Ekosystemy leśne

Analiza drzewostanów w programie QGIS

Krajowe warsztaty CASCADOSS Zastosowania oprogramowania Open Source GIS

(FOSS4G ang. Free and Open Source Software for Geospatial) w ochronie przyrody

12-13 lutego 2009, Warszawa

Quantum GIS (QGIS) jest oprogramowaniem geoinformacyjnym (GIS). UmoŜliwia

zarządzanie danymi geograficznymi, tworzenie własnych danych, zastosowanie danych GPS,

wykonywanie analiz przestrzennych oraz tworzenie map.

Podstawowe informacje dotyczące programu QGIS.

• Program udostępniany jest na licencji GNU GPL.

• Funkcjonalność programu moŜe być rozszerzona poprzez wykorzystanie dodatkowych

wtyczek (np. georeferencer, wtyczka GRASS).

• Program moŜe być uruchamiany na róŜnych platformach systemowych: Linux, UNIX, Mac

OS X i Windows XP.

• Quantum GIS moŜe pełnić rolę graficznego interfejsu uŜytkownika dla oprogramowania

GRASS. Uzyskujemy w ten sposób łatwy dostęp do wielu modułów tego rozbudowanego

oprogramowania.

• Quantum GIS rozwijany jest przez grupę programistów działających na zasadach

wolontariatu. UŜytkownicy i moderatorzy QGIS na całym świecie są gotowi aby

odpowiedzieć na kaŜde problemowe pytanie związane z programem.

Wolontariusze z całego świata przetłumaczyli bądź w dalszym ciągu tłumaczą QGIS na inne

języki. Oprócz standardowej angielskiej wersji moŜna spotkać wersje francuską, duńską,

rosyjską, japońską, chińską, szwedzką, indonezyjską, słowacką, włoską, łotewską, polską,

niemiecką oraz portugalską.

Elementy GUI (Graphical User Interface)

W widoku programu QGIS moŜna wyróŜnić 3 podstawowe elementy

• pasek menu (umoŜliwia uruchomienie dostępnych opcji poprzez uŜycie odpowiednich

przycisków)

• legendę (w oknie legendy moŜna przeglądać poszczególne warstwy oraz inicjować pracę z

danymi)

• okno mapy (wyświetla zaznaczone warstwy w legendzie oraz na bieŜąco wyświetla

przeprowadzone operacje na poszczególnych warstwach)

Rysunek 1. Okno robocze QGIS.

Menu

Rysunek 2. Menu oraz pasek narzędziowy.

W górnej części okna programu znajduje się standardowe menu (plik, widok, warstwa,

ustawienia, wtyczki, pomoc).

PoniŜej znajdują się przyciski uruchamiające róŜnego rodzaju funkcje, m.in.:zoom in, zoom

out, dodaj warstwę, zapisz projekt itp. Aby uzyskać dostęp do bardziej zaawansowanych opcji

programu QGIS naleŜy uruchomić odpowiednia wtyczkę lub w przypadku jej braku przy

pomocy menadŜera wtyczek naleŜy zainstalować brakującą część oprogramowania.

Rysunek 3. Instalator wtyczek QGIS.

Quantum GIS umoŜliwia m.in.:

• wyświetlanie, edycja i kreowanie zróŜnicowanych formatów wektorowych, równieŜ

formaty ESRI shapefiles , dane wektorowe GRASS , baza w Postgre SQL/PostGIS;

• korzystanie z danych w formatach rastrowych m.in.: geotiff, ERDAS, ArcInfo oraz innych

formatach wspieranych przez GDAL;

• zarządzanie danymi przestrzennymi poprzez PostGIS;

• identyfikacja/selekcja obiektów;

• edycja/wyświetlanie atrybutów;

• etykietowanie;

• wyświetlanie tabeli atrybutów obiektów;

• tworzenie własnych warstw wektorowych;

• tworzenie map (kompozytor map);

• tworzenie dodatkowych wtyczek w języku Python lub C+ + ;

• tworzenie niestandardowych aplikacji GIS przy pomocy języka Python lub C+ +

oraz bibliotek źródłowych QGIS;

• drukowanie map przy uŜyciu kompozytora drukowania mapy;

• moŜliwość połączenia z GRASS GIS;

• narzędzia do digitalizacji;

• wsparcie OGC (WMS, WFS).

Wtyczki

- importowanie tekstu

- openModeller

- generator siatki kartograficznej

- strzałka północy

- podziałka

- narzędzie importowania danych z bazy

PostGIS

- nadawanie georeferencji obrazom

rastrowym

- narzędzie GPS

- GRASS

- WFS (Web Feature Service)

- inne

Rysunek 4. Okno menadŜera wtyczek.

Import oraz eksport danych

- importowanie tekstu i wyświetlanie go jako warstwy

- pobieranie danych bezpośrednio z odbiornika GPS

oraz bezpośrednie wyświetlanie danych w widoku projektu

- importowanie serwisów OGC WMS i WFS

- tworzenie obiektów w QGIS oraz wgrywanie ich do odbiornika GPS

- import plików shape do bazy Postgre SQL/PostGIS

Rysunek 5. Przyciski umoŜliwiaj ące dodanie warstw PostGIS oraz WMS.

Społeczność QGIS

UŜytkownicy i moderatorzy QGIS na całym świecie są gotowi aby odpowiedzieć na

kaŜde problemowe pytanie związane z programem.

Wolontariusze z całego świata przetłumaczyli bądź w dalszym ciągu tłumaczą QGIS na inne

języki. Oprócz standardowej angielskiej wersji moŜna spotkać wersje francuską, duńską,

rosyjską, japońską, chińską, szwedzką, indonezyjską, słowacką, włoską, łotewską, polską,

niemiecką oraz portugalską.

1. Ćwiczenie z wykorzystaniem programu Quantum GIS

1.1. Dane

W ćwiczeniu wykorzystane zostaną następujące warstwy tematyczne:

− drzewostan

− granica

− cieki

− jeziora

Dane te są zapisane w formacie plików shapefile (*.shp).

1.2. Cel ćwiczenia

Celem tego ćwiczenia jest analiza składu gatunkowego drzewostanów i wyznaczenie

obszarów występowania drzew iglastych. W kolejnym kroku przygotujemy mapę

prezentującą rozmieszczenie gatunków drzew iglastych na badanym obszarze.

1.3. Wprowadzenie do ćwiczenia – przeglądanie właściwości dostępnych danych

a. Uruchom program Quantum GIS,

b. Dodaj warstwę tematyczną do widoku (poniŜej zaprezentowana jest ścieŜka):

Z menu głównego wybierz Warstwa → Dodaj warstwę wektorową → Wybierz

odpowiednią lokalizację pliku *.shp.

c. Po wyświetleniu okna wybierz z listy warstwę „drzewostan” i zatwierdź jej

dodanie do widoku projektu. Podobną operację wykonaj z warstwą „granica”.

Rysunek 4 Okno wyboru plików

d. Po wgraniu danych do widoku rozpoczynamy pracę z warstwami .

W pierwszej kolejności naleŜy jednak zapoznać się ze strukturą i zawartością

danych (format danych, nazwy poszczególnych kolumn). Najlepszą metodą jest

otwarcie tabeli atrybutów w celu przejrzenia jej zawartości. W tym celu:

− kliknij prawym przyciskiem myszy na interesującą nas warstwę,

− wybierz z menu opcję Otwórz tabelę atrybutów.

Rysunek 2 Tabela atrybutów.

Typy danych moŜemy równieŜ przeglądać wybierając zakładkę metadane z okna właściwości

warstwy:

- kliknij prawym przyciskiem myszy na daną warstwę,

- wybierz opcję Właściwości,

- wybierz zakładkę Metadane.

Z zawartości zakładki metadane moŜemy odczytać tylko nazwy pól (kolumn w tabeli

atrybutów) oraz poznać typ danych – bez wartości liczbowych, bądź tekstowych.

Rysunek 3. Okno metadanych.

1.4. Metoda selekcji danych z warstw tematycznych.

Kolejnym krokiem w ćwiczeniu będzie wyselekcjonowanie danych ze wskazanej warstwy

tematycznej. W tym celu:

− otwórz tabelę atrybutów, klikając prawym przyciskiem myszy na warstwę drzewostan, a

następnie wybierz opcję Otwórz tabelę atrybutów,

− kliknij przycisk Zaawansowane… znajdujący się w prawym dolnym rogu okna

zatytułowanego Tabela atrybutów-nazwa warstwy,

Rysunek 4. Okno tabeli atrybutów.

Po wciśnięciu przycisku otworzy się Okno tworzenia kwerendy (Search query builder).

Rysunek 5. Okno tworzenia kwerendy.

− wpisz w okienku zatytułowanym Klauzula where odpowiednią treść zapytania

selekcjonującą obszary leśne z drzewami iglastymi.

Przykładowe zapytanie:

Klauzula 1. GAT = 1 OR GAT = 11 OR GAT = 8

(gatunki drzew 1-So, 11-Św, 40-Db, 60-Brz, 71-Ol, 8-Md)

Istnieje, równieŜ moŜliwość wpisania w/w formuły uŜywając odpowiednich operatorów.

Rysunek 6. Przyciski operatorów w oknie tworzenia kwerendy.

− po wyselekcjonowaniu danych, zatwierdź wybór poprzez naciśnięcie klawisza OK,

− po zamknięciu okna kwerendy oraz okna tabeli atrybutów moŜna obejrzeć wyniki

zapytania w oknie mapy/projektu. Kolorem Ŝółtym zaznaczone są fragmenty obszaru, na

których dominują gatunki iglaste.

JeŜeli uŜytkownik chce zmienić kolor podświetlania danych na mapie to, we

właściwościach projektu (menu główne Ustawienia → Właściwości projektu) moŜna

zmienić m.in. kolor wyświetlania tych danych. Kolor wyświetlania warstwy zmieniamy,

klikając dwukrotnie lewym klawiszem na jej nazwę.

Rysunek 7. Wyselekcjonowane dane z jednej warstwy tematycznej – drzewostan iglasty „podświetlony”

na kolor Ŝółty.

1.5. Selekcja danych z warstwy tematycznej – dodatkowe kryteria wyboru.

W tej części ćwiczenia wyselekcjonujesz dane z warstwy tematycznej stosując dodatkowe

kryteria wyboru. UŜywając języka zapytań SQL moŜesz dodać kolejne kryteria selekcji

danych poprzez uszczegółowienie zapytania. W kolejnym etapie ćwiczenia przygotujesz

mapę pokazującą strefy dominacji gatunków iglastych, spełniających dodatkowej kryteria

selekcji. W tym celu:

− otwórz tabelę atrybutów warstwy drzewostan i kliknij przycisk Zaawansowane…,

− wpisz w odpowiednie pole klauzulę, zawierające dodatkowe zapytanie,

Przykładowe zapytanie:

Klauzula 1: GAT = 1 OR GAT = 11 OR GAT = 8 AND WIEK >= 91

− zamykamy okno kwerendy i tabelę atrybutów,

− przechodzimy do widoku programu,

− klikamy prawym przyciskiem myszy na warstwę, z której wyselekcjonowaliśmy

interesujące nas dane,

− wybieramy opcję Save selection as shapefile, wpisujemy nazwę pliku i zapisujemy efekt

naszej pracy jako nową wektorową warstwę tematyczną.

Przygotowanie mapy będzie moŜliwe tylko wtedy gdy wyniki selekcji zapiszemy w

formie nowego pliku *.shp

Zadanie dodatkowe:

a) W ramach ćwiczenia spróbuj wyselekcjonować np.: same drzewa iglaste lub drzewa

liściaste w wieku równym i większym np.:50 lat.

b) Instalując dodatkową wtyczkę fTools (Narzędzie do analiz i zarządzania danymi

przestrzennymi) moŜesz obliczyć podstawowe statystyki np: powierzchnię dla danej

warstwy. W celu zainstalowania dodatkowej wtyczki skorzystaj z opcji Fetch Python

Plugins, a następnie MenedŜer wtyczek z menu Wtyczki . Po zainstalowaniu wtyczki w

menu obok pomocy pojawi się nowa opcja fTools.

Wybierając kolejno zakładki ftools→ Analysis tools→ Basic statistics ustaw

odpowiednie parametry.

Input Vector Layer - wyselekcjonowany drzewostan

Target field - sprecyzuj nazwę analizowanej kolumny (pow_ha)

Po zatwierdzeniu wyboru odczytaj sumę wyselekcjonowanej powierzchni.

Rysunek 8. Okno Basic statistics.

1.6. Przygotowanie mapy obszarów dominacji gatunków iglastych

Ostatni etap ćwiczenia obejmuje przygotowanie do druku mapy prezentującej

wyselekcjonowane dane.

− otwórz okno nowego projektu (menu główne Plik → Nowy projekt),

− dodaj wcześniej zapisaną warstwę do legendy programu QGIS (menu główne Warstwa →

Dodaj warstwę wektorową),

Dodaj do projektu mapy kolejne warstwy wektorowe

Dodaj warstwę: jeziora, cieki, granica oraz poprzednio wyselekcjonowaną warstwę.

Kolejność wyświetlania warstw na mapie moŜesz zmieniać poprzez przesuwanie danej

warstwy pomiędzy pozostałymi warstwami z legendy.

Pamiętaj, Ŝe warstwa, która znajduje się na samej górze wyświetlana jest na wierzchu mapy.

W przypadku nakładania się warstw na siebie, pierwsza warstwa z legendy (znajdująca się na

samej górze) zostanie wyświetlona na wierzchu reszta warstw będzie znajdować się pod nią.

Ustawienia wyświetlania warstwy oraz symbole legendy moŜesz zdefiniować w zakładce

Symbolika po otwarciu okna Właściwości warstwy. Okno Właściwości warstwy uruchamiamy

po dwukrotnym kliknięciu lewym klawiszem myszy na nazwę warstwy.

Okno Właściwości warstwy zawiera zakładki:

- Symbolika (zmiana typu legendy, opcji stylu, koloru warstwy, przeźroczystości)

- Ogólne (ustawienie nazwy wyświetlanej warstwy, zmiana deklaracji układu współrzędnych)

- Metadane (przeglądanie metadanych)

- Etykiety (ustawianie właściwości wyświetlanych etykiet)

- Akcje (wyświetlają informacje o danym obiekcie)

Korzystając z zakładki Symbolika ustal kolory do poszczególnych warstw.

Lasy - zielony

Jeziora, cieki - niebieski

Granica - brak tła z szarą przerywaną linią graniczną (opcja dash line)

Rysunek 9. Widok wyselekcjonowanych obszarów (zielony kolor reprezentuje drzewa iglaste w wieku

=>91 lat).

Do istniejącego projektu dodaj odpowiednie komponenty mapy: podziałkę, strzałkę

wskazującą kierunek północny oraz legendę.

W tym celu wybieramy z menu opcję Wtyczki.

Rysunek 10. Dostępne opcje w menu kontekstowym.

UŜywając funkcji MenadŜer wtyczek z menu Wtyczki moŜemy włączyć interesujące nas

opcje. Do przygotowania mapy moŜemy wybrać następujące elementy układu graficznego

mapy:

− Informacja o prawach autorskich (wyświetla dane o prawach autorskich)

Wpisz w okno Opis informację dotyczące praw autorskich. W oknie moŜesz równieŜ

ustawić kolor czcionki oraz miejsce wyświetlania praw autorskich.

− Strzałka północy (dodaje strzałkę północy)

We właściwościach wtyczki ustawisz podstawowe parametry wyświetlania strzałki

północy.

− Podziałka (wyświetla podziałkę)

We właściwościach wtyczki ustawisz umiejscowienie podziałki, styl kolor oraz rozmiar

piksela.

− Quick Print (wtyczka umoŜliwiająca szybkie wyeksportowanie mapy do pliku PDF)

Rysunek 11. Okno menadŜera wtyczek.

− Daną warstwę/warstwy moŜna w szybki sposób wyeksportować do pliku PDF korzystając

z opcji szybkiego drukowania. Opcję to moŜna uruchomić z menu głównego Wtyczki →

Quick Print lub klikając na ikonę znajdującą się na pasku zadań.

Po kliknięciu na opcję Quick Print otworzy się okno, w którym;

Rysunek 12. Okno szybkiego druku.

− wpisz tytuł mapy i jej nazwę oraz podmiot posiadający prawa autorskie do mapy.

(Wybierz format strony, na jakiej ma być zapisana mapa i zatwierdź OK.);

− w kolejnym wyświetlanym oknie wpisz nazwę zapisywanego pliku w formacie *.pdf

i wybierz odpowiednią lokalizację;

− po skończonej operacji otrzymasz gotową mapę.

1.7. Drukowanie mapy przy uŜyciu kompozytora wydruku.

Celem tego ćwiczenia jest przygotowanie oraz wyeksportowanie mapy wcześniej

wyselekcjowanego obszaru.

W tym celu naleŜy przejść do opcji Drukuj z menu Plik.

Po uruchomieniu opcji Drukuj wyświetli się okno zatytułowane QGIS- kompozytor wydruku.

Rysunek 13. Kompozytor wydruku.

W celu zaznaczenia obszaru, w którym zostanie wyświetlona mapa, w okienku po lewej

stronie przypominającym kartkę papieru naleŜy zakreślić czworokąt.

Opcja Dodaj nową mapę dostępna jest z paska zadań - ikona .

W dalszej kolejności dodaj etykiety, legendę, podziałkę (opcjonalnie obraz).

Opcje te dostępne są na pasku zadań znajdującym się w górnej części okna.

W oknie obok znajdują się dwie zakładki Ogólne oraz Obiekt. Dostępne dzięki nim opcje,

umoŜliwiają zmianę właściwości legendy, etykiet, podziałki i obrazu. Dla obrazów moŜna

ustawić takie parametry jak szerokość, wysokość, skala, kąt ustawienia czy orientacja

(pozioma, pionowa).

Przygotowaną juŜ mapę zapisz w wybranym przez siebie formacie (np.: PDF, SVG, JPG,

TIFF, BMP).

Ikona zapisuje mapę w formatach BMP, ICO, PNG, PPN, JPG, TIFF, XBM, XPM .

Ikona zapisuje mapę w formacie SVG.

Ikona drukuję mapę lub zapisuje w formacie pliku PDF.

Źródło danych Plan Ochrony Parku Narodowego „Bory Tucholskie”, Operat GIS, 2002 r.

Strony internetowe

Oficjalna strona programu QGIS - http://www.qgis.org/ Polska strona programu QGIS - http://wiki.qgis.org/qgiswiki/Polish