В практическое использование свободной гис grass 0


Рисунок 7: Стартовый экран GRASS (Tcl/Tk) .......................................................................... 12Рисунок 8



Pdf просмотр
страница2/10
Дата11.11.2016
Размер5.01 Mb.
Просмотров2264
Скачиваний0
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
Рисунок 7: Стартовый экран GRASS (Tcl/Tk) .......................................................................... 12
Рисунок 8: Экран определения новой области в GRASS....................................................... 13
Рисунок 9: Экран включения кода EPSG ................................................................................. 14
Рисунок 10: Проекция поверхности Земли на плоскость в соответствии с [7]...................... 15
Рисунок 11: Различные модели проекций (цилиндрическая, коническая, азимутальная)... 16
Рисунок 12: Задание охвата области проекта и разрешения координатной сетки .............. 21
Рисунок 13: Географическая привязка в GRASS .................................................................... 30
Рисунок 14: Поиск контрольных точек на сканированной топокарте с помощью модуля i.points. ......................................................................................................................................... 32
Рисунок 15: d.m – ГИС менеджер GRASS 6.0 данные FRIDA ................................................ 37
Рисунок 16: Визуализация различных линейных профилей на модели рельфа с помощью модуля d.profile ........................................................................................................................... 43
Рисунок 17: Буферизация растровых данных с помощью модуля r.buffer............................ 45
Рисунок 18: Архитектура GRASS 6.0 ....................................................................................... 51
Рисунок 19: Данные VMAP0 по Германии ............................................................................... 58
Рисунок 20: Графический интерфейс модуля векторизации v.digit ....................................... 60
Рисунок 21: Топографическая карта региона Spearfish с информацией о землепользовании
..................................................................................................................................................... 63
Рисунок 22: Создание атрибутивной таблицы в процессе векторизации ............................. 64
Рисунок 23: Ввод атрибутивной информации при векторизации .......................................... 65
Рисунок 24: Установка порогового значения для сцепления объектов при векторизации .. 66
Рисунок 25: Базовая карта: дорожная сеть и госпитали города Оснабрюк .......................... 69
Рисунок 26: Назначение наиболее доступных дорог госпиталям.......................................... 72
Рисунок 27: Модули конвертации растровых данных в векторные........................................ 73
Рисунок 28: Сглаживание векторных данных.......................................................................... 74
Рисунок 29: Модули конвертации в векторных данных в растровые (5) ............................... 75
Рисунок 30: Окно управления NVIZ.......................................................................................... 83
Рисунок 31: Окно Volume-panel для визуализации объема.................................................... 85
Рисунок 32: Различные уровни осадков над Словакией ........................................................ 86
Рисунок 33: Создание простой анимации в NVIZ.................................................................... 87
Рисунок 34: Пример простой результирующей карты. (Почвенная карта с легендой из базы данных Spearfish)........................................................................................................................ 90
Рисунок 35: Создание простых теневых эффектов с помощью d.his .................................... 91
Рисунок 36: Работа с макетом карты в Xfig ............................................................................. 92
Рисунок 37: Набор инструментов для рисования и редактирования Xfig ............................. 93
Рисунок 38: Геологическая карта из базы данных Spearfish как пример простого макетирования с помощью Xfig. ................................................................................................ 94
Рисунок 39: Skencil с расширением Geo-Object с примером набора данных FRIDA на
Оснабрюк..................................................................................................................................... 95
Рисунок 40: QGIS с набором данных FRIDA города Оснабрюк ............................................. 96
Рисунок 41: Создание альфа-канала поддерживается по умолчанию. ................................ 97
Рисунок 42: Список проекций ................................................................................................... 97
Рисунок 43: Определение новой проекции.............................................................................. 98
Рисунок 44: Свойства векторного слоя.................................................................................... 98
Рисунок 45: Редактирование векторного слоя GRASS в QGIS .............................................. 99
Рисунок 46: Контекстное меню слоя ...................................................................................... 100
Рисунок 47: Инструменты QGIS ............................................................................................. 101
Рисунок 48: модуль QGIS-GPS............................................................................................... 102
Рисунок 49: Список пространственных закладок .................................................................. 102
Рисунок 50: "Компоновщик" - модуль QGIS, создающий макеты карт................................. 103
vii

Список таблиц
Таблица 1: Структура названий модулей GRASS ..................................................................... 7
Таблица 2: Параметры некоторых эллипсоидов (данные округлены), используемых в разных странах и примеры областей их применения в соответствии с [7] ............................ 15
Таблица 3: Некоторые датумы и их основное применение .................................................... 16
Таблица 4: Примеры азимутальных картографических проекций ......................................... 17
Таблица 5: Примеры конических картографических проекций .............................................. 18
Таблица 6: Примеры цилиндрических картографических проекций...................................... 18
Таблица 7: Модули GRASS для импорта растровых данных................................................. 25
Таблица 8: Модули GRASS для импорта векторных данных ................................................. 27
Таблица 9: СПП для географической привязки....................................................................... 33
Таблица 10: Модули для экспорта растровых данных............................................................ 35
Таблица 11: Модули для экспорта векторных данных............................................................ 36
Таблица 12: Операторы в r.mapcalc ......................................................................................... 78
Таблица 13: Функции в r.mapcalc .......................................................................................... 79
Таблица 14: Внутренние переменные в r.mapcalc .................................................................. 81
Таблица 15: Инструменты векторизации GRASS (согласно [8])............................................. 99
viii

1 Введение
В наше время, свободное программное обеспечение стало символом инноваций и прогресса.
Свободное использование, изменение и распространение программного обеспечения и его исходных кодов гарантировано поддержкой свободного обмена идеями между пользователями и разработчиками. Для программного обеспечения ГИС это означает последовательное международное развитие с ориентированием на ответы запросам пользователей в короткое время.
Это документ – краткое введение в Географическую Информационную Систему (ГИС) GRASS, дополняющий существующую литературу на немецком и английском языках ([5],[6]) описанием использования и установки GRASS 6.0.
Перед тем как вы перейдете к знакомству с этим документом, мы хотели бы показать вам наш вид на будущее GRASS в виде дорожной карты (Рисунок 1). Она показывает направления развития разработки GRASS начиная с 2001 и в будущем.
Рисунок 1: Дорожная карта разработки GRASS с 2001 (актуальность 1/2005)


1

2 Архитектура
GRASS - гибридная ГИС с модульной структурой, позволяющая работать как с растровыми так и векторными данными. Каждая функция GRASS выполняется своим модулем. Таким образом,
GRASS обладает четкой прозрачной структурой. Другим преимуществом модульной структуры является более оптимальная работа с памятью, одновременно работают только необходимые модули.
2.1 Географические данные
ГИС состоит из четырех основных компонентов ([1]):

Ввод

Администрирование

Анализ

Презентация
Эта четырехкомпонентная модель работает с данными трех типов: пространственными, атрибутивными и графическими данными со следующими свойствами:
Пространственные данные описывают пространственную структуру объектов включая их форму и положение относительно друг друга в пространстве. Обычно пространственные взаимоотношения между отдельными точечными, линейными и полигональными объектами определяются через соответствующую систему координат связывающую их положение с реальным миром. Пространственные данные могут быть представлены как растровые (пиксели) или векторные (полигоны/площади, линии, точки) объекты (рис. 2).
Растровые данные непрерывно распределены в пространстве и представляют из себя матрицу обычно квадратных ячеек одинакового размера. Каждая ячейка имеет атрибут, который представляет какое-либо явление (например температуру или цвет). Каждая ячейка также имеет координаты выраженные в виде ряда и колонки в которых она находится. Доступ к пространственным данным осуществляется с помощью географических координат или рядов/колонок. Работа с растровыми данными включает анализ и применение данных дистанционного зондирования таких как спектрозональная аэро-, космическая съемка и других типов растровых данных. Один из главных недостатков растровых данных - экспоненциальный рост необходимых вычислительных ресурсов (временной ресурс ЦПУ) вместе с ростом разрешения. В последние годы в связи с увеличением мощности ЦПУ и емкости носителей этот недостаток стал менее актуальным. Растровые данные не поддерживают так называемые отношения соседства, так как каждый пиксел уникально определен положением в системе координат.
2

Рисунок 2: Пространственные и атрибутивные данные в ГИС
Векторные данные используются для хранения линейных или полигональных объектов
(замкнутые линии). Линия соединяет две точки (узла) определенных своими координатами.
Каждый векторный объект может иметь один, несколько или не иметь атрибутов (свойств). Для атрибутивных данных в GRASS по умолчанию используется формат dBase. Так же можно подключаться к различным СУБД таким как, например, PostgreSQL, MySQL, Oracle и другим. По сравнению с растровыми данными, векторные данные характеризуются относительно небольшими требованиями к памяти и более быстрой обработкой таких данных. В отличие от растровых данных векторные данные имеют топологию, которая означает, что линии и полигоны
«знают» из каких узлов они состоят и с какими объектами они граничат.
Точечные данные можно считать особой формой векторных данных используемых для хранения безразмерных объектов. С этими данными можно работать как с векторными начиная с GRASS
6.0, в версии 5.4 точечные данные имеют особый формат.
Атрибутивные данные связанны со всеми типами данных перечисленными выше. Обычно, они хранятся в базе данных, к которой ГИС подключается посредством DBMI (интерфейс управления базой данных).
Графические данные – описывают то, как пространственные данные будут выглядеть на устройстве вывода (мониторе, плоттере и т.д.).
Явления и объекты могут использоваться в ГИС в двух формах:
• непрерывное представление -> матричные и неограниченные в пространстве объекты
• дискретное представление -> определенные площадные и линейные объекты
При организации ГИС, выбор типа данных определяется стандартами, разрешением, объемом данных и их источниками, планируемым анализом данных и другими условиями.
Модули GRASS позволяют осуществлять конвертацию из одного типа данных в другой.
Изолинии могут храниться как векторные объекты и быть трансформированы в растровую цифровую модель рельефа с помощью интерполяции. В этом случае, качество результирующих
3
данных будет зависеть от разрешения исходных данных (рис. 3).
Рисунок 3: Сравнение растровых и векторных данных на одну и ту же территорию
2.2 Измерения данных в ГИС
Пространственные данные в основном представлены в плоском, двухмерном виде (2D) или, если присутствует третий параметр (например высота), в псевдотрехмерном виде (2.5D).
Данные о сторонах объектов (например стенах домов или лестничных пролетах) могут быть представлены только в трехмерном виде (3D) и работают с ними специальные системы (рис. 4).
Рисунок 4: Измерения данных в ГИС

2.3 База данных GRASS
Пространственные данных хранятся GRASS в наборе стандартных поддиректорий, совокупность которых называется базой данных GRASS. В большинстве случаев для базы данных создается новая директория в домашней директории Home пользователя (например grassdata/
): cd # Linux автоматически переходит в домашний каталог пользователя mkdir grassdata
# Создаёт поддиректорию для базы данных GRASS
Набор поддиректорий в виде так называемой «области» (location) будет автоматически создан для каждого проекта создаваемого в GRASS. Все данные проекта сохраняются в поддиректориях области. Область может быть дальше разделена на поддиректории, называемые «наборы» (mapsets). С помощью этих категорий GRASS контролирует организацию и доступ к данным (главы 2.3.1 и 2.3.2).
4

Рисунок 5: Пример структуры данных в GRASS 6.0
В связи с тем, что разные составляющие данных (пространственная, атрибутивная и графическая) каждого из слоев хранятся в разных поддиректориях, все операции по управлению данными должны осуществляться с помощью команд GRASS, например файловые операции
(копирование, удаление, переименование) должны осуществляться соответствующими командами GRASS (
g.copy, g.remove, g.rename
)
2.3.1 Набор PERMANENT
Вся информация о проекции, разрешении и географическом охвате территории проекта хранится в специальном наборе области, который носит название PERMANENT и автоматически генерируется GRASS. Если необходимо, какие-либо данные (например исходные данные) проекта могут также храниться в этом наборе, только пользователь создавший проект имеет права доступа для этого набора. Внутренняя структура данных гарантирует, что эти данные не могут быть изменены другими пользователями.
Другим пользователям GRASS и пользователю имеющему права записи в наборе PERMANENT для создания, хранения и работы со своими данными, а так же для работы с данными из набора
PERMANENT рекомендуется создавать дополнительные наборы на его основе.
Файлы в наборе PERMANENT
В области GRASS можно управлять доступом к наборам поотдельности. Если в наборе
PERMANENT не хранится никаких пространственных данных, он будет содержать только следующую информацию о проекте:
DEFAULT_WIND
Координаты границ, расширения и разрешения рабочего пространства
PERMANENT
5

MYNAME
Название проекта -> например: hanover
PROJ_INFO
Описание проекции -> например tmerc
(Проекция поперечная Меркатора), bessel
(эллипсоид), potsdam (датум)
PROJ_UNITS
Описание используемых единиц: например: метры
WIND
Описание текущего фрагмента (REGION) и проекции набора (MAPSET)
VAR
Описание драйвера базы данных и путей
2.3.2 Структура наборов
Каждый пользователь GRASS может создать один или несколько наборов в которых он будет управлять своими данными. По охвату они могут соответствовать проекту целиком или быть меньше.
Подобная структура позволяет нескольким пользователям одновременно работать с одним проектом через сеть, без риска изменить или повредить чужие данные. Наборы других пользователей могут быть специально интегрированы в собственные проекты текущего пользователя предоставлением ему прав на чтение. Карты получаемые в результате любого анализа сохраняются в наборе пользователя текущей сессии GRASS.
Файловая структура набора
Cats/
Категорийные данные (например значения цвета или температуры) и атрибуты (классы) растровых наборов данных
cell/
Растровые данные
cellhd/
Заголовки растровых данных
cell_misc/
Статистика растровых данных
colr/
Цветовая информация растровых данных
dbf/
Атрибутивная информация векторных данных в формате
DBASE
6

fcell/
Растровые данные в формате с плавающей точкой
hist/
'История' растровых наборов данных
vector/
Векторные данные (пространственные данные, топология, и т.д.)
WIND
Описание текущего фрагмента и проекции набора
В GRASS 6.0 один пользователь может запускать несколько параллельных сессий GRASS.
2.4 Структура команд GRASS
Команды GRASS обладают очень четкой структурой. Тип команды может быть определен по сокращению перед первой точкой (префикс). Команды представляющие собой независимые программы называются модулями GRASS. Их названия описывают сами себя. Так, например, модуль для векторизации называется r.digit, чтобы сконвертировать векторные данные в растровые нужно использовать модуль v.to.rast. Таблица 1 детально описывает структуру названий команд и модулей GRASS.
Модули и программы в GRASS
Модули GRASS, если Вы работаете в Unix/Linux, можно также использовать совместно с командами системы с помощью оболочки системы – командного интерпретатора. Это особенно полезно для целей программирования, интеграции ваших модулей или модулей GRASS.
Несмотря на то, что поначалу это кажется сложным для новичка, GRASS предоставляет практически неограниченные возможности реализации своих собственных процессов. Также очень просто создавать простые Unix скрипты для командного интерпретатора.
Таблица 1: Структура названий модулей GRASS
Префикс
Класс
функций
Назначение команд
d.* отображение
Отображение и графические операции в мониторе r.* растр
Обработка растровых данных i.* снимки
Обработка данных дистанционного зондирования v.* вектор
Обработка векторных данных g.* общие
Общие файловые операции p.* дизайн
Дизайн карт и их макетов ps.* постскрипт
Дизайн карт в формате postscript db.* база данных
Управление базами данных r3.* 3D растр
Обработка 3D растровых данных

7

2.5 Справка по модулям GRASS
Для практически любого из 400 модулей GRASS существует файл справки в котором описывается команда и ее синтаксис. Краткую справку о модуле можно вызвать параметром ‘- help’. d.rast -help
Подробное описание и примеры использования модуля совпадающие с содержанием справки, находящимся на домашней странице GRASS, может быть вызвано с помощью команды g.manual и указанием названия модуля. g.manual d.rast
Команда вызывает браузер с открытым текстом описания команды. В справку также интегрирован общий индекс, который можно также найти в главе 21.
2.6 Переменные GRASS
Во время сессии GRASS устанавливаются некоторые переменные среды. Они могут быть просмотрены или изменены с помощью модулем g.gisenv
. Если модуль вызывается без параметров, GRASS показывается текущие настройки всех переменных: g.gisenv
GISDBASE=/home/holl/grassdata
GRASS_DB_ENCODING=utf-8
MAPSET=PERMANENT
LOCATION_NAME=spearfish
GRASS_GUI=tcltk
Чтобы узнать какой из наборов является текущим нужно вызвать модуль с параметром 'MAPSET': g.gisenv MAPSET
Чтобы изменить переменную, нужно использовать следующее выражение: g.gisenv set='OVERWRITE=1'
Эта команда установит переменную OVERWRITE в режим перезаписи, который по умолчанию отключен.
Детальный список переменных GRASS может быть вызван с помощью команды g.manual: g.manual variables
Примечание: Помимо упомянутой переменной 'OVERWRITE' также можно заставить модули обработки растровых и векторных данных перезаписывать данные с помощью ключа -o или -- overwrite (с двумя знаками минус). Таким образом можно заставить команду перезаписать результат, по умолчанию данные защищены от записи.

8

3 Установка GRASS
Существует три варианта установки ГИС GRASS. Хотя это пособие представляет из себя введение в GRASS версии 6.0, мы также кратко рассмотрим установку версии 5.4. Выбор версии зависит от требований конечного пользователя и функциональности, определяемой проектом.
Существуют следующие основные версии GRASS:
GRASS 5.4: Эта версия завершает цикл разработки официальной серии GRASS 5.x и используется для работы во многих организациях. Ее отличает высокая надежность и стабильность работы. В GRASS 5.4 входят все функции по работе с растровыми данными, присутствующие в GRASS 6.0.0, но не все функции для работы с векторными данными. Для пользователей, которые работают только с растровыми данными
GRASS 5.4 – хороший выбор.
GRASS 6.0: Это – наиболее свежая версия GRASS выпущенная в начале 2005 года. Она основана на версии 5.7 для разработчиков и включает всю растровую функциональность
5.4 плюс новую библиотеку работы с векторными данными. Дальнейшее развитие
GRASS продолжается на основе GRASS 6.0, поэтому лучше всего начинать работу и пользоваться именно ей.
Рисунок 6: Инновации в GRASS 5.4 и 6.0
Дальнейшие описания объясняют процесс установки GRASS в системе GNU/Linux. Таким образом, их можно изменить для переноса на другие платформы. Будет кратко описана каждая стабильная версия.
3.1 Установка из исполняемого файла
GRASS версий 5.4 и 6.0 может быть загружен с официальной страницы ГИС [12] как исполняемый бинарный файл. Для свежих версий, через GDF Hannover, можно также получить
RPM-пакеты предназначенные для установки в GNU/Linux.
3.1.1 GRASS 5.4
Как уже упоминалось ранее, GRASS версии 5.4 был официально выпущен 5 ноября 2004 года.
По сравнению с версий 5.0 новая версия включала важное расширение функциональности для работы с растровыми данными. Новая библиотека функция работы с векторными данными была включена только в GRASS 6.0.
Исполняемая (бинарная) версия основана на официальных исходных кодах GRASS версии 5.4 и скомпилирована для работы в различных вычислительных и операционных системах. Таким образом, в большинстве случаев GRASS может быть инсталлирован на компьютер без необходимость компилировать его из исходных кодов самому. Все что необходимо – это получить набор исполняемых файлов совместимых с вашей операционной системой.
9

Здесь мы иллюстрируем установку из исполняемых файлов GRASS 5.4, которые на данный момент доступны только для операционных систем GNU/Linux. Эти файлы скомпилированы для
GNU/Linux систем с учетом их специфики. Описания систем и используемых для компиляции параметров может быть найдено в соответствующем разделе страницы загрузки.
Для установки GRASS понадобятся права администратора (root), перед установкой программа и соответствующий скрипт установки должны быть загружены во временную директорию su
***** sh grass5.4.0_i686-pc-linux-gnu_install.sh \ grass5.4.0_i686-pc-linux-gnu_bin.tar.gz
Если требования системы, на которую устанавливается GRASS, отличаются от этих требований, необходимо будет перекомпилировать GRASS 5.4 из исходного программного кода. Эта процедура может оказаться полезной, так как заранее скомпилированная версия не включает все возможности и модули программы (например поддержку внешних баз данных).
Исходный программный код и соотвествующие исполняемые файлы GRASS 5.х могут быть загружены с официальной страницы GRASS [12].


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал