GRASS importazione e analisi di carte raster e vettoriali

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1 GRASS importazione e analisi di carte raster e vettoriali Marco Negretti Politecnico di Milano marco.negretti@polimi.it 01/12/2011

2 Indice definire una nuova location importare dati raster importare dati vettoriali il concetto di regione rasterizzare una carta vettoriale vettorializzare una carta raster analisi raster r.slope.aspect, r.mapcalc r.contour, r.los 2

3 Manuali GRASS è ben documentato I manuali delle varie versioni sono on-line: Per la versione 6.4, utilizzata come riferimento: Ad ogni comando corrisponde una pagina, ad esempio, per il comando d.rast: che più semplicemente, in questa dispensa sarà indicata come: 3

4 Creare una nuova location Una location è definita da: sistema di riferimento proiezione limiti geografici Quando si devono utilizzare dei nuovi dati in GRASS è necessario, se non esiste già, definire una location all'interno della quale inserire i dati le proprietà della location dipendono dai dati che si vogliono inserire 4

5 Creare una nuova location Nella finestra di avvio di GRASS è possibile scegliere una location esistente o crearne una nuova 5

6 Creare una nuova location Ad esempio, creare una nuova location per utilizzare dei dati nella zona di Como nel S.R. UTM32/WGS84 GISDBASE Nome della location 6

7 Creare una nuova location Come definire il S.R. di una location 7

8 Creare una nuova location Scelte possibili: 1.selezione manuale dei valori proiezione, datum e ellissoide 2.selezione tramite codice EPSG ogni codice EPSG individua in modo univoco proiezione e S.R. European Petroleum Survey Group utilizzare un file di georeferenziazione si utilizza come riferimento un file cartografico con associate le informazioni di georeferenziazione ad esempio uno shape con.prj, un GeoTiff,... 8

9 Creare una nuova location 4.utilizzare un file di georeferenziazione WKT o PRJ 5.creare dei parametri personalizzati stringa di parametri formattata secondo lo standard PROJ.4 6.utilizzare un sistema di riferimento XY non cartografico 9

10 Creare una nuova location Scegliere il S.R. indicando il codice EPSG: 10

11 Creare una nuova location Scegliere il S.R. indicando il codice EPSG: UTM zona 32 WGS84 11

12 Creare una nuova location 12

13 Creare una nuova location Definire i limiti geografici e la risoluzione 13

14 Importazione dati La location creata: Per poter utilizzare i dati in GRASS è necessario importarli all'interno della sua struttura dati GISDBASE => LOCATION => MAPSET Per gli esempi che seguono sono stati utilizzati dei dati di Regione Lombardia download dati 14

15 Importazione dati Dati raster Carta Tecnica Regionale, formato TIFF DTM in formato geotiff DTM20.tif DTM in formato ASCII GRID ESRI b4a5.tif, b4a5.tfw B4DTM.asc (non più disponibile per il download richiedere il DVD nell'area "distribuzione prodotti ) Dati vettoriali limiti amministrativi, formato shape ESRI strade principali e strade secondarie in formato MapInfo MIF 15

16 Importazione dati raster - TIFF Le immagini TIFF per poter essere utilizzate devono essere georeferenziate nomefile.tif nomefile.tfw => file di testo con le informazioni di georeferenziazione immagine Dati da importare foglio della CTR B4A5 => b4a5.tif, b4a5.tfw Comando: r.in.gdal 16

17 Importazione dati raster - TIFF Interfaccia di supporto per l'importazione dei dati tipo di dato posizione sul file system e formato del dato in input layer da importare e nome da dare nel DB di GRASS per accedere alle funzionalità complete 17

18 Importazione dati raster - TIFF Command dialog: 18

19 Importazione dati raster - TIFF Visualizzare i dati 19

20 Importazione dati raster - TIFF Dati da importare DTM20.tif (geotiff) i dati di georeferenziazione sono nel file tif, non c'è il file tfw 20

21 Importazione dati raster - GRID ESRI Dati da importare foglio B4 del DTM regionale: B4DTM.asc 21

22 Importazione dati raster Location e mapset con i dati importati B4A5 DTM20.blue DTM20.green DTM20.red 22

23 Visualizzare i raster - RGB Il file TIFF (a colori) DTM20.tif è stato importato come tre diversi raster, uno per ogni componente: DTM20.red, DTM20.green, DTM20.blue Per vedere la carta con i colori originali è necessario trattare questi tre raster come se fossero uno solo 23

24 Visualizzare i raster - RGB Visualizzazione raster RGB 24

25 Visualizzare i raster - colori per DTM Scegliere la scala di colori predefinita elevation da associare al raster B4DTM 25

26 Visualizzare i raster - opacità Sovrapporre e visualizzare diversi raster contemporaneamente tasto dx sul layer => change opacity level 26

27 Visualizzare i raster - opacità Sovrapporre e visualizzare diversi raster contemporaneamente CTR e DTM20 27

28 Importazione dati vettoriali Dati vettoriali limiti amministrativi, formato shape ESRI strade principali e strade secondarie in formato MapInfo MIF Comando: v.in.ogr 28

29 Importazione dati vettoriali - shape ESRI Interfaccia di supporto per l'importazione dei dati tipo di dato posizione sul file system e formato del dato in input layer da importare e nome da dare nel DB di GRASS per accedere alle funzionalità complete 29

30 Importazione dati vettoriali - shape ESRI Command dialog, usiamo direttamente v.in.ogr 30

31 Importazione dati vettoriali - MapInfo 31

32 Importazione dati vettoriali Location e mapset con i dati importati confini_comunali Strade_Principali Strade_Secondarie 32

33 Definire i colori per una carta vettoriale Cambiare le proprietà di visualizzazione tasto DX per accedere alla proprietà del layer selezionato sul layer manager 33

34 Definire i colori per una carta vettoriale colore del bordo se è selezionato "Transparent" il colore non viene applicato colore dello sfondo spesso della linea in pixel 34

35 Definire i colori per una carta vettoriale 35

36 Il concetto di regione La regione di calcolo determina la risoluzione, cioè la dimensione delle celle l'estensione geografica, cioè i limiti geografici della zona presa in considerazione Qualsiasi operazione (analisi o calcolo di carte derivate) che viene eseguita sui raster utilizza come riferimento le impostazioni della regione di calcolo corrente L'estensione geografica e la risoluzione delle carte raster derivate dipendono quindi dalle impostazioni della regione corrente 36

37 Il concetto di regione Per modificare la regione corrente si può utilizzare: il menu Region, che permette di indicare direttamente le nuove estensioni impostare la regione in funzione dell'estensione di una carta dell'archivio definire delle regioni predefinite da utilizzare all'occorrenza modificare la risoluzione delle celle il tasto various zoom option del Map Display 37

38 Il concetto di regione - menu Region Visualizzare le proprietà della regione corrente Region => Display region Info sul sistema di riferimento proiezione, zona UTM datum ellissoide Estensione geografica Per le carte raster risoluzione numero righe e colonne numero totale celle 38

39 Il concetto di regione - menu Region Modificare la regione corrente Region => Set region Bounds si indica direttamente l'estensione geografica per la nuova regione corrente 39

40 Il concetto di regione - menu Region Existing Si definisce una nuova regione: a. utilizzando i valori della regione di default della location b. in base alle estensioni definite in un apposito file (file regione) c. in base alle estensioni di una carta raster o vettoriale a b c 40

41 Il concetto di regione - menu Region Resolution Per definire la risoluzione della regione 41

42 Il concetto di regione - menu Region Effects Per salvare i dati della regione corrente in un file 42

43 Il concetto di regione tasto zoom option Tasto zoom option del Map Display zoom sulle estensioni della regione corrente zoom sulle estensioni della regione di default zoom sulle estensioni di una regione salvata imposta la regione di calcolo utilizzando l'estensione della visualizzazione corrente salva i dati della regione visualizzata in un file 43

44 Il concetto di regione I dati della regione di calcolo corrente di ogni mapset sono salvati in un file di testo WIND 44

45 Il concetto di regione I dati della regione di default sono definiti all'interno del mapset PERMANENT, nel file di testo DEFAULT_WIND La regione di default può essere modificata solo se PERMENENT è il mapset corrente 45

46 Il concetto di regione Per definire velocemente una nuova regione di calcolo: 1.zoom sulla zona di interesse 2.impostare la regione di calcolo uguale alla regione correntemente visualizzata 46

47 Il concetto di regione Per definire velocemente una nuova regione di calcolo: 3.se necessario definire la risoluzione con g.region 47

48 Rasterizzare una carta vettoriale Convertire una carta vettoriale in una carta raster carta vettoriale: coordinate dei punti che descrivono la forma geometrica + tabella degli attributi carta raster: matrice numerica 48

49 Rasterizzare una carta vettoriale Quando si passa da vettoriale a raster è necessario indicare l'attributo della carta vettoriale che deve essere associato come valore alla corrispondente cella raster linee e punti => attributi associati direttamente all'oggetto aree => attributi associati al centroide Tabella associata al centroide - cat = 1 Tabella associata al centroide - cat = 2 Raster - alle celle interne al poligono con cat =1 viene assegnato il valore 1 - alle celle interne al poligono con cat = 2 viene assegnato il valore 2 - alle celle esterne ai poligoni non viene assegnato alcun 49 valore

50 Rasterizzare una carta vettoriale Esempio: convertire il vettoriale dei confini comunali in raster vettoriale di tipo polilinea operazione preliminare: costruzione dei centroidi per associare degli attributi alle aree 50

51 Costruzione dei centroidi vettoriale di input vettoriale da creare con l'aggiunta dei centroidi valore da associare ai nuovi centroidi - numero iniziale - incremento 51

52 Rasterizzare una carta vettoriale Rasterizzare una carta vettoriale comando v.to.rast 52

53 Rasterizzare una carta vettoriale vettoriale di input raster da creare sorgente per i valori delle celle: per default la tabella degli attributi tipo di oggetti da convertire 53

54 Rasterizzare una carta vettoriale colonna della tabella degli attributi da utilizzare per assegnare il valore alle celle La risoluzione delle celle e l'estensione geografica del raster creato sono determinate dalla regione corrente 54

55 Vettorializzare una carta raster Convertire una carta raster in una carta vettoriale operazione speculare di quella vista in precedenza: 55

56 Vettorializzare una carta raster Il processo di conversione sarà compiuto alla risoluzione e sull'estensione geografica della regione di calcolo corrente Definiamo la regione di calcolo, ad esempio in corrispondenza del centro storico di Como con una risoluzione di 1m g.region res=1 56

57 Vettorializzare una carta raster Vettorializzare una carta raster comando r.to.vect 57

58 Vettorializzare una carta raster raster in ingresso vettoriale da creare tipo di oggetto vettoriale da creare 58

59 Analisi raster - calcolo delle pendenze Carta delle pendenze: carta derivata dalla carta del DTM comando r.slope.aspect slope: aspect:... pendenze esposizione dei versanti altre carte derivate 59

60 Analisi raster - calcolo delle pendenze DTM in input per il calcolo delle pendenze proprietà output - pendenze in gradi o percentuali - tipo di output numerico per le celle - fattore moltiplicativo - minima pendenza considerata per il calcolo delle esposizioni 60

61 Analisi raster - calcolo delle pendenze carta delle pendenze carta delle esposizioni altre carte derivate Per calcolare una determinata carta derivata (pendenza, esposizione,...) è sufficiente specificare un nome da assegnare alla carta in output in corrispondenza della relativa opzione Quindi, se non si specifica un nome, la carta derivata corrispondente non viene calcolata 61

62 Analisi raster - calcolo delle pendenze In questo caso viene creata solo la carta delle pendenze 62

63 Analisi raster - calcolo delle pendenze Visualizzare la carta delle pendenze calcolata come previsto è stata calcolata solo all'interno della regione di calcolo definita prima di lanciare il comando 63

64 Analisi raster - r.mapcalc Le carte raster sono matrici numeriche è possibile compiere qualsiasi tipo di operazione logico/aritmetica sui valori delle celle GRASS dispone di un potente comando per eseguire questo tipo di operazioni: r.mapcalc Definendo in modo opportuno una espressione logico/aritmetica diventa possibile realizzare filtri, maschere, riclassificazioni, sovrapposizioni e confronti tra diverse carte raster 64

65 Analisi raster - r.mapcalc Esempio - estrarre i dati in corrispondenza di una determinata zona costruire una carta del DTM per il solo comune di Brunate raster comuni => le celle all'interno dell'area del comune di Brunate hanno valore 112 dtm_brunate = if(comuni == 112,B4DTM, null()) B4DTM comuni dtm_brunate 65

66 Analisi raster - r.mapcalc Alcune Funzioni abs(x) valore assoluto di x eval([x,y,...,]z) valuta il risultato delle espressioni tra parentesi float(x) converte x in formato virgola mobile if(x) se x è diverso da zero il risultato è 1, altrimenti è 0 if(x,a) se x è diverso da zero il risultato è a, altrimenti è 0 if(x,a,b) se x è diverso da zero il risultato è a, altrimenti è b if(x,a,b,c) se x è maggiore di zero il risultato è a, se x è 0 il risultato è b, se x è minore di 0 il risultato è c. isnull(x) controlla se il valore di x è nullo Alcuni Operatori / divisione * prodotto + addizione - sottrazione && and logico or logico ==!= > >= < <= uguaglianza disuguaglianza maggiore di maggiore uguale minore di minore o uguale Variabili null() valore nullo row() riga corrente col() colonna corrente x() coord x correnti y() coord y correnti ewres() risol. corrente x nsres() risol. corrente y 66

67 Analisi raster - r.mapcalc E' possibile utilizzare r.mapcalc in diversi modi 1. interfaccia grafica map calculator operatori Nome del nuovo raster espressione definita Per inserire all'interno dell'espressione che si sta costruendo raster e funzioni 67

68 Analisi raster - r.mapcalc 2. da linea di comando, specificando direttamente l'espressione di calcolo 3. interattivo: si lancia il comando dalla shell e poi si indicano in sequenza le operazioni da effettuare 68

69 Analisi raster - r.mapcalc 4. si crea un file di testo con la sequenza delle operazioni da eseguire e lo si utilizza come input del comando utile soprattutto quando si devono definire lunghe sequenze di operazioni che si potrebbero dover ripetere più volte 69

70 Analisi raster - r.contour r.contour: estrae da una carta raster le curve di livello Raster => Generate contour lines 70

71 Analisi raster r.contour carta delle curve di livello 71

72 Analisi raster - r.los r.los: genera una carta raster con tutte le celle che sono visibili da un punto di osservazione fissato nel raster in output le celle che sono visibili dal punto di osservazione hanno come valore l'angolo verticale (in gradi) richiesto per vederle dal punto di osservazione: Raster => terrain analysis => visibility 72

73 Analisi raster - r.los 73

74 Analisi raster - r.los carta risultante tabella dei colori utilizzata r.los -c input=b4dtm@permanent output=vista01 coordinate= , obs_elev=10 max_dist=

75 link utili Home page GRASS: Home page GRASS Italia: Tutorial on-line dell'università di Trento: 75

76 Versione utilizzata come riferimento nelle dispense: GRASS RC1 76