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 18/12/2012

2 Indice creare una nuova location importare i dati definire i colori raster e vettoriali raster e vettoriali regione di calcolo 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 Avviare GRASS e creare una nuova location Tasto Location wizard 5

6 Creare una nuova location 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 E' possibile definire il S.R. di una location in diversi modi: 7

8 Creare una nuova location Scelte possibili: 1.definire i parametri del S.R. proiezione, datum e ellissoide 2.selezione del S.R. tramite il codice EPSG ogni codice EPSG individua in modo univoco proiezione, S.R. ed ellissoide European Petroleum Survey Group utilizzare un file di georeferenziazione indicare 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 Selezionare la seconda opzione: Indicare come codice EPSG (WGS84/UTM32) 10

11 Creare una nuova location Proprietà della location che si sta creando: 11

12 Creare una nuova location Definire anche i limiti geografici e la risoluzione: 12

13 Importare i 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 13

14 Importare i dati Dati raster Carta Tecnica Regionale, formato TIFF DTM in formato geotiff DTM20.tif DTM in formato ASCII GRID ESRI b4a5.tif (b4a5.tfw file di georeferenziazione) B4DTM.asc (non più disponibile per il download richiedere il DVD nell'area "distribuzione prodotti ) Dati vettoriali limiti amministrativi, formato shape ESRI Comuni_2012_polygon reticolo stradale in formato MapInfo MIF Strade_Principali e Strade_Secondarie 14

15 Importare i dati raster Comando: r.in.gdal 15

16 Importare i dati raster Importare il foglio di CTR b4a5.tif (geotiff) tipo di dato formato del dato in input posizione sul file system layer da importare e nome da dare nel DB di GRASS per passare, se necessario, alla GUI del comando r.in.gdal 16

17 Importare i dati raster "Command dialog" => GUI di r.in.gdal in questo modo si ha accesso a tutte le opzioni del comando da utilizzare nel caso si debbano definire dei parametri non presenti nella interfaccia generale "import raster data" 17

18 Importare i dati raster Visualizzare i dati importati 18

19 Importare i dati raster Importare foglio B4 del DTM regionale B4DTM.asc (ASCII Grid) 19

20 Importare i dati raster Importare DTM20.tif (geotiff) 20

21 Importare i dati raster Location e mapset con i dati importati B4A5 B4DTM DTM20.blue DTM20.green DTM20.red 21

22 Definire i colori per una carta 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 22

23 Definire i colori per una carta raster - RGB Visualizzazione raster RGB 23

24 Definire i colori per una carta raster - colori per DTM Assegnare al layer B4DTM la scala di colori predefinita elevation 24

25 Definire i colori per una carta raster - opacità Sovrapporre e visualizzare diversi raster contemporaneamente tasto dx sul layer B4A5 => change opacity level selezionare 60% 25

26 Definire i colori per una carta raster - opacità Il layer B4A5 permette ora di vedere in parziale trasparenza i layer sottostanti controllare l'ordine di visualizzazione dei layer nel layer manager: i layer sono sovrapposti dall'ultimo in basso (messo come sfondo) al primo (in primo piano) 26

27 Importare i dati vettoriali Comando: v.in.ogr 27

28 Importare i dati vettoriali Importare Comuni_2012_polygon tipo di dato formato del dato in input posizione sul file system layer da importare e nome da dare nel DB di GRAS per passare, se necessario, alla GUI del comando r.in.gdal 28

29 Importare i dati vettoriali "Command dialog" => GUI di v.in.ogr in questo modo si ha accesso a tutte le opzioni del comando da utilizzare nel caso si debbano definire dei parametri non presenti nella interfaccia generale "import vector data" 29

30 Importare i dati vettoriali Importare Strade_Principali 30

31 Importare i dati vettoriali Importare Strade_Secondarie 31

32 Importare i 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 sul layer per accedere al menu quindi properties 33

34 Definire i colori per una carta vettoriale layer: confini_comunali definire colore e spessore per i confini 34

35 Definire i colori per una carta vettoriale layer: Strade_Principali definire colore e spessore per le strade 35

36 Definire i colori per una carta vettoriale layer: Strade_Secondarie definire colore e spessore per le strade 36

37 Definire i colori per una carta vettoriale 37

38 Regione di calcolo 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 Controllare SEMPRE la regione corrente prima di fare operazioni sui raster e, se necessario, modificarla 38

39 Regione di calcolo Visualizzare le proprietà della regione corrente Info sul sistema di riferimento proiezione, zona UTM datum ellissoide Estensione geografica Per le carte raster risoluzione numero righe e colonne numero totale celle 39

40 Regione di calcolo Per modificare la regione corrente si può utilizzare: il menu Set 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 40

41 Regione di calcolo - 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 In questo esempio si utilizza il raster B4A5 per definire l'estensione della regione di calcolo a b c 41

42 Regione di calcolo - menu Region Resolution Per definire la risoluzione della regione In questo caso si definisce una risoluzione di 100m Se non si indica questo dato la risoluzione resta uguale a quella di B4A5 42

43 Regione di calcolo - menu Region Bounds in alternativa si può indicare direttamente l'estensione geografica per la nuova regione corrente 43

44 Regione di calcolo - menu Region Effects Si possono salvare i dati della regione corrente in un file in modo da poterli facilmente riutilizzare 44

45 Regione di calcolo - tasto various 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 45

46 Regione di calcolo - tasto various zoom option 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 Regione di calcolo - tasto various zoom option Per definire velocemente una nuova regione di calcolo: 3.se necessario definire la risoluzione con g.region 47

48 Regione di calcolo I dati della regione corrente di ogni mapset sono salvati in un file di testo WIND 48

49 Regione di calcolo 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 49

50 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 50

51 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 51 valore

52 Rasterizzare una carta vettoriale Esempio: convertire il layer vettoriale confini_comunali in raster definire la zona che si vuole rasterizzare, ad esempio l'area attorno al 1 bacino del lago zoom sulla zona di interesse menu various zoom options per impostarla come regione di calcolo definire la risoluzione: 100m 52

53 Rasterizzare una carta vettoriale Rasterizzare una carta vettoriale comando v.to.rast 53

54 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 54

55 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 55

56 Vettorializzare una carta raster Convertire una carta raster in una carta vettoriale operazione speculare di quella vista in precedenza: 56

57 Vettorializzare una carta raster Esempio: convertire il raster B4A5 in una carta vettoriale il processo di conversione sarà compiuto alla risoluzione e sull'estensione geografica della regione di calcolo corrente definire la regione di calcolo, ad esempio in corrispondenza del centro storico di Como definire la risoluzione: 1m 57

58 Vettorializzare una carta raster Vettorializzare una carta raster comando r.to.vect 58

59 Vettorializzare una carta raster raster in ingresso vettoriale da creare tipo di oggetto vettoriale da creare 59

60 Analisi raster - calcolo delle pendenze Calcolare la carta delle pendenze di B4DTM carta derivata dalla carta del DTM utilizzare il comando r.slope.aspect slope: aspect:... pendenze esposizione dei versanti altre carte derivate 60

61 Analisi raster - calcolo delle pendenze Impostare la regione uguale a B4DTM comando g.region 61

62 Analisi raster - calcolo delle pendenze r.slope.aspect 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 62

63 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 Se non si specifica un nome, la carta derivata corrispondente non viene calcolata 63

64 Analisi raster - calcolo delle pendenze In questo caso viene calcolata solo la carta delle pendenze 64

65 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 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 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 20 dtm_brunate = if(comuni == 20,B4DTM, null()) B4DTM comuni dtm_brunate 67

68 Analisi raster - r.mapcalc E' possibile utilizzare r.mapcalc in diversi modi 1. interfaccia grafica map calculator operatori Nome del nuovo raster espressione per il calcolo Per inserire all'interno dell'espressione che si sta costruendo raster e funzioni 68

69 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 69

70 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 70

71 Analisi raster - r.mapcalc Il DTM del comune di Brunate: 71

72 Analisi raster - r.contour r.contour: calcola le curve di livello 72

73 Analisi raster - r.contour calcolare le curve di livello di B4DTM con un passo di 50 m 73

74 Analisi raster - r.contour carta delle curve di livello 74

75 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 75

76 Analisi raster - r.los 76

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

78 link utili Home page GRASS: Home page GRASS Italia: Tutorial on-line dell'università di Trento: 78

79 Versione utilizzata come riferimento nelle dispense: GRASS RC1 79