome della mappa e scegliere l'opzione "zoom alla mappa selezionata", oppure cliccare sul pulsante Input: Comuni_rid2.shp Output: comuni_liguria Scegliere dal menu a tendina comuni_liguria 16

18 II_Prime operazioni con file vettoriali 3 Azione Comando Specifiche Esempio Chiudere mappa vettoriale Menu: Oppure cliccare sul layer, tasto dx rimuovi Questo comando non elimina una mappa, ma semplicemente la scollega dal Layer Manager. Per visualizzarla nuovamente basta accenderla con il comando d.vect 4 5 Gestione dati mappe vettoriali da tabella Interroga mappe vettoriali da tabella Menu: (apre la tabella dei dati del layer selezionato) Menu: (apre la tabella dei dati del layer selezionato) Posso fare varie operazioni, come aggiungere, cancellare, rinominare le colonne (attributi) oppure selezionare, ordinare, modificare, cancellare i dati. Seleziono la riga in tabella dell oggetto che mi interessa e poi cliccando con il tasto destro posso fare varie azioni (es. evidenziare l oggetto nella mappa) Posso cercare l oggetto che mi interessa anche usando la Query SQL sotto alla tabella Clicco su oggetti per visualizzare i dati associati Cancellare la colonna ID dal vettore comuni_liguria Evidenziare nella mappa il Comune di Bargagli Per Query SQL: SELECT from comuni_liguria WHERE COMUNE= BARGAGLI oppure SELECT from comuni_liguria WHERE CAT = Interroga mappe vettoriali da Map Display (interroga il layer selezionato) posso interrogare vettori come Interroga mappa vettoriale in edit mode (apre finestra con dati che sono modificabili) (funziona solo per vettori nel mapset corrente) Interroga mappa vettoriale in display mode (scrive dati su output comando) 17

19 II_Prime operazioni con file vettoriali Azione Comando Specifiche Esempio 7 Importare una mappa vettoriale (formati comuni) Menu: File importa mappa vettoriale formati comuni di importazione Comando: v.in.ogr (vedi Azione 1) Menu: Impostazioni ambiente di lavoro GRASS cambia ambiente di lavoro (oppure cambia mapset) Input: nome della mappa da importare Output: nome della mappa da creare Nota: questo è un file MapInfo, quindi importare il file.tab Input: bacini_idr.tab Output: bacini_liguria 8 Cambiare Mapset Comando: g.mapset Scrivere (o selezionare da tendina) il mapset che si vuole mettere come corrente. Cambiando mapset, potremo vedere tutte le mappe importate prima in PERMANENT, ma le mappe nuove che creeremo verranno salvate solo nel mapset corrente. Spostiamoci sul Mapset confini 9 Creare una mappa solo con gli oggetti scelti da comando Menu: Vettore Interrogazione dai campi Comando: v.extract Input: nome della mappa da importare Output: nome della mappa da creare Scheda Selezione scrivere la condizione richiesta in WHERE Per selezionare più di un oggetto usare OR ATTENZIONE: se si esegue l'interrogazione su una colonna di testo occorre mettere il valore richiesto tra apici (es. 'MELE'). se si esegue l'interrogazione su una colonna numerica occorre mettere il valore richiesto senza apici (es. 169). Creare una mappa con il solo Comune di Mele Richiesto input comuni_liguria output Mele WHERE COMUNE= MELE' Creare una mappa con il Comune e un vicino input comuni_liguria output Mele_Masone WHERE COMUNE= MELE' OR COMUNE = MASONE oppure WHERE CAT = 169 OR CAT =

20 II_Prime operazioni con file vettoriali Azione Comando Specifiche Esempio 10 Creare una mappa solo con gli oggetti scelti da tabella Menu: (apre la tabella dei dati del layer selezionato) Seleziono le righe in tabella degli oggetti che mi interessano, poi tasto destro Estrai feature selezionate Tabella da aprire comuni_liguria Creare una mappa con i Comuni dell Unione SOL (Mele, Masone, Rossiglione, Tiglieto, Campo Ligure) output comuni_sol 11 Impostare la regione da mappa vettoriale Menu: Impostazione Regione Imposta Region Comando: g.region Scheda Esistente imposta la regione da questa mappa vettoriale Impostare la regione sui Comuni dell unione SOL imposta la regione da questa mappa vettoriale comuni_sol 12 Dissolvere i confini interni di un area Menu: Vettore Sviluppa vettoriale Dissolvi confini Comando: v.dissolve name of column used to dissolve common boundaries NB: La mappa che esce è senza tabella input comuni_sol output comuni_sol_uniti name of column used to dissolve common boundaries PROV 13 Estrarre degli elementi di un vettore sulla base di un altro Menu: Vettore Selezione feature Interroga con un altro vettoriale Comando: v.select Input A: nome della mappa da cui estrarre Input B: nome mappa su cui confrontare Output: nome della mappa da creare Scheda Selezione Indicare Tipo di elemento A e B (area) Input A bacini_liguria Input B comuni_sol output bacini_sol Tipo di elemento A: area Tipo di elemento B: area 14 Tagliare un vettore sui confini di un altro Menu: Vettore Overlay vettori Overlay vettori Comando: v.overlay feature type(a) area feature type(b) area Operator AND Il vettoriale in uscita avrà una tabella che contiene gli attribute di entrambe le mappe (a_colonna;b_colonna) input (A) comuni_sol input (B) bacini_sol output bacini_sol_tagliati 19

21 II_Prime operazioni con file vettoriali Azione Comando Specifiche Esempio Sistemare la tabella Aggiustare colori e trasparenze Eliminare una mappa vettoriale Esportare una mappa vettoriale Menu: (apre la tabella dei dati del layer selezionato) Clicco sul layer tasto destro Proprietà colori Clicco sul layer tasto destro cambia livello di opacità Menu: File gestione mappe e volumi elimina Comando: g.remove Menu: File esporta mappa vettoriale formati comuni di importazione Comando: v.out.ogr Scheda Gestione delle tabelle Selezionare le colonne da eliminare tasto dx cancella colonna selezionata Rinomina colonna scegliere la colonna da rinominare, indicare il nome nuovo e clicca su rimonina Scegliere da tendina i file da rimuovere Input: scegliere la mappa da esportare Output: nome della mappa da creare Scheda Input Scegliere il tipo di feature Scheda Creazione Indicare il nome se si vuole che i vari files dello shape esportato siano contenuti in una cartella Scegliere il tipo di formato in uscita Scheda Creazione Export feature with category only Tabella da aprire bacini_sol_tagliati Selezionare le colonne da eliminare b_cat, b_sup_km, b_codice, b_tot_deri, b_num_amb Rinomina colonna rinominare la colonna a_comune in comune Vedi immagini sotto Rimuovere comuni_sol_uniti Input: bacini_sol Output: bacini_sol Scheda Input area Scheda Creazione ESRI shapefile 20

22 II_Prime operazioni con file vettoriali Alcuni risultati delle elaborazioni Azione 2: visualizzazione della mappa dei confini comunali della Provincia di Cuneo (d.vect) Azione 10: estrazione dei confini comunali dei comuni dell Unione SOL (v.extract o selezione da tabella) 21

23 II_Prime operazioni con file vettoriali Azione 12: creazione del confine dei comuni dell Unione SOL, con dissolvenza dei confini interni (v.dissolve) Azione e 16: confronto fra le mappe create (v.select) (v.overlay) (gestione colori e trasparenze) 22

24 II_Prime operazioni con file vettoriali Esercitazioni in aula In un mapset chiamato "esercizio" partendo dai comuni della Provincia di Genova: realizzare una mappa con tutti i comuni che sono contenuti in tutto o in parte (anche minima) nel bacino del torrente Bisagno, colorarli in blu e visualizzare l'etichetta con i nomi di ciascun comune. Creare una mappa che contenga solamente i comuni che hanno una parte consistente di territorio contenuta nel bacino del Bisagno realizzare una mappa che contenga solo le parti dei comuni contenuti entro il bacino del Torrente Bisagno e colorarle di rosso realizzare una mappa dei comuni che non hanno nessuna parte contenuta nel bacino del torrente Bisagno e colorarli di verde Attenzione! Le tabelle devono essere pulite e comprensibili I nomi delle mappe devono almeno dare un'idea del contenuto Non devono essere presenti mappe di prova o sbagliate 23

25 III_Altre operazioni con file vettoriali III_ ALTRE OPERAZIONI CON FILE VETTORIALI Istruzioni esercitazione Nella prima parte della lezione vengono nuovamente utilizzati i principali comandi, già spiegati nella lezione precedente, per lavorare con file vettoriali nuovi (apertura, visualizzazione, intersezione, gestione colori e gestione tabelle), con l aggiunta di alcuni comandi per la gestione dei dati associati. Vengono fornite di seguito le spiegazioni puntuali relative alla prima parte, con le indicazioni su che comandi utilizzare per realizzare le varie azioni e su come usarli. Per ogni azione vengono indicati: - il Comando, con indicazione sia del percorso da Menu o da Icona, sia del comando da scrivere nella Console dei programmi (vedi lezione I per differenza fra i due metodi) - le Specifiche, con indicazione su cosa inserire nelle varie schede della finestra di comando, sia le cose obbligatorie (scheda Richiesto), sia quelle opzionale se necessario, sia alcune note - un Esempio, da considerare come tale e come spunto per le azioni che dovrete poi svolgere autonomamente Nella seconda parte della lezione vi viene assegnato un esercizio da completare utilizzando i comandi spiegati (con qualche integrazione). Per questa esercitazione useremo come dati: i cinque livelli IFFI (Inventario dei fenomeni franosi in Italia) 1 - aree_soggette_a_crolli_o_a_frane_superficiali_diffuse.shp - dati_frana.shp - deformazioni_gravitative_profonde_di_versante.shp - movimenti_franosi_a_prevalente_sviluppo_longitudinale.shp - perimetrazione_frana.shp 1 Il rapporto sulle frane in Italia, elaborato sulla base dei dati IFFI, è disponibile online al sito: 24

26 Passaggi e comandi per l esercitazione III_Altre operazioni con file vettoriali Creare un nuovo mapset e collegarlo al precedente Azione Comando Specifiche Esempio Aprendo Grass usare l apposito pulsante Crea mapset all avvio Scheda Impostazioni Scrivere il nome del mapset da creare 1 Creare un nuovo mapset Se Grass è già aperto: Menu: impostazioni GRASS ambiente di lavoro cambia mapset Comando: g.mapset Vedi Lezione 01_Iniziare con GRASS Scheda Create Spuntare Crea un mapset se non ne esiste uno NOTA:questo stesso comando serve anche solo per cambiare mapset (senza la spunta) Permette lavorando dal Mapset A di vedere anche i contenuti del mapset B Creare il mapset Frane Chiedere di vedere dal mapset corrente ( Frane ) il mapset confini 2 Collegare e vedere altri mapsets della stessa location Menu: Impostazioni GRASS ambiente di lavoro accesso al mapset Comando: g.mapsets NOTA: NON è possibile lavorando da un mapset A modificare le mappe di un mapset B. NOTA: Da ogni mapset si vedono sempre di default le mappe del mapset PERMANET, ma non quelle degli altri mapset, a meno di specificarlo con questo comando 3 Aprire mappa vettoriale Menu: Comando: d.vect Questo comando serve per visualizzare un file vettoriale già importato in GRASS. Dopo averlo eseguito la mappa scelta compare nella scheda "Layer" della finestra "Layer manager". Se nel map display non compare cliccare con il tasto destro sul nome della mappa e scegliere l'opzione "zoom alla mappa selezionata", Scegliere dal menu a tendina la mappa vettoriale con il solo confine del bacino del Torrente Bisagno oppure cliccare sul pulsante Chi non avesse questa mappa, può rifarla partendo dal file dei confini dei bacini della Regione Liguria, usando il comando v.extract (Vedi Lezione 02_ PRIME OPERAZIONI CON FILE VETTORIALI) 25

27 Importare i file IFFI areali e tagliarli per l area del bacino III_Altre operazioni con file vettoriali Azione Comando Specifiche Esempio Input: nome della mappa da importare Output: nome della mappa da creare 4 Importare una mappa vettoriale (formati comuni) Menu: File importa mappa vettoriale formati comuni di importazione Comando: v.in.ogr (vedi Azione 1 lezione II) Spuntare Override dataset projection NOTA: Questa spunta è necessaria perché gli shapefiles di partenza non hanno il file con estensione.prj con le informazioni sul sistema di coordinate del file. Se si dimentica, il programma darà ERROR: la proiezione del dataset non sembra corrispondere a quella della Location corrente. In generale utilizzare questa spunta SOLO se si è sicuri che il sistema di riferimento del vettore corrisponde a quello della Location. Input: perimetrazione_frana.shp Output: perim_frana Tagliare un vettore sui confini di un altro Aggiustare colori e trasparenze Sistemare la tabella Menu: Vettore Overlay vettori Overlay vettori Comando: v.overlay Clicco sul layer tasto destro Proprietà colori Clicco sul layer tasto destro cambia livello di opacità Menu: (apre la tabella dei dati del layer selezionato) feature type(a) area feature type(b) area Operator AND Il vettoriale in uscita avrà una tabella che contiene gli attributi di entrambe le mappe (a_colonna; b_colonna) Scheda Gestione delle tabelle Selezionare le colonne da eliminare tasto dx cancella colonna selezionata Rinomina colonna scegliere la colonna da rinominare, indicare il nome nuovo e clicca su rimonina input (A) perim_frana input (B) bacino_bisagno output perim_frana_bisagno Scegliere un colore per le frane (es. rosso) Vedi immagini sotto Tabella da aprire perim_frana_bisagno Selezionare le colonne da eliminare ad esempio a_cat, a_area, b_cat, b_tot_deri, b_sup_km Rinomina colonna ad esempio rinominare le colonne togliendo b_ 26

28 III_Altre operazioni con file vettoriali Importare i file IFFI puntuali e tagliarli per l area del bacino 8 Azione Comando Specifiche Esempio Importare una mappa vettoriale (formati comuni) Menu: File importa mappa vettoriale formati comuni di importazione Comando: v.in.ogr Input: nome della mappa da importare Output: nome della mappa da creare Spuntare Override dataset projection NOTA: utilizzare questa spunta SOLO se si è sicuri che il sistema di riferimento del vettore corrisponde a quello della Location. Input: dati_frana.shp Output: dati_frana 9 Estrarre degli elementi di un vettore sulla base di un altro Menu: Vettore Selezione feature Interroga con un altro vettoriale Comando: v.select Input A: nome della mappa da cui estrarre Input B: nome mappa su cui confrontare Output: nome della mappa da creare Scheda Selezione Indicare Tipo di elemento A e B Input A dati_frana Input B bacino_bisagno output dati_frana_bisagno Tipo di elemento A: point Tipo di elemento B: area Aggiustare colori e simboli Sistemare la tabella Clicco sul layer tasto destro Proprietà Simboli Clicco sul layer tasto destro Proprietà colori Menu: (apre la tabella dei dati del layer selezionato) Scheda Gestione delle tabelle Selezionare le colonne da eliminare tasto dx cancella colonna selezionata Rinomina colonna scegliere la colonna da rinominare, indicare il nome nuovo e clicca su rimonina Scegliere un simbolo per le frane (es. stella verde) Vedi immagini sotto Tabella da aprire perim_frana_bisagno Selezionare le colonne da eliminare ad esempio a_cat, a_area, b_cat, b_tot_deri, b_sup_km Rinomina colonna ad esempio rinominare le colonne togliendo b_ 27

29 Calcolare valori da inserire in tabella III_Altre operazioni con file vettoriali 8 9 Azione Comando Specifiche Esempio Aggiungere una colonna alla tabella del percorso spezzato Calcolare il valore dell area e scriverlo nella colonna creata Icona: aprire la tabella dei dati del layer selezionato cliccando sull icona In alternativa: Menu: Database connessione al database vettoriale aggiungi colonna Comando: v.db. addcol Menu: Vettore report e statistiche upload or report topology Comando: v.to.db Scheda Gestione delle tabelle Nome della colonna: scrivo il nome della colonna che voglio creare dalla tendina "tipo dei dati" scelgo il tipo di dati che conterrà la colonna aggiungi (o ENTER) Vector map for which to edit attribute table: scegliere la mappa su sui lavorare Scrivere: nome_colonna1 tipo_dato1,nome_colonna2 tipo_dato2 Occhio agli spazi! Input: scegliere la mappa su sui lavorare Valore da aggiornare: area Si indicano l unità di misura e la colonna in cui si scriveranno i valori aggiornati Scheda Gestione delle tabelle Nome della colonna: area Tipo dei dati: integer cliccare aggiungi (o ENTER) Vector map for which to edit attribute table: perim_frana_bisagno Scrivere: area integer Input: perim_frana_bisagno Valore da aggiornare: area units meters nome della colonna dell'attributo area Esercitazioni in aula (o a casa) Ripetere i comandi visti per tutti i file IFFI consegnati 28

30 III_Altre operazioni con file vettoriali Alcuni risultati delle elaborazioni Azioni : confronto fra le mappe create (d.vect) (v.in.ogr) (v.overlay) (gestione colori e trasparenze) Azioni : confronto fra le mappe create (v.in.ogr) (v.select) (gestione colori e simboli) 29

31 III_Elaborazioni da DTM IV_ELABORAZIONI DA DTM E ANALISI GEOMORFOLOGICHE Istruzioni esercitazione Nella prima parte della lezione vengono mostrati e spiegati i principali comandi per lavorare con i DTM (Modelli Digitali del Terreno) (importazione, apertura, visualizzazione, interrogazione, unione, riclassificazione, intersezione, ) e realizzare analisi geomorfologiche di base (altimetria, pendenza ed esposizione). Nella seconda parte verranno invece presentate le operazioni principali per l estrazione automatica di bacini, sottobacini e reticolo idrografico a partire dal Digital Terrain Model (DTM). Verranno inoltre introdotti alcuni comandi per gestire, analizzare ed elaborare i dati associati alle cartografie vettoriali realizzate. Vengono fornite di seguito le spiegazioni puntuali relative alla prima parte, con le indicazioni su che comandi utilizzare per realizzare le varie azioni e su come usarli. Per ogni azione vengono indicati: - il Comando, con indicazione sia del percorso da Menu o da Icona, sia del comando da scrivere nella Console dei programmi (vedi lezione I per differenza fra i due metodi) - le Specifiche, con indicazione su cosa inserire nelle varie schede della finestra di comando, sia le cose obbligatorie (scheda Richiesto), sia quelle opzionale se necessario, sia alcune note - un Esempio, da considerare come tale e come spunto per le azioni che dovrete poi svolgere autonomamente Nella seconda parte della lezione vi viene assegnato un esercizio da completare utilizzando i comandi spiegati (con qualche integrazione). Per questa esercitazione useremo come dati: - DTM 5m Regione Liguria, squadri area Bisagno ( asc e via dicendo) - Carte realizzate nelle esercitazioni precedenti 30

32 IV_Elaborazioni da DTM Passaggi e comandi per l esercitazione Creare un nuovo mapset, collegarlo al precedente ed impostare regione e risoluzione Azione Comando Specifiche Esempio 1 Creare un nuovo mapset Aprendo Grass usare l apposito pulsante Crea mapset all avvio Se Grass è già aperto: Menu: impostazioni GRASS ambiente di lavoro cambia mapset Scheda Impostazioni Scrivere il nome del mapset da creare Scheda Create Spuntare Crea un mapset se non ne esiste uno Creare il mapset DTM Comando: g.mapset Vedi Lezione 01_Iniziare con GRASS NOTA:questo stesso comando serve anche solo per cambiare mapset (senza la spunta) Permette lavorando dal Mapset A di vedere anche i contenuti del mapset B Chiedere di vedere dal mapset corrente ( DTM ) il mapset esercizio 2 Collegare e vedere altri mapsets della stessa location Menu: Impostazioni GRASS ambiente di lavoro accesso al mapset Comando: g.mapsets NOTA: NON è possibile lavorando da un mapset A modificare le mappe di un mapset B. NOTA: Da ogni mapset si vedono sempre di default le mappe del mapset PERMANET, ma non quelle degli altri mapset, a meno di specificarlo con questo comando 3 Aprire mappa vettoriale Menu: Comando: d.vect Questo comando serve per visualizzare un file vettoriale già importato in GRASS. Dopo averlo eseguito la mappa scelta compare nella scheda "Layer" della finestra "Layer manager". Se nel map display non compare cliccare con il tasto destro sul nome della mappa e scegliere l'opzione "zoom alla mappa selezionata", Scegliere dal menu a tendina la mappa vettoriale con il solo confine del bacino del Torrente Bisagno oppure cliccare sul pulsante Chi non avesse questa mappa, può rifarla partendo dal file dei confini dei bacini della Regione Liguria, usando il comando v.extract 31

33 IV_Elaborazioni da DTM 4 Azione Comando Specifiche Esempio Impostare la regione di lavoro e la risoluzione Menu: Impostazione Regione Imposta Region Comando: g.region Scheda Esistente imposta la regione da questa mappa vettoriale (scegliere da tendina) Scheda Risoluzione risoluzione 2D della griglia inserire il numero corrispondente alla risoluzione desiderata Scheda Esistente imposta la regione da questa mappa vettoriale bisagno Scheda Risoluzione risoluzione 2D della griglia 5 Si mette 5 in questo caso perché usiamo DTM a risoluzione 5m, cioè ogni pixel sulla mappa corrisponde ad un quadrato di 5x5 m Importare e unire il DTM dell area di studio Azione Comando Specifiche Esempio 5 Importare uno squadro DTM Menu: file importa mappa raster importa ESRI ASCII grid Comando: r.in.arc ATTENZIONE:il comando di importazione può variare a seconda del tipo di file a punti quotati. In ogni caso, tutti dovrebbero aprirsi anche con: Menu: file importa mappa raster formati comuni di importazione Comando: r.in.gdal Input: cercare DTM che serve Output: scrivere nome della mappa ATTENZIONE: sempre un nome che inizi per lettera e senza spazi o trattini alti (solo _ ) Input: asc Output: dtm bis ripetere per tutti gli squadri che servono NOTA: è più semplice utilizzare il comando r.in.gdal da console perché associa automaticamente l'estensione al tipo di file. Da menu invece bisogna impostare prima quale tipo di file si vuole aprire, ma nel caso dei DTM può non essere così semplice. Per ripetere il comando conviene lasciare aperta la finestra del comando e cambiare solo Input e Output OPPURE vedi sotto 32

34 IV_Elaborazioni da DTM Azione Comando Specifiche Esempio 6 Importare più squadri DTM Menu: file importa mappa raster formati comuni di importazione NOTA: Funziona solo se si conosce il tipo di file, poiché occorre indicarlo NOTA: se le mappe da importare iniziano con un numero, questo verrà sostituito con una x Tipo di sorgente: cartella Sorgente: cercare la cartella con i DTM dal pulsante Naviga Formato: selezionare da tendina Estensione: scrivere l estensione dei file DTM Opzione: Spuntare sovrascrivi la proiezione Spuntare le mappe da importare dalla lista Tipo di sorgente: cartella Sorgente: cercare la cartella da Naviga Formato: Arc/Info ASCII Grid Estensione: asc Opzione: sovrascrivi la proiezione Spuntare tutte le mappe (esclusa quella importata prima) NOTA: visualizzare tutte le mappe insieme può essere molto pesante, si consiglia di togliere la spunta Aggiungi Layer importati nel layer tree e poi usare il comando d.rast o l icona apposita dal Layer Manager (Aggiungi Layer raster) per "accendere" solo quelle che servono NOTA: se le mappe importate non si visualizzano o appaiono alternate occorre rendere trasparenti le parti bianche: layer manager seleziono mappa tasto destro Proprietà Null-cells Overlay (non null values only) [Posso impostarlo direttamente da: impostazioni preferenze impostazioni raster ] PROMEMORIA: per visualizzare le mappe Aggiungi Layer vettoriali Permette di scegliere una mappa vettoriale da visualizzare e impostarne le proprietà (colore, spessore linea di contorno, ecc.) Aggiungi Layer raster Permette di scegliere una mappa raster da visualizzare e impostarne le proprietà (valori delle celle, trasparenza dei pixel vuoti, ecc.) Aggiungi diversi Layer raster o vettoriali Permette di scegliere più mappe vettoriali o raster, ma non permette di impostarne direttamente le proprietà Azione Comando Specifiche Esempio 7 Unire i DTM 8 Gestire i colori del DTM Menu: raster sovrapponi raster unire raster Comando: r.patch Per utilizzare il comando non serve che le mappe da unire siano visualizzate Menu: raster gestisci colori tabella dei colori Comando: r.colors Input: selezionare i DTM che si vogliono unire Output: nome della mappa risultante (che inizi per lettera!) Input: selezionare la mappa da modificare Colors Tipo tavola colore scelgo una tabella Cliccare equalizzazione dell'istogramma Input: dtm213121@dtm, dtm213121@dtm, dtm213121@dtm, Output: dtm_bisagno Input: dtm_bisagno Colors Tipo tavola colori elevation Cliccare equalizzazione dell'istogramma 33

35 IV_Elaborazioni da DTM Azione Comando Specifiche Esempio Individuare eventuali valori anomali Rendere nulli i valori anomali (solo se necessario) Interpolare le giunzioni tra le mappe DTM (solo se necessario) Menu: Raster report e statistiche metadata del raster Comando: r.info Menu: raster sviluppa raster gestisci valori NULL Comando: r.null NOTA: questo comando modifica direttamente la mappa originale Menu: raster interpolazione superfici riempi celle nulle Comando: r.fillnulls Input: si sceglie il file su cui avere informazioni Input: scegliere file Scheda Modify Elenco dei valori da impostare a NULL si indica il valore da mandare a NULL NOTA: Si assegna il valore "NULL" ai punti il cui valore è chiaramente sbagliato o fuorviante Raster map in which to fill nulls si sceglie il file Output raster map nome alla nuova mappa Input: dtm_bisagno Input: dtm_bisagno Scheda Modify Elenco dei valori da impostare a NULL (nei DTM della Liguria al mare viene assegnato il valore -9999) Raster map in which to fill nulls dtm_bisagno Output raster map dtm_bisagno_corr Restringere l area di elaborazione al solo bacino Azione Comando Specifiche Esempio 12 Trasformare il limite del bacino in raster Menu: file conversione tipo di mappa vettore a raster Comando: v.to.rast Input: selezionare la mappa Output: nome da dare alla nuova mappa raster Sorgente per i colori raster val Scheda Selezione Tipolo delle feature: Area Input: bisagno Output: bisagno_rast Sorgente per i colori raster val Scheda Selezione Area Alternativa 1: PROCEDIMENTO REVERSIBILE (crea una maschera che permette di visualizzare solo l area di interesse) Menu: raster mask Scheda Create Mappa da usare come mask mappa raster Comando: r.mask dell area 13a Creare una "maschera" NOTA: per ritornare all'estensione originaria eliminare (g.remove) o rinominare (g.rename) la maschera Se la mappa resta uguale aggiornare il "map display" cliccando sul pulsante Scheda Create Mappa raster da usare come mask bisagno_rast 34

36 IV_Elaborazioni da DTM Alternativa 2: PROCEDIMENTO DEFINITIVO (taglia la mappa sul confine desiderato) Menu: raster calcolatore per raster map algebra Nome per il nuovo raster da creare: scelgo un nome Ritagliare il Comando: r.mapcalc DTM sul 13b Expression mappa DTM * mappa confine contorno del Attenzione! se ci sono già nel mapset bacino mappe con lo stesso nome, questo Le mappe possono essere selezionate da tendina comando le sovrascrive SENZA CHIEDERE NIENTE Nome per il nuovo raster da creare: dtm_bisagno_cut Expression * Elaborazione della carta delle altimetrie Azione Comando Specifiche Esempio Individuare le quote min e max dell'area in esame Riclassificare le altimetrie (carta delle altimetrie) Menu: Raster report e statistiche metadata del raster Comando: r.info Menu: Raster cambia i valori e le etichette delle categorie riclassifica Comando: r.reclass Input: si sceglie la mappa su cui avere info stampa esclusivamente l'intervallo Mappa raster da riclassificare il DTM Nome del raster di output si da un nome alla nuova mappa File contenente le regole di riclassificazione: scegliere con Naviga il file.txt con le regole oppure Inserisci interattivamente i valori scrivere direttamente le regole Nomenclatura regole di riclassificazione: x thru y=1 nomeclasse1 descrizione1 *=* nodata End i valori soglia devono essere numeri interi Input : dtm_bisagno_cut stampa esclusivamente l'intervallo Mappa raster da riclassificare dtm_bisagno_cut Nome del raster di output altimetrie_300 0 thru 300= thru 600= thru 1100=3 > 600 *=* nodata end NOTA: conviene scrivere le regole di riclassificazione in un.txt in modo da poterle eventualmente modificare senza riscriverle 35

37 Estrazione curve di livello Azione Comando Specifiche Esempio 16 Estrazione curve di livello Menu: Raster analisi terreno genera curve di livello Comando: r.contour nome mappa raster in input scelgo il DTM nome mappa vettoriale in output nome Livello minimo delle isoipse quota minima Livello massimo delle isoipse quota massima Incremento fra le isoipse equidistanza Elaborazione delle carte delle pendenze e delle esposizioni Azione Comando Specifiche Esempio 17 Calcolare pendenza ed esposizione Menu: raster analisi terreno pendenza ed esposizione Comando: r.slope.aspect nome raster dell'elevazione il DTM Output Nome mappa raster della pendenza Nome mappa raster delle esposizioni Impostazioni formato di rappresentazione delle pendenze: scegliere NOTA: è possibile anche fare solo una delle due carte di pendenza (slope) ed esposizione (aspect) o farle in tempi diversi. IV_Elaborazioni da DTM mappa raster in input dtm_bisagno_cut mappa vettoriale in output curve_100 Livello minimo isoipse 0 Livello massimo isoipse 1100 Incremento fra le isoipse 100 nome raster dell'elevazione dtm_bisagno_cut Output Nome mappa raster della pendenza pendenza Nome mappa raster delle esposizioni esposizioni Impostazioni formato di rappresentazione delle pendenze: percent 36

38 Riclassificazione della carta delle pendenze Azione Comando Specifiche Esempio Individuare le pendenze max e min dell'area in esame Riclassificare le pendenze Menu: Raster report e statistiche metadata del raster Comando: r.info Menu: Raster cambia i valori e le etichette delle categorie riclassifica Comando: r.reclass Input: si sceglie la mappa su cui avere info stampa esclusivamente l'intervallo Mappa raster da riclassificare si sceglie la mappa delle pendenze Nome del raster di output nome File contenente le regole di riclassificazione: scegliere con Naviga il file.txt con le regole oppure Inserisci interattivamente i valori scrivere direttamente le regole Vedi nomenclatura regole di riclassificazione Input : pendenze IV_Elaborazioni da DTM stampa esclusivamente l'intervallo Mappa raster da riclassificare pendenze Nome del raster di output pendenze_reclass 0 thru 3=1 < 3 3 thru 6=2 da 3 a 6 6 thru 10=3 da 6 a thru 20=4 da 10 a 3ì20 20 thru 30=5 da 20 a thru 2000=6 magg. di 30 *=* nodata end 37

39 IV_Elaborazioni da DTM Riclassificazione della carta di esposizione dei versanti Le esposizioni in GRASS vengono calcolate associando ad est il valore 0 e proseguendo in senso antior ario, fino a tornare ad Est con 360. Per convenzione, le esposizioni vengono espresse secondo "spicchi" di ampiezza pari a 45. Quindi in G RASS su un angolo giro di 360 con origine in Est, lo "spicchio" Est avrà ampiezza da -22,5 a 22,5, ecc. Il valore 0 viene assegnato alle aree con pendenza 0 e quindi esposizione nulla. Tramite il comando r.reclass, si assegna una classe, corrispondente ad un'esposizione a ciascun gruppo di valori. Tale comando, tuttavia, funziona solo assegnando come soglia valori interi, ma se si approssimano le classi a numeri interi tutti i valori compresi tra l'estremo superiore di una classe e quello inferiore di quella successiva restano non assegnati, o vengono attribuiti erroneamente. Per ridurre quest errore è conveniente moltiplicare per 100 tutta la mappa delle esposizioni ed eseguire la riclassificazione sulla mappa risultante (ovviamente moltiplicando per 100 anche i valori soglia di riclassificazione). In questo modo la percentuale dei punti esclusi o attribuiti alla classe sbagliata si riduce a 1/100 e, alla scala di lavoro utilizzata, si può considerare trascurabile. Alternativa 1: PROCEDIMENTO che prosegue dalle carte fatte fino ad ora Azione Comando Opzioni Esempio Moltiplicare per Menu: raster calcolatore per raster Nome per il nuovo raster da creare: nome il valore mapalgebra delle Espressione mappa_esposizioni * 100 esposizioni Comando: r.mapcalc 21 Riclassificare la mappa delle esposizioni moltiplicate Menu: Raster cambia i valori e le etichette delle categorie riclassifica Comando: r.reclass La mappa può essere selezionata da tendina Mappa raster da riclassificare mappa esposizioni Nome del raster di output nome File contenente le regole di riclassificazione: scegliere con Naviga il file.txt con le regole oppure Inserisci interattivamente i valori scrivere direttamente le regole Nomenclatura regole di riclassificazione: 0=0 nomeclasse0 descrizione0 x thru y=1 nomeclasse1 descrizione1.. *=* nodata End Nome per il nuovo raster da creare: espo_100 Espressione esposizioni@dtm * 100 Mappa raster da riclassificare espo_100 Nome del raster di output espo_reclass 0=0 esposizione nulla 1 thru 2250=1 est 2250 thru 6750=2 nord est 6750 thru 11250=3 nord thru 15750=4 nord ovest thru 20250=5 ovest thru 24750=6 sud ovest thru 29250=7 sud thru 33750=8 sud est thru 36000=1 est *=* nodata end NOTA: la classe 0 indica le aree senza esposizione in quanto non hanno pendenza. Può essere utile attribuire il valore 0 alle aree con pendenza bassa 38

40 IV_Elaborazioni da DTM Azione Comando Opzioni Esempio Menu: raster report e statistiche somma aree di raster Descrizione della distribuzione dei dati di un raster Isolare le aree pianeggianti dalla mappa delle pendenze Creare una mappa esposizione dei versanti con aree pianeggianti quando pendenza < 3% Comando: r.report NOTA: il report può essere salvato in txt ciccando sul bottone Salva output NOTA: questo comando può essere applicato a più mappe raster per ottenere informazioni incrociate (vedi lezione V) Menu: Raster cambia i valori e le etichette delle categorie riclassifica Comando: r.reclass Creo una mappa assegnando il valore 0 alle aree con pendenza < 3% e 1 a tutte le rimanenti aree Menu: raster calcolatore per raster mapalgebra Comando: r.mapcalc Input: selezionare una o più mappe raster di cui si vogliono analizzare i dati scegliere opzioni secondo necessità (NB alcune si escludono a vicenda) es. Filter out no data cells: toglie valori nulli; Units Scegliere sempre almeno un opzione fra km, cell counts, % cover Mappa raster da riclassificare si sceglie la mappa delle pendenze già riclassificata Nome del raster di output nome File contenente le regole di riclassificazione: scegliere con Naviga il file.txt con le regole oppure Inserisci interattivamente i valori scrivere direttamente le regole Nome per il nuovo raster da creare: nome Espressione mappa_esposizioni * mappa_pianura NOTA: nel passaggio precedente è stato assegnato il valore 0 alle aree pianeggianti (pendenza >3%). Moltiplicando le due mappe, le aree pianeggianti avranno valore 0, mentre le altre conserveranno la classe di esposizione Input: espo_reclass Filter out no data cells Units: kilometers, cell counts, percent cover Mappa raster da riclassificare pendenza_reclass Nome del raster di output pianura 1=0 pianura 2 trhu 6=1 pendio *=* nodata end Nome per il nuovo raster da creare: espo_def Espressione espo_reclass@dtm * pianura@dtm 39

41 IV_Elaborazioni da DTM Alternativa 2: PROCEDIMENTO più rapido ma a partire da nuova mappe di esposizione Azione Comando Opzioni Esempio 20bis 21bis 22bis Calcolare una nuova carta dell esposizione direttamente con area pianeggiante con pendenza a scelta (<3%) Moltiplicare per 100 il valore delle esposizioni Riclassificare la mappa delle esposizioni moltiplicate Menu: raster analisi terreno pendenza ed esposizione Comando: r.slope.aspect Menu: raster calcolatore per raster mapalgebra Comando: r.mapcalc Menu: Raster cambia i valori e le etichette delle categorie riclassifica Comando: r.reclass nome raster dell'elevazione il DTM Output Nome mappa della pendenza Nome mappa delle esposizioni Impostazioni formato di rappresentazione delle pendenze: scegliere minimum slope val. (in %) for which aspect is computed: indicare la pendenza % minima per cui si vuole che venga calcolata l esposizione (es. lo stesso valore della I classe delle pendenze) NOTA: La carta nuova carta che viene creata per le pendenze è uguale a quella già fatta e può essere ignorata. Nome per il nuovo raster da creare: nome Espressione mappaesposizioni * 100 Mappa raster da riclassificare si sceglie la mappa delle esposizioni (moltiplicata per 100) Nome del raster di output si da un nome alla nuova mappa File contenente le regole di riclassificazione: scegliere con Naviga il file.txt con le regole oppure Inserisci interattivamente i valori scrivere direttamente le regole nome raster dell'elevazione dtm_bisagno_cut Output Nome mappa della pendenza pendenza_da_ignorare Nome mappa delle esposizioni espo_con_piana Impostazioni formato di rappresentazione delle pendenze: percent minimum slope val. (in percent) for which aspect is computed: 3 NOTA: 3 è nel nostro caso la soglia che abbiamo usato per definire la classe pianeggiante nella carta delle pendenze Nome per il nuovo raster da creare: espo_con_piana _100 Espressione * 100 Mappa raster da riclassificare espo_con_piana _100 Nome del raster di output espo_con_piana_def vedi regole passaggio n.21 40

42 IV_Elaborazioni da DTM Gestione colori e visualizzazione 3D Azione Comando Specifiche Esempio 25 Gestire i colori dei raster riclassificati Menu: Raster gestisci colori regole dei colori Seleziona raster si sceglie la mappa cui si vuole assegnare i colori Aggiungere tante classi quante ne ha il raster scelto e poi scegliere il colore per ognuna Spunta: rimpiazza la tavola dei colori esistenti NOTA: è possibile salvare le regole dei colori e poi usarle da tavola dei colori 26 Visualizzazione 3D Comando: nviz Scheda Raster Name of raster map for elevation si mette il DTM o il file di punti quotati Name of raster map for Color mappa che si vuole visualizzare riportata in 3D Name of raster map for elevation dtm_bisagno_cut Name of raster map for Color pendenza_reclass 41

43 IV_Elaborazioni da DTM Alcuni risultati delle elaborazioni Azione 5-6: importazione e visualizzazione di DTM (r.in.arc o r.in.gdal e d.rast) Azione 7: unione dei DTM (r.patch) e limite vettoriale del bacino del Torrente Bisagno 42

44 IV_Elaborazioni da DTM Azione 12: trasformare il limite del bacino in raster (v.to.rast) Azione 13b: Ritagliare il DTM sul contorno del bacino (r.mapcalc) 43

45 IV_Elaborazioni da DTM Azione 15 e 16: altimetrie e curve di livello (r.contour) Azione 17: elaborazione delle carte delle pendenze e delle esposizione dei versanti (r.slope.aspect) Azione 26: visualizzazione 3D (nviz) 44

46 IV_Elaborazioni da DTM Esercitazioni per casa Tema Individuare le aree adatte alla coltivazione delle patate Quarantine nella Val Bisagno tenendo conto che: crescono prevalentemente a quote comprese tra 300 e 600 m. Possono arrivare fino a 800 m ma la qualità è più bassa. il tipo di coltivazione richiede una pendenza dei versanti < 50% per la coltivazione non possono essere utilizzate le aree a nord e nord-est Dati squadri del DTM con risoluzione 5 m dell'area (importare con r.in.arc) confini dei bacini idrografici della Liguria in formato vettoriale Si consiglia di creare un Mapset solo per l esercitazione Elaborati minimi carta tematica delle aree adatte alla coltivazione della patata quarantina, evidenziando quelle di "prima qualità" e quelle di "seconda qualità" esportare la carta precedente in formato.shp Elaborati opzionali tabella che riporti l'estensione delle aree coltivabili in totale e per fascia altimetrica 45

47 V_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico V_ESTRAZIONE E ANALISI BACINI E RETICOLO IDROGRAFICO Obiettivi ed istruzioni per l esercitazione In questa esercitazione verranno presentate le operazioni principali per l estrazione automatica di bacini, sottobacini e reticolo idrografico a partire dal Digital Terrain Model (DTM). Verranno inoltre introdotti alcuni comandi per gestire, analizzare ed elaborare i dati associati alle cartografie vettoriali realizzate (vengono fornite le descrizioni dei comandi con alcune applicazioni esemplificative, ma ovviamente gli stessi comandi e gli stessi procedimenti di analisi possono essere applicati anche per realizzare analisi differenti e anche su altre mappe, già realizzate o ancora da realizzare, non esplicitamente considerate in questi esempi). Vengono fornite di seguito le spiegazioni puntuali e le indicazioni su che comandi utilizzare per realizzare le varie azioni e su come usarli. Per ogni azione vengono indicati: - il Comando, con indicazione sia del percorso da Menu o da Icona, sia del comando da scrivere nella Console dei programmi (vedi lezione I per differenza fra i due metodi) - le Specifiche, con indicazione su cosa inserire nelle varie schede della finestra di comando, sia le cose obbligatorie (scheda Richiesto), sia quelle opzionale se necessario, sia alcune note - un Esempio, da considerare come tale e come spunto per le azioni che dovrete poi svolgere autonomamente Per questa esercitazione useremo come dati: - CR Idrografia Regione Liguria - carte realizzate nelle esercitazioni precedenti 46

48 IV_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico Individuazione di sottobacini e reticolo idrografico Azione Comando Opzioni Esempio Aprendo GRASS scegliere il mapset desiderato dalla schermata di avvio Se si è già in GRASS Impostare il Menu: impostazioni GRASS mapset ambiente di lavoro cambia mapset Comando: g.mapset Estrapolare i sottobacini Estrarre il reticolo idrografico Menu: Raster modellazione idrologica analisi dei bacini idrografici Comando: r.watershed Input: elevation on which the entire analysis is based: selezionare il DTM Scheda Opzioni Input input value: "Input value: minimum size of exterior watershed basin": indicare estensione min dei sottobacini (unità mappa) NOTA: Se viene poco dettagliata si possono dare valori di soglia minori (o viceversa) Scheda Opzioni Output scrivere i nomi delle mappe da creare, es: Output map: unique label for each watershed basin: (mappa dei sotto-bacini) Output map: number of cells that drain through each cell: (mappa accumulazione) Aprire il mapset DTM Input map: elevation on which the entire analysis is based : dtm_bisagno_cut Scheda Opzioni Input input value: "Input value: minimum size of exterior watershed basin" :50000 Scheda Output options Output map: unique label for each watershed basin : sottobacini_50 Output map: number of cells that drain through each cell: accumulazione_50 Ripetere questo passaggio per creare mappe dei sottobacini con soglie di e (vedi esercitazione per casa) Menu: raster calcolatore per raster mapalgebra Comando: r.mapcalc Si affina la mappa dell accumulazione Menu: raster calcolatore per raster mapalgebra Comando: r.mapcalc Si estrae il reticolo idrografico Nome per il nuovo raster da creare: scelgo un nome Expression log(abs(nome_mappa_accumulazione)+1) if(nome_mappa_log_accumulazione>6) Con questa formula, se la mappa log_accumulazione ha valore >6 assegno valore 1, altrimenti valore 0 Creo la mappa log_accumulazione_50 log(abs(accumulazione_50)+1) Creo la mappa fiumi_da_dtm_6 if(log_accumulazione>6) Se viene poco dettagliata si possono dare valori di soglia < 6 o viceversa 47

49 IV_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico Azione Comando Opzioni Esempio Menu: Raster caratteristiche di trasformazione sottile Assottigliare i fiumi ricavati Creare la mappa vettoriale dei fiumi Creare la mappa vettoriale dei sottobacini Aggiustare i colori Comando: r.thin Menu: File Conversione tipo mappa raster a vettore Comando: r.to.vect Menu: File Conversione tipo mappa raster a vettore Comando: r.to.vect Clicco sul layer desiderato tasto destro Proprietà colori Clicco sul layer tasto destro cambia livello di opacità Nome del raster in input: mappa raster del reticolo idrografico Nome del raster di output: scrivere il nome della mappa che si vuole creare Nome del raster in input: mappa raster del reticolo idrografico assottigliato Nome del vettoriale in output: scrivere il nome della mappa vettoriale che si vuole creare Tipo di elemento: line Nome del raster in input: si mette il nome della mappa raster dei sottobacini Nome del vettoriale in output: scrivere il nome della mappa vettoriale che si vuole creare Tipo di elemento: area Clicco sul layer desiderato tasto destro Proprietà colori Cliccare su Random colors according to category number Input: fiumi_da_dtm_6 Output : fiumi_thin_6 Input: fiumi_thin_6 Output: fiumi_vect_6 Tipo di elemento: line Input: sottobacini_50 Output: sottobacini_50_vect Tipo di elemento: area Colorare ogni sottobacino di un colore casuale e impostare la trasparenza in modo da poterlo confrontare con le altre mappe create (es. DTM) 48

50 Analisi e pulizia dei dati vettoriali Azione Comando Opzioni Esempio Nome della mappa vettoriale in input: mappa da ripulire Menu: vettore gestione topologia Vettoriale in output: nome che si vuole dare aggiusta vettore alla mappa pulita Comando: v.clean Cleaning tool: spuntare gli strumenti che si vogliono usare 8 Ripulire una mappa vettoriale (es. rimuovere piccole aree) NOTA: L'interfaccia del comando da menu e da console sono leggermente diversi, ma fanno le stesse cose spuntare il tipo di oggetti da correggere [multiplo] treshold: si indicano le soglie ovvero i valori massimi per cui fare l'operazione di pulizia (unità mappa) IV_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico Nome della mappa vettoriale in input: sottobacini_50_vect Vettoriale in output: sottobacini50 clean Cleaning tool: remove small areas spuntare il tipo di oggetti da correggere: area [multiplo] treshold: 101 Mettere come treshold 101 significa che vengono eliminate tutte le aree < 101 m 2 In questo caso eliminare le piccole aree al confine tra alcuni sottobacini ATTENZIONE: La mappa creata a livello grafico è corretta, ma nella tabella restano i dati associati agli elementi modificati o eliminati. Un trucco per riallineare gli oggetti sulla mappa con le rispettive linee in tabella è quello di esportare e reimpostare la mappa vettoriale Nome della mappa vettoriale in input: Input: sottobacini_clean mappa da esportare Output: sottobacini_clean OGR output datasource name: nome da dare alla cartella in cui salvare i file 9 Esportare la mappa vettoriale pulita Menu: file esporta mappa vettoriale formati comuni di esportazione Comando: v.out.ogr A meno di specificare il percorso di salvataggio le mappe esportate sono salvate automaticamente nella cartella dove è installato GRASS Scheda Creazione OGR layer name: nome dei vari file dentro alla cartella (se non si mette si chiameranno come il livello esportato) Scheda Input spuntare il tipo di oggetti da esportare si spunta la casella Export features with category (labelled) Only Scheda Input area si spunta la casella Export features with category (labelled) Only 49

51 IV_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico 10 Azione Comando Opzioni Esempio Menu: File importa mappa vettore formati comuni di Input: nome della mappa da importare importazione Output: nome della mappa da creare Re-importare la mappa Comando: v.in.ogr Essendo shape va importato il file.shp Input: sottobacini.shp Output: sottobacini_def Confronto mappe vettoriali con Carte Regionali (CR) raster Azione Comando Opzioni Esempio Se si deve ancora avviare grass si usa il Scheda Impostazioni pulsante crea mapset name of mapset where to switch Se si è già in un altro mapset scrivo il nome del mapset da creare Comando: g.mapset Creare un mapset nuovo Collegare agli altri mapsets Impostare la regione di lavoro Si crea un mapset nuovo così si può impostare la risoluzione al valore che conviene, senza il rischio di modificare altre mappe raster già presenti Menu: Impostazioni GRASS ambiente di lavoro accesso al mapset Comando: g.mapsets Menu: Impostazione Regione Imposta Region Comando: g.region Scheda Create si seleziona il quadratino "create mapset if it doesn't exist Permette lavorando dal Mapset A di vedere anche i contenuti del mapset B Scheda Esistente imposta la regione da questa mappa vettoriale (scegliere da tendina) In questo caso non serve impostare la risoluzione perché è di default a 1m, che è la risoluzione corretta per la CR Creare il mapset CR_25000 Chiedere di vedere dal mapset corrente ( CR_25000 ) i mapset DTM e confini imposta la regione dalla mappa vettoriale Bisagno 50

52 14 Importare le CR Azione Comando Opzioni Esempio Menu: file importa mappa raster formati comuni di importazione Rendere trasparenti i bordi (solo se necessario, es bordi) Aprire mappe vettoriali Comando: r.in.gdal NOTA: Questo è uno dei pochi comandi in cui le schermate sono diverse per il comando da menu o da console. Da console associa automaticamente l'estensione al tipo di file. Da menu se si usa la prima schermata bisogna invece impostare quale tipo di file si vuole aprire, però permette di importare una cartella invece che singoli file (consigliato in caso di file numerosi di cui si conosce il tipo). Sempre da menu se si vuole avere la stessa schermata del comando da console, andare su Finestra del comando Menu: raster sviluppa raster gestisci valori NULL Comando: r.null NOTA: questo comando modifica direttamente la mappa originale Menu: Comando: d.vect Se si sta usando il comando da Menu: Tipo di sorgente selezionare il tipo di sorgente in base ai file che si vogliono importare (se solo uno o pochi scegliere file singolo, se sono molti meglio cartella) Nome sorgente selezionare il file (o la cartella) desiderato Se si sta usando da console r.in.gdal Input: cercare CR che serve Output: nome che inizi per lettera (ripetere per tutti gli squadri che servono) NOTA: se le mappe importate non si visualizzano o appaiono alternate: layer manager seleziono mappa tasto destro Proprietà Null-cells Overlay (non null values only) Input: scegliere nome della mappa Scheda Modify Elenco dei valori da impostare a NULL si indica il valore da mandare a NULL NOTA: Si assegna il valore "NULL" al valore che hanno I punti del bordo IV_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico Se si sta usando il comando da Menu Tipo di sorgente Cartella Nome sorgente CR25000 Se si sta usando da console r.in.gdal Input: 213_2 Output: CR_213_2 (ripetere per tutti gli squadri che servono) ATTENZIONE: sempre un nome che inizi per lettera e senza spazi o trattini alti (solo _ ) Input: CR_213_2 Scheda Modify Elenco dei valori da impostare a NULL 0 (nelle CR Liguri i bordi hanno valore 0) Scegliere dal menu a tendina sottobacini_def fiumi_vect 51

53 IV_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico Alcuni risultati delle elaborazioni Azione 2: estrapolazione dei sottobacini (r.watershed) del Torrente Bisogno (mappa sottobacini_50) Azione 3: mappa di accumulazione (r.watershed) del Torrente Bisagno (mappa accumulazione_50) 52

54 IV_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico Azione 3: estrazione del reticolo idrografico (operazioni con r.mapcalc) del Torrente Bisogno: a sinistra assottigliamento della mappa dell accumulazione (mappa log_accumulazione_50), a destra mappa raster del reticolo idrografico potenziale (mappa fiumi_da_dtm_6) Azione 4: Assottigliamento del reticolo idrografico potenziale ricavato da DTM (r.thin) (mappa raster fiumi_thin_6) 53

55 IV_Estrazione e analisi bacini e reticolo idrografico Azione 5: Conversione della mappa raster del reticolo idrografico potenziale assottigliato in una mappa vettoriale (r.to.vect) (mappa vettoriale fiumi_vect_6) Azione 6 e 7: Conversione della mappa raster dei sottobacini in una mappa vettoriale (r.to.vect) (mappa sottobacini_50_vect) e colorazione random 54