В практическое использование свободной гис grass 0



Pdf просмотр
страница5/10
Дата11.11.2016
Размер5.01 Mb.
Просмотров2251
Скачиваний0
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
i.points завершает работу после успешного определения контрольных точек и точек привязки. Введённые координаты автоматически сохраняются при выходе. Это также касается всех прежде заданных точек в ходе предыдущих запусков i.points. При следующем вызове модуля вы можно продолжить работать в той же области.
Когда задано достаточное для географической привязки количество точек запускается модуль i.rectify, необходимое количество точек зависит от исходных данных и выбранной степени полинома для трансформации. Сначала должна быть указана группа привязываемых изображений. Запрос выводится в случае, если карта:
1. Должна быть трансформирована в текущий фрагмент конечной области
(соответствующий установленным параметрам – разрешению и охвату конечной области);
2. или в минимальный фрагмент (GRASS вычисляет границы фрагмента самостоятельно).
Если в этом меню выбран пункт 1 – текущий фрагмент, то следует ещё раз убедиться в том, что параметры конечной области (охват, разрешение) выбраны правильно. Поскольку данные автоматически сохраняются, нет никакой сложности в том, чтобы выйти из модуля i.rectify и
GRASS, чтобы проверить текущие настройки конечной области, изменить их при необходимости и опять вернуться в область XY и модуль i.rectify.
6.2.2 Настройка корректной трансформации
Корректность трансформации определяется степенью полиномиального преобразования (СПП).
Это зависит от степени искажения (например, на снимках с центральной проекцией – за счёт пересечённости рельефа местности), также как и от совокупности доступных контрольных точек.
Чем выше внутреннее искажение изображения, тем выше должна быть СПП и тем больше необходимо контрольных точек для точной географической привязки (см. табл. 9). Однако, слишком высокие степени математически не оправданны.
Как правило, при корректной внутренней геометрии изображения (например, сканированные топокарты в ортогональной проекции) требуется минимальное количество контрольных точек и, соответственно, минимальная СПП. С другой стороны, изображения с искажениями во внутренней геометрии (например, исторические карты) нуждаются в большем количестве контрольных точек и, соответственно, более высокой СПП.
Таблица 9: СПП для географической привязки
СПП
Минимальное кол-во
контрольных точек
Модуль
33

1 3 2 6 i.rectify
3 10 4 15

Если для выбранной СПП количество точек привязки меньше чем необходимое, GRASS не сможет начать процесс привязки. Минимальное количество контрольных точек, необходимое для данной СПП приведено в табл. 9.

34

7 Экспорт данных
Экспорт данных также важен для работы в ГИС как и импорт данных описанный в главе 5.
Cуществует разница между экспортом данных в обменные форматы для последующей обработки в других пакетах ГИС, и экспортом в изображения для работы с ними во внешних графических пакетах, таких как Xfig или Skencil. GRASS предлагает набор модулей которые могут экспортировать растровые и векторные данные, а также точки (sites). Описание синтаксиса команд и параметров модулей могут быть вызваны с помощью параметра '-help'.
7.1 Экспорт растровых форматов
В таблице 10 перечислены модули с помощью которых можно экспортировать растровые данные в другие форматы. Помимо этого, с помощью этих модулей можно осуществлять экспорт в различные форматы данных дистанционного зондирования.
Таблица 10: Модули для экспорта растровых данных
GRASS
Экспорт
Название модуля Растровые форматы
r.out.arc
ARC/INFO ASCII GRID
1
r.out.ascii
ASCII
r.out.mpeg
MPEG
r.out.png
PNG (см. также d.mon/PNG DRIVER c поддержкой True Color)
r.out.pov
POV
r.out.ppm
PPM/PNM
r.out.tiff
TIFF/TFW
r.out.bin
Binary Array
r.out.gridatb
GRIDATB.FOR (TOPMODEL)
r.out.gdal
Поддерживается более 20 форматов
Примечание: Импорт данных в формате ASCII GRID можно также осуществить с помощью инструмента Arc Toolbox в ArcGIS: Import to Raster -> ASCII to Grid. Перед импортом необходимо убедиться, в том что модуль Spatial Analyst установлен и активирован.
Как упоминалось в главе 5.1, для экспорта растровых данных должна быть учтена особенность
GRASS заключающаяся в том, что растровые карты экспортируются с текущим разрешением и текущим охватом. Поэтому, перед экспортом, импортом и анализом растровых данных, всегда рекомендуется предварительно удостовериться с помощью команды g.region –p, что текущие установки охвата верны.
Экспорт с помощью GDAL
Модуль r.out.gdal дает возможность экспортировать растровые данные GRASS в различные форматы. Подходящий список может быть выведен на экран с помощью команды r.out.gdal -l.
Для того чтобы использовать этот модуль необходимо установить GDAL с поддержкой GRASS из готовых бинарных пакетов. Если для вашей платформы нет доступных бинарных пакетов, они должны быть скомпилированы из исходных кодов.

35

7.2 Экспорт векторных данных
В таблице 11 перечислены доступные модули GRASS, с помощью которых можно экспортировать векторные данные GRASS в другие форматы.
Таблица 11: Модули для экспорта векторных данных
GRASS
Экспорт
Название модуля Векторные форматы
v.out.ascii
GRASS ASCII
v.out.ogr
SHAPE, TIGER, S57, MapInfo, DGN, Memory,
CSV,
GML, ODBC and PostgreSQL
v.out.pov
Povray
7.3 Экспорт точечных данных
В GRASS 6.0 точки являются одним из типов векторных объектов. Известные форматы точек из
GRASS 5.4 все еще могут быть экспортированы через модуль s.out.ascii. Так же можно сначала использовать модуль v.in.sites для того, чтобы сконвертировать данные существующих точек в векторный формат для дальнейшего экспорта в другие векторные форматы.
Экспорт высотных данных с растровых данных
Для экспорта данных высотных данных из растровых данных в xyz формат необходимо привести разрешение области к разрешению растровой карты. Впоследствии, значения X, Y и Z будут записаны ячейка за ячейкой в ASCII файл. g.region rast=elevation.dem -p r.stats -1 -g input=elevation.dem > spearfish_elevation.txt
36

8 Графический интерфейс
Несмотря на то, что в ГИС традиционно использовалась командная строка, сегодня в использовании ГИС все большую роль играет графический интерфейс. С учетом этого, мы решили идти по пути разработки графического интерфейса для GRASS GIS, так как в этой области в последнее время получили распространение очень много инноваций и усовершенствований.
8.1 Менеджер ГИС
Начиная с шестой версии в GRASS появляется новая концепция графического интерфейса. С одной стороны - это система описаний модулей, которые открываются автоматически, когда название модуля без дополнительных параметров вводится в оболочке GRASS. С другой стороны, GRASS дополнен новым Менеджером ГИС. Этот менеджер содержит набор простых функций, которые сделают работу с мышью точнее и комфортнее (см. рис. 15). Кроме того, в новый Менеджер ГИС интегрированы все функции TclTkGRASS 4.0.
Рисунок 15: d.m – ГИС менеджер GRASS 6.0 данные FRIDA
Менеджер ГИС может быть запущен командой d.m&. Помимо модулей, у него есть графический интерфейс, который организован примерно также как выпадающие меню в прошлом
TclTkGRASS 4.0. Через интерфейс можно осуществлять операции визуализации, управления атрибутивной информацией, оцифровки, печати. Набор кнопок располагается рядом с выпадающим меню.
Выпадающие меню для анализа данных (Менеджер ГИС)
Примерно 200 из 400 модулей доступных в GRASS GIS интегрированы в выпадающие меню. Это дает возможность вызывать при помощи мыши большинство часто используемых модулей.
Меню имеет следующую структуру:
File / Файл: модули импорта и экспорта данных, настройки проекта.
37

GIS / ГИС: устанавливает настройки проекции, рабочей среды и дает возможность управлять данными.
Display / Отображение: содержит модули для показа растровых данных, векторных и точечных данных.
Raster / Растр: модули для анализа растровых данных.
Vector / Вектор: модули для анализа векторных данных.
Image / Снимок: модули для анализа снимков.
Grid3D / Трехмерный грид: модули для анализа трехмерных данных (3D растровые данные).
Databases / Базы данных: модули для запросов и управления базами данных.
Help / Помощь: функции помощи.
Кнопки для управления изображением (Менеджер Изображения)
Эти кнопки располагаются под выпадающим меню и позволяют быстро показать данные, выполнять запросы и управлять имеющимися данными. Имеются следующие функции:
Display selected layers (current region) / Отобразить выделенные слои (текущего
фрагмента): отображение всех слоев выбранных в менеджере изображения (смотри красный блок) в текущем фрагменте и разрешении.
Display selected layers (default region) / Отобразить выделенные слои (фрагмента по
умолчанию): отображение всех выделенных карт в общем охвате фрагмента по умолчанию и определенном разрешении по умолчанию (смотри g. region –d).
Display from saved region settings / Отобразить, используя сохраненные настройки
фрагмента: отображения слоев используя предварительно определенные настройки охвата и разрешения (смотри g. region –help).
Erase to white / Очистить: используется для удаления содержимого текущего вида для построения новой карты (смотри d.erase -help).
Zoom / Увеличительное стекло: позволяет увеличивать и/или уменьшать карту. Важно уяснить и принимать во внимание назначение клавиш мыши.
Return to previous zoom / Возвращение к предыдущему охвату: возврат к предыдущему выделенному участку.
Pan and recenter: / Панорамирование и центрирование: используется для панорамирования отображаемой карты. Пожалуйста, обращайте внимание на сообщения интерпретатора команд.
Query map / Запрос к карте: запрос к растровым или векторным картам. Результаты запроса к растровым данным показываются в интерпретаторе команд, результаты запросов к векторным данным отображаются во всплывающих окнах и могут быть изменены согласно настройкам.
Карта к которой делается запрос должна быть выбрана заранее.
Add group / Добавить группу: используется для определения группы карт для совместного отображения. Если необходимо, эта группа карт может быть сохранена отдельно.
Рекомендуется сохранять ее в папке текущего проекта.
Add raster / Добавить растр: Добавление новых растровых данных.
Add vector / Добавить вектор: Добавление новых векторных данных.
38

Add paint label / Добавить изображение: Добавление на карту графики, которая хранится в специальной папке для рисунков и ярлыков (смотри v.label)
Create new command / Создать новую команду: Определение команд и их последовательностей, вызываемых при помощи мыши.
Digitize vector map / Оцифровать векторную карту: Изменение объектов векторной карты загруженной в d.m. Запускается модуль оцифровки v.digit. Должна быть заранее выбрана соответствующая карта.
Cut selection / Удаление выбранных элементов: позволяет удалять карты и команды из менеджера ГИС. Сами карты после этого останутся в области. Для удаления карт из базы данных необходимо использовать модуль g.remove.
Create new workspace file / Создание нового файла рабочей области: создать файл проекта, в котором сохраняются карты, включая установки цвета, порядок отображения и т.д.
Open an existing workspace file / Открытие существующего файла рабочей области: открыть файл проекта.
Save workspace file / Сохранение файла рабочей области: сохранить созданный файл проекта, в котором сохранены карты, включая установки цвета, порядок отображения и т.д.
Print map / Печатать карту: сохранение карты в разных графических форматах. В настоящее время доступны такие форматы, как Postscript, PDF и PNG. Карта сохраняется с текущим охватом и разрешением.

39

9 Работа с растровыми данными
В ГИС GRASS возможен практически любой анализ и моделирование на базе растровых данных
– от простых запросов до сложных алгебраических и логических условий.
Количество модулей для анализа растровых данных очень велико (более 100), поэтому эта глава представляет собой только общее введение в обработку растровых данных. Что касается темы дистанционного зондирования, то есть обработки и анализа аэрокосмических снимков, то этот предмет не является частью этого пособия и играет здесь подчиненную роль. Ссылки на некоторые литературные источники, связанные с анализом данных дистанционного зондирования даны в библиографии.
Как уже было сказано в главе 8, многие типы анализа можно выполнить, используя графический пользовательский интерфейс Tcl/Tk GRASS и менеджер ГИС (GIS Manager). Здесь мы объясним все шаги анализа, как с помощью графического интерфейса, так и через команды, задаваемые с помощью командной строки. GRASS рекомендуется использовать в режиме командной строки для того чтобы лучше познакомиться с отдельными модулями, их использованием и параметрами вызова.
Общая информация о растровых данных
Значение ячейки растра определяется локализующими ее координатами х и у (координаты центра ячейки) и параметром z, который является либо количественной, либо качественной величиной, обычно определяющей при визуализации либо цвет ячейки, либо градацию серого цвета. Ниже представлены две основные операции, доступные при создании тематических карт на основе растровых данных: точечные операции, работающие с ячейками-пикселями (метод оценки соседства) матричные операции с использованием окна на несколько пикселов (метод плавающего окна)
Кроме готовых к использованию модулей GRASS, каждый из которых отвечает за решение отдельных задач, операции этих двух типов, в зависимости от задачи, можно осуществить путем использования арифметического модуля r.mapcalc (смотри главу 15).
Управление растровыми данными
Основное управление компонентами растровых данных, таких как пространственная привязка карт, атрибуты и цвет пикселов непосредственно выполняется каждым из растровых модулей.
Таким образом, модуль r.support используемый в предыдущих версиях программы (GRASS 5.0 и
5.3) больше не является необходимым. Также, получение статистики растра с использованием модуля r.support –r рассчитано только для выбранного фрагмента карты, что в большинстве случаев не было предусмотрено ранее и приводило к непредсказуемым результатам.
Вызов помощи для модулей GRASS
Практически для каждого из более чем 400 модулей GRASS доступен файл помощи (help-файл).
В этом файле находится описание модуля и объяснение синтаксиса команд. Сокращенную версию help-файла можно вызвать путем ввода параметра –help сразу после команды загрузки необходимого модуля: d.rast -help
Подробный help-файл с описанием и примерами, который соответствует help-страницам на официальном сайте GRASS можно вызвать путем команды g.manual перед названием нужного модуля, после чего автоматически открывается браузер по умолчанию и появляется соответствующий help-файл:
40
g.manual d.rast &
9.1 Визуализация растров
Визуализация растровых данных проводится в так называемом Х-мониторе с помощью модуля d.rast. GRASS может управлять одновременно семью мониторами (x0,x1,x2,..,x6): d.mon x0 d.rast
Для того чтобы получить увеличенное изображение выбранного участка, используйте модуль d.zoom d.zoom
Как отдельный фрагмент, так и вся территория могут быть определены с помощью модуля g.region. Например, создание фрагмента по умолчанию с разрешением 10 м может быть осуществлено следующим образом: g.region -d res=10.0 -pa d.erase d.rast rastermap
Обратите внимание, что, для того чтобы установки, измененные модулем g.region были отражены на мониторе, необходимо использовать модуль d.erase. Также возможно устанавливать параметры фрагмента и разрешение непосредственно растровому слою: g.region rast=rastermap -p d.redraw
Визуальное наложение двух растровых файлов d.rast rastermap1 d.rast -o rastermap2
Пикселы растра-подложки rastermap1 видны только в том случае, если соответствующие им пикселы наложенного растра rastermap2 содержат NULL- значения, характеризующие отсутствие данных. Наложение можно также осуществлять с помощью модуля d.his – например, для визуальной проверки географической привязки ТК24 из базы данных Spearfish. d.his -n h_map=roads i_map=tk24
Визуализация растров с легендой
Растры с легендой можно быстро визуализировать с помощью следующей команды: d.rast.leg rastermap
9.2 Выборка ячеек растра и метаданных
Для того чтобы получить координаты и атрибуты пиксела, можно после загрузки растра запустить модуль d.what.rast: d.what.rast
Также возможно выполнить выборку ячеек нескольких растров, без необходимости их визуализации: d.what.rast map=elevation.dem,geology,soils
После нажатия кнопкой мыши на какой-либо пиксел, его характеристики отобразятся в окне
41
терминала. Также, выборку атрибутивной информации пиксела можно осуществить с нескольких карт, отображенных на мониторе. Выход из модуля осуществляется нажатием правой кнопки мыши.
r.info
Модуль r.info используется для отображения основной информации о растре и метаданных.
Также с помощью него показывается описание и тип данных, проекцию и разброс значений по категориям. r.info landuse r.info -r landuse
r.cats
Для того чтобы управлять атрибутами растра, создайте таблицу с присвоенными числовыми метками и текстовыми атрибутами, используя модуль r.cats: r.cats map=landuse
1 residential
2 commercial and services
3 industrial
4 other urban
5 reservoirs
6 bare exposed rock
7 quarries, strip mines and gravel pits
8 transportation and utilities
r.report
Например, для того, чтобы определить площадь различных геологических слоев в базе данных
Spearfish, можно использовать модуль r.report как показано ниже (также смотрите r.stats). Этот модуль рассчитывает статистику, основываясь на свойствах текущего фрагмента и разрешения растра. Следовательно, если изменить масштаб до выполнения этой команды, будет описан только отображенный участок: g.region rast=geology -p r.report -h geology units=h
+---------------------------------------------------------------------+
| Category Information | |
|#|description | hectares|
|---------------------------------------------------------------------|
|1|metamorphic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 1051.000|
|2|transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 13.000|
|3|igneous. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 3285.000|
|4|sandstone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 6755.000|
|5|limestone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 5537.000|
|6|shale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 4170.000|
|7|sandy shale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 1019.000|
|8|claysand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 1307.000|
|9|sand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 3295.000|
|*|no data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| 168.000|
|---------------------------------------------------------------------|
|TOTAL |26,600.000|
+---------------------------------------------------------------------+
r.timestamp
Для обработки временных серий изображений часто необходимо нанести на карту временные параметры (время и дату съемки, обработки данных и т.д.). Для этого используется модуль r.timestamp, отображающий абсолютную и относительную информацию о времени и дате, хранимою независимо от свойств файла:
42
r.timestamp landuse date="27 Sep 2003" r.timestamp landuse date="27 Sep 2003/20 Feb 2004"
Более детальное описание доступных форматов отображения временных параметров можно найти в help-файле с помощью g.manual r.timestamp.
9.3 Применение растров
ГИС GRASS имеет очень широкие возможности в области анализа растров. В этой главе мы представим некоторые из модулей GRASS наиболее часто используемых для работы с растрами. Модули и приложения, рассматриваемые здесь, представляют собой только небольшую часть от общего числа модулей, доступных в настоящий момент пользователю.
9.3.1 Построение профилей
Для того чтобы отобразить линию профиля на растре можно использовать модуль d.profile, управляемый с помощью меню (смотри рис. 16) d.profile
Значения ячеек растра или дополнительных величин, в случае расчета медианы или среднего, для одного или более профилей можно отобразить в формате ASCII, используя модуль r.profile.
Также возможно задать пары координат или выбрать начальную и конечную точки в интерактивном режиме (опция -i). Модуль r.transect определяет начальную точку профиля для модуля r.profile. Для автоматического расчета последней точки профиля необходимо знать только начальную точку. В этом случае последняя точка определяется на основе азимута и расстояния. r.profile r.transect
Рисунок 16: Визуализация различных линейных профилей на модели рельфа с помощью
43
модуля d.profile
9.3.2 Анализ линии видимости
Модуль r.los выполняет анализ линии видимости, основываясь на карте высот. Начальную точку, высоту над поверхностью в этой точке, также как и расстояние от этой точки до той, для которой должен выполняться анализ линии видимости, можно обозначить с помощью начальной координаты.
Для примера, используем карту высот elevation.10m из базы данных Spearfish. В этом случае начальная координата определена, но это также можно сделать и с помощью модуля d.where:
# Задать фрагмент карты высот с разрешением 20 м g.region rast=elevation.10m res=20 -pa
# Вычислить видимость с башни высотой 15 м
# (расчет может занять много времени при разрешении 10 м) r.los in=elevation.10m out=visibility coord=593670,4926877 \ obs=15 max=30000
# Результат d.erase r.shaded.relief elevation.10m units=meters d.rast elevation.10m_shade d.rast -o roads d.rast -o visibility
9.3.3 Наложение карт
Как уже упоминалось выше, растры можно совмещать визуально, однако с помощью модуля r.patch результат наложения растров можно сохранить как отдельную карту. Таким образом, используя этот модуль, можно совместить несколько карт в одну: r.patch in=map1,map2,map3,map4 out=total map
Первый растр находится сверху, а все остальные размещаются один под другим и видны только в тех местах, где пикселы вышележащих растров содержит NULL- значения (отсутствие данных).
Например, из базы данных Spearfish можно выполнить наложение геологической и дорожной карт. Важно знать, что модули GRASS в основном работают с определенным фрагментом и разрешением. Поэтому разрешение и охват фрагмента должны соответствовать растрам, которые нужно наложить. g.region rast=geology,roads -p [res=12.5] [-a] r.patch in=roads,geology out=roads.on.geol
Если порядок карт изменить, дорожная карта полностью перекроется геологической и результирующий растр будет просто соответствовать растру geology.
9.3.4 Буферизация растров
Модуль r.buffer позволяет пользователю создать буферную зону, основываясь на растровых данных. Эту функцию можно использовать для создания шумозащитных зон вдоль различных типов дорог карты roads. Используем базу данных Spearfish, сначала получим список доступных типов дорог:
# Какие есть типы дорог? g.region rast=roads -p r.report -h roads
|1|interstate
|2|primary highway, hard surface
44

|3|secondary highway, hard surface
|4|light-duty road, improved surface
|5|unimproved road
|*|no data
Задача: создать буферные зоны шириной 100, 250 и 500 метров только вокруг шоссе между штатами (interstate). Исходная карта имеет разрешение 30 м, которое сохраняется в процессе работы:
# Выделим тип дорог 'interstate' с помощью r.reclass r.reclass roads out=interstate << EOF
1 = 1 interstate
EOF
# или сделаем выборку с типом дорог 'interstate' с помощью r.mapcalc r.mapcalc "interstate=if(roads==1,roads,zero())"
# Создадим буферные зоны r.buffer in=interstate out=interstate.buf dist=100,250,500
# Результат d.rast.leg interstate.buf


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