Dane rastrowe. Naturalny format przedstawiania danych ciągłych Dane nieciągłe:

Transkrypt

1 Analizy rastrowe

2 Plan prezentacji Zarządzanie regionem: rozciągłość przestrzenna i rozdzielczość Konwersja typów danych: wektor do rastra Statystyki przestrzenne obliczanie powierzchni, struktury użytkowania terenu Generalizacja, reklasyfikacja informacji na warstwie rastrowej Tworzenie nowych informacji na bazie istniejących warstw rastrowych: strefy buforowe nachylenie i ekspozycja stoków linia maksymalnego zasięgu widzenia

3 Dane rastrowe Model rastrowy wykorzystuje do reprezentacji obiektów macierz elementów, zwanych komórkami (oczkami) rastra (kwadraty, prostokąty itp.). Jest to tablica wartości przypisanych regularnym oczkom siatki (GRID).

4 Dane rastrowe Naturalny format przedstawiania danych ciągłych Dane nieciągłe:

5 Rozdzielczość Kluczowa przy pracy z danymi rastrowymi wekto r 5 m 25 m 50 m

6 Rastry w GIS GRASS każda warstwa w bazie danych ma swoją rozdzielczość i rozciągłość przestrzenną nowo tworzone warstwy (wyniki działania narzędzi analitycznych) mają rozdzielczość i rozciągłość przestrzenną taką, jaką definiuje bieżący region warstwy wejściowe do analizy nie zmieniają swojej rozdzielczości po jej wykonaniu są reinterpolowane w locie i dopasowywane do ustawień regionu bieżącego

7 r.info pozwala uzyskać podstawowe informacje o warstwie rastrowej: jaką przestrzeń zajmuje (skrajne współrzędne) jaką ma rozdzielczość jaki jest zakres zmienności danych przechowywanych na warstwie (min i max)

8 Menu Raster

9

10 g.region zarządzanie regionem bieżącym

11 Zmiana regionu bieżącego polecenie: g.region pozwala: wyświetlić bieżące ustawienia zdefiniować obszar pracy (przestrzeń) zdefiniować rozdzielczość ważne dla pracy z danymi rastrowymi region można zdefiniować: podając skrajne współrzędne samemu (paluchami, z klawiatury) dopasowując go do skrajnych współrzędnych wskazanej warstwy rastrowej lub wektorowej

12 Region: GUI i linia poleceń GUI wyświetla domyślnie warstwy w ich natywnej rozdzielczości (zmiana: opcja Display modew prawej dolnej części okna graficznego) Linia poleceń i jej monitor wyświetla warstwy zgodnie z aktualnie zdefiniowaną rozdzielczością regionu obliczeniowego (resampling w locie)

13 Region z linii poleceń Wyświetlenie aktualnych ustawień: g.region -p

14 Region z linii poleceń Zmiana rozdzielczości: g.region res=rozdzielczość_w_metrach Skutek zmiany rozdzielczości przez g.region: Nowe warstwy dziedziczą ustawienia regionu obliczeniowego (rozciągłość przestrzenna i rozdzielczość) Nie zmienia sie fizyczna rozdzielczość warstw już istniejących w mapsecie (do sprawdzenia przez r.info)

15 g.region res=500

16 Zmiana regionu Wyświetl z linii komend warstwę dem.500: 1. d.mon x0 2. d.rastdem.500 Zmień rozdzielczość regionu: 3. g.regionres=10000 Wymaż zawartość monitora graficznego: 4. d.erase Narysuj warstwę dem.500 jeszcze raz

17 Efekt zmiany rodzielczości

18 Zmiana ustawień region przez GUI odwzorowanie skrajne współrzędne rozdzielczość liczba wierszy, kolumn i gridów

19 Zmiana regionu

20 Zmiana regionu zmiana regionu na podstawie wybranej warstwy, np. rastrowej zmiana rozdzielczości dopasowanie skrajnych współrzędnych rozdzielczość całkowitoliczbowa

21 Po zmianie konieczna aktualizacja ustawień monitora graficznego

22 Region -podsumowanie kluczowy w przypadku pracy z danymi rastrowymi. Określa: Obszar, dla którego wykonujemy analizy Rozdzielczość, w której generujemy nowe informacje Nowe warstwy (wyniki analiz) dziedziczą ustawienia bieżącego regionu obliczeniowego: rozciągłość przestrzenną rozdzielczość

23 Konwersja wektorów na raster

24 Konwersja wektor -raster wynikiem jest nowa warstwa rastrowa parametry przestrzenne warstwy wynikowej określa region bieżący (rozdzielczość i rozciągłość przestrzenną) wynikowy raster może przechowywać tylko jeden atrybut liczbowy użytkownik decyduje o tym, który to element (nr kategorii, kolumna atrybutów itp.)

25 Po konwersji na raster: kaŝda komórka albo jest obiektem (w całości), albo nim nie jest

26 v.to.rast polecenie: v.to.rast input=wektor output=raster use=jaki_atrybut col=kolumna

27 v.to.rast parametr use pozwala na konwersję: przez numer kategorii (cat) wszystkie rastry tworzące na źródłowej warstwie jeden obiekt wektorowy, mają przypisany jego numer kategorii przez atrybut z tabeli (attr) tylko liczbowy, konieczne wskazanie, w której kolumnie się znajduje przez stałą liczbę (val) wszystkie obiekty poddane konwersji mają przypisaną stałą, wskazaną przez użytkownika wartość

28 Zadanie konwersja przez numer cat Przekonwertować warstwę powds na warstwę rastrową o nazwie powds_cat. Jako atrybut wykorzystać numer kategorii.

29

30 Zweryfikuj wynik, korzystając z narzędzia zapytanie

31 Zadanie konwersja przez atrybut Przekonwertować warstwę powds na warstwę rastrową o nazwie powds_gestosc. Jako atrybut wykorzystać informację o gęstości zaludnienia.

32

33 Konwersja przez CAT Przydatna, gdy po konwersji chcemy mieć ciągle możliwość jednoznacznego określenia wszystkich obiektów (np. powiatów) i obliczenia różnych statystyk przestrzennych, np: powierzchni, maksymalnej, minimalnej lub średniej wysokości struktury użytkowania terenu

34 Zadanie konwersja przez stałą liczbę Z warstwy wektorowej rzekids wybrać za pomocą zapytania SQL rzekę Kaczawę i zapamiętać ją jako nową warstwę. Przekonwertować warstwę wektorową Kaczawa na warstwę rastrową o tej samej nazwie. Wynikowym rastrom (rzeka Kaczawa) przypisz liczbę 1. Wyświetl wynik

35 Konwersja przez VAL Przydatna gdy potrzebujemy wyłącznie wskazania: jest obiekt w danym miejscu (wartość rastra określona przez VAL) lub nie ma (wielkość null) Zastosowanie np. przygotowanie warstwy bazowej do wykreślenia stref buforowych

36 Podsumowanie -konwersja 1. Trzy sposoby konwersji wektora na raster: przez numer kategorii przez atrybut z tabeli przez stałą liczbę 2. Wybór sposobu konwersji zależy od tego, co dalej z mapą rastrową planujemy zrobić

37 Analizy rastrowe statystyki przestrzenne, reklasyfikacja, strefy buforowe, nachylenie i ekspozycja stoków

38 Statystyki przestrzenne polecenie r.report, dwa warianty: w oparciu o jedną warstwę rastrową jaką powierzchnię zajmują rastry danej kategorii na całej warstwie w oparciu o dwie i więcej warstw rastrowych jaką powierzchnię zajmują kategorie z warstwy B wewnątrz poszczególnych kategorii warstwy A

39 Zadanie r.report Wyświetl warstwę rastrową uz W oparciu o warstwę uz, określ strukturę użytkowania gruntów w Polsce

40 Menu Raster: warstwa źródłowa

41 r.report wybór jednostki MoŜliwość zapisania wyniku do pliku (w katalogu domowym)

42 Poszczególne kategorie warstwy uz Powierzchnia poszczególnych kategorii

43 Zadanie 2 r.report Używając r.report oblicz, jaki procent powierzchni Polski stanowią lasy?

44

45 Zadanie 2 r.report Dla r.report 100% to region bieŝący, bez względu na to, czy warstwa jest określona dla całego obszaru.

46 r.report procent i null value poprawna odpowiedź

47 Statystyki w oparciu o więcej niż jedną polecenie: r.report warstwę rastrową jak w poszczególnych kategoriach warstwy A zmienia się cecha z warstwy B? cel: uzyskanie opisowej (sumarycznej) informacji dla dwóch lub więcej warstw rastrowych

48 Zadanie dwie warstwy i r.report Przedstawić strukturę użytkowania terenu (warstwa uz; warstwa B) w powiatach województwa dolnośląskiego (powds_cat; warstwa A) Technicznie dla r.report: ile rastrów w poszczególnych kategoriach uz znajduje się wewnątrz rastrów danej kategorii na powds_cat

49 Kolejność warstw istotna! Struktura uŝytkowania gruntów (wg uz) w powiecie nr 1 Powiat 1 i warstwa uz

50 Kategoria warstwy A identfikator powiaty Struktura uŝytkowania gruntów (wg uz) w powiecie nr 1

51 reklasyfikacja generalizacja informacji

52 Reklasyfikacja polecenie: r.reclass cel: generalizacja informacji, pogrupowanie informacji z warstwy źródłowej składnia definiująca przedziały: ODthruDO= NROPIS OD i DO granice klas NR numer kategorii na warstwie wynikowej OPIS czytelny (dla ludzi) opis kategorii wynik nowa warstwa rastrowa (technicznie niezupełnie!)

53 Menu Raster: definicje przedziałów

54 Zadanie Na podstawie dem.500 wydziel klasy wysokości: 1: poniżej 100m 2: od 100 do 250 3: od 250 do 500 4: od 500 do 750 5: od 750 do : powyżej 1000

55 Weryfikacja wyniku Prawidłowa weryfikacja wymaga jednoczesnego zapytania o atrybuty: warstwy wejściowej (dem.500) wynikowej Możliwe do zrealizowania z poziomu linii komend: d.mon x0 d.rast dem.re d.what.rast map=dem.500,dem.re Lub poprzez interfejs graficzny wybór dwóch (lub więcej warstw z drzewa i zapytanie o atrybuty narzędziem Query raster/vector

56 Zadanie Jaką powierzchnię województwa dolnośląskiego zajmują obszary położone powyżej 1000m n.p.m? Jaki to procent powierzchni województwa?

57 Strefy buforowe

58 Strefy buforowe polecenie: r.buffer Strefy równoodległe od obiektów znajdujących się na warstwie rastrowej Obiekt na warstwie rastrowej każdy raster posiadający wartość numeryczną (inną niż null)

59 Zadanie Ustaw rozdzielczość regionu na 500 x 500m Wybierz rzekę Kaczawę z warstwy wektorowej rzeki1_2, wykonaj konwersję na raster Utwórz cztery strefy buforowe wokół rzeki o wielkości: 0.25, 1, 5 i 10km Wyświetl wynik, zapytaj o atrybuty

60 Menu raster:

61 Poprawny wynik?

62 Wynik -interpretacja Jakie są automatycznie przypisane atrybuty do kolejnych stref buforowych? Od czego zależy minimalna szerokość strefy buforowej? Jakie może być praktyczne zastosowanie tego narzędzia?

63 Zadanie Wygenerować raport o strukturze użytkowania terenu dla kolejnych stref buforowych wyznaczonych wzdłuż rzeki Kaczawy (jako jednostkę wybrać %)

64 Nachylenie i ekspozycja stoków

65 r.slope.aspect narzędzie pozwala wyliczyć, na podstawie DEM: nachylenia i ekspozycje stoków pozostałe pochodne DEM

66 Zadanie Dla bieżącego regionu obliczyć nachylenia stoków i ekspozycje. Powtórzyć procedurę dla rozdzielczości 5000 m. Porównać wyniki. Informację o ekspozycji stoków zgeneralizować do czterech klas (N, E, S, W).

67 Menu raster:

68 r.slope.aspect -opcje

69

70 Wynik -nachylenia

71 Ekspozycja -interpretacja N 90 W 180 E 360 S 270

72 Zadanie Wykonaj reklasyfikację ekspozycji, wyznacz cztery przedziały 90-stopniowe: N, S, W, i E

73 Zmiana kolorów warstw rastrowych

74 r.colors

75 Kolorowa ekspozycja

76 r.colors Wady: Mało zdefiniowanych tabeli kolorystycznych Brak wygodnego podglądu Zalety: Łatwość definiowania własnych skal barwnych poprzez zwenętrzne pliki

77 Zasięg widzenia

78 r.los Narzędzie wyznacza obszary (rastry), które mogą być widziane (nie są zasłonięte rzeźbą) przez obserwatora znajdującego się we wskazanym miejscu i na zdefiniowanej wysokości Informacja wejściowa: DEM Wynik nowa warstwa rastrowa

79 współrzędne punktu obserwacyjnego

80 wysokość punktu obserwacyjnego ponad gruntem zasięg widzenia

81

82 ZADANIE: Określić przybliżone współrzędne szczytu Ślęży. Uzyskać informację o powierzchni terenu w zasięgu pola widzenia obserwatora stojącego na wierzchołku góry (1.75 m) Jak zmieni się pole widzenia jeśli obserwator znajdziesięnawieżyowysokości50m.

83 Analiza sąsiedztwa

84 Analiza sąsiedztwa Umożliwia przypisanie komórce rastra wartości funkcji, której argumentami są rastry z określonego sąsiedztwa tej komórki

85 ruchome okno Krok 1 okno 3x3 rastry Krok 2 Przesunięcie okna Krok 3 okno 3x3 rastry Krok 4 Przesunięcie okna

86 realizacja w GRASS Dwa polecenia: r.neighbors -możliwość dobierania wielkości ruchomego okna oraz parametru statystycznego (średnia, max, min, odchylenie standardowe itp.). Okno: kwadrat lub koło. r.mfilter -możliwość określania kształtu ruchomego okna, wyłącznie suma lub średnia (w tym ważona)

87 r.neighbors

88 Operacja do wykonania rozmiar ruchomego okna

89 Zadania Obliczyć średnią wysokość rastrów sąsiedztwa 11x11; Znaleźć maksymalną wysokość w sąsiedztwie 11x11;

90 Zastosowania wyznaczanie wskaźników wklęsłości/wypukłości formy określanie szorstkości terenu