QGIS 2.4.0 – Processing modeler – manuál Univerzita Palackého v Olomouci, Přírodovědecká fakulta, Katedra geoinformatiky Zpracoval: Václav KUDĚLKA, Filip HRIC, Zdena DOBEŠOVÁ, Olomouc 2014 Dokument podléhá licenci Creative Commons 4.0 BY-SA. Informace o podrobnostech licence najdete na adrese http://www.creativecommons.cz./
1. Spuštění Processing modeler je nástroj pro podporu vizuálního programování, jedná se o programování, kde jsou jednotlivé části kódu reprezentovány grafickými elementy, VPL – Visual Programming Language. Pro spuštění VPL komponenty Processing modeler je třeba mít nainstalovaný produkt QGIS. V tomto manuálu je používána verze QGIS 2.4.0 Chugiak. Jedná se o svobodný GIS software, který je k dispozici na webu: http://www.qgis.org/en/site/. VPL komponenta Processing modeler je již součástí základní instalace produktu QGIS. Po instalaci je tedy hned Processing modeler uživateli k dispozici. Po naběhnutí základního rozhraní QGIS je VPL komponenta k dispozici v záložce Processing, Graphical modeler (Obr. 1). Zde je drobná neshoda autorů produktu v pojmenování (volba Graphical modeler, VPL – Processing modeler).
Obr. 1 Spuštění – Processing modeler
2. Popis uživatelského rozhraní Uživatelské rozhraní komponenty je koncipováno jako samostatné okno. Okno lze minimalizovat v případě potřeby jako je zjištění údajů o vrstvách (Obr. 2).
1
Obr. 2 Processing modeler v samostatném okně programu QGIS
Lze mít otevřeno i více oken komponenty Processing modeler a v nich lze mít otevřeno více modelů zároveň. Uživatelské rozhraní (UI)
Obr. 3 Uživatelské rozhraní Processing modeler
1 – Otevření dříve vytvořeného modelu 2 – Uložení stávajícího modelu, uložení kopie modelu jako model nový 3 – Vyexportuje model jako grafiku (formát PNG) 4 – Uživatel má možnost ke svému modelu napsat jednoduchou nápovědu, lze také napsat komentáře k dílčím prvkům modelu 5 – Spuštění modelu 6 – Levé pole obsahuje název modelu, pole pravé název skupiny modelů (v případě, že uživatel vytváří více modelů s podobným operačním zaměřením)
2
7 – Okno pro tvorbu modelu 8 – Přepínač mezi vložením vstupních dat a prvky pro operace s daty, analytickými nástroji, pro potřeby manuálu budou používány nástroje z katalogu QGIS geoalgorithms
3. Tvorba modelu Před vlastní tvorbou modelu je třeba znát atributy vektorové vrstvy, která bude dále použita. Nejjednodušší způsob je přímo v prostředí QGIS přes volbu přidat vektorovou vrstvu nahrát potřebná data a otevřít atributovou tabulku (Obr. 4).
Obr. 4 QGIS, přidání vektorové vrstvy
Příklad A – Kontaminace vody Bude řešena úlohu havárie chemického nákladu, přepravovaného po železnici a následnou kontaminaci vodních ploch, které jsou ve vzdálenosti do 200 metrů od železničních tratí. Vstupní data budou - liniová vrstva železničních tratí ve formátu ESRI Shapefile a polygonová vrstva vodních ploch v tomtéž formátu. Obě tyto vrstvy jsou z datové sady ArcČR od společnosti ARCDATA Praha, s.r.o. Datová sada je dostupná na webu společnosti: http://www.arcdata.cz/produkty-a-sluzby/geograficka-data/. Nejprve se v prostředí QGIS přidá vrstva železničních tratí a vrstva vodních ploch přes dříve zmiňovanou ikonu Přidat vektorovou vrstvu. Souřadnicový systém je již u obou vrstev nastaven na S-JTSK. Ponecháme tedy toto nastavení. Pro všechny nově vygenerované vrstvy pomocí modelu bude tento souřadnicový systém přiřazen automaticky. Otevřeme komponentu Processing modeler. Přepínačem (8) nastavíme kartu Vstupy a zvolíme Vector layer. Zobrazí se okno Parameter definition. Do pole Parameter name se zadá text Railway, Shape type se zvolí Line, Required se ponechá Yes, aby byla vrstva vždy vyžadovaný vstupní parametr modelu (Obr. 5). Do modelu je zakreslen fialový obdélník se stejným textem Railway. Text Railway bude použit pro nadpis kolonky při spuštění modelu v dialogu pro zadání vstupního parametru - vrstvy. Text lze dodatečně změnit. Totéž zopakujeme pro vrstvu vodních ploch, Shape type zvolíme Polygon Required Yes.
3
Obr. 5 Nastavení vstupních dat do modelu
V okně náhledu (7) zobrazí první prvky nového modelu, a sice prvky reprezentující vstupní data (Obr. 6).
Obr. 6 Processing modeler se vstupními daty
Přepneme se na záložku algoritmy (8) a otevřeme knihovnu QGIS geoalgorithms. Jako první vytvoříme prvek pro operaci buffer. Nachází se v sekci Vector geometry tools, nástroj Fixed distance buffer. Vstupní vrstvou do této operace budou železnice. Nabídnuty jsou vstupní data, která jsou již definovaná v modelu: Railway a Water. Distance se nastaví na 200, ostatní parametry se ponecháme ve výchozím nastavení (Obr. 7). V kolonce Buffer (OutputVector) se zadá název parametru modelu – název vrstvy, která vznikne při běhu modelu.
4
Obr. 7 Nastavení operace Buffer
Následně se vloží do modelu překryvná operaci. Řeší se kontaminace vodních ploch ve vzdálenosti do 200 metrů od železničních tratí. Využije se nástroj Intersection, který je v sekci Vector overaly tools. Dvojím kliknutím na nástroj se nám otevře okno nastavení vstupních parametrů. Jako Input layer nastavíme vrstvu vodních ploch Water. Protínanou vrstvou (Intersect layer) pro nás bude buffer 200 metrů od železnic. Tato vrstva zatím neexistuje, nicméně nám je nabídnuta volba Buffer from algorithm 0(Fixed distance buffer). Zvolíme tuto možnost. Komentář v závorce říká, že bude připojena po vytvoření nástrojem Fixed distance buffer. Nakonec se nastaví název parametru pro název výsledné vrstvy průniku vodních ploch a bufferu kolem železnic (Obr. 8).
Obr. 8 Nastavení operace Intersection
5
Obr. 9 Výsledný model
4. Start modelu, uložení V tuto chvíli je již vytvořený model a zbývá jej spustit a následně zkontrolovat vzniklou vrstvu. Pro spuštění modelu se použije ikona (5) Run model. Objeví se okno s parametry modelu. Zde se nabízí nechat zaškrtnuté Open output file after running algorithm. O průběhu výpočtu a tvorbě nových vrstev je uživatel informován pomocí lišty progress bar (Obr. 9). V případě našeho modelu dojde ke dvěma rozděleným výpočtům, nejdříve buffer kolem železnic a následně operace Intersection.
6
Obr. 10 Spuštění modelu, průběh vykonání operací a tvorby nových dat v modelu
Nakonec zkontrolujeme výslednou vrstvu. Červeně je označena vrstva intersect_vody_zel, která vizualizuje kontaminace vodních ploch 200 metrů od železnic (Obr. 11).
Obr. 11 Výsledná vrstva Buffer a Intersect vytvořená pomocí modelu
Detailní náhled na oblast v okolí Ústí nad Labem, kde vedou železniční tratě v těsné blízkosti řeky Labe, včetně železničního mostu je na obr. 12. Je zde zřejmá silná kontaminace vody v případě havárie.
7
Obr. 12 Detail, okolí Ústí nad Labem
Vytvořený model uložíme pomocí ikon Uložit/Uložit jako (2). Model se nám uloží ve formátu Processing models, s příponou (.model). Model lze následně opakovaně používat a upravovat.
Samostatný úkol Sestavit nový model s nástrojem z knihovny SAGA – výpočet Convex hull
Obr. 13 Model s algoritmem z knihovny SAGA
8
Příklad B – Digitální model reliéfu V tomto cvičení se bude vytvářet model, který pomocí interpolačního algoritmu zpracuje výšková data. Vstupními daty bude bodová vektorová vrstva „dmr5g_sample.shp“. Už podle názvu lze usoudit, že se jedná o ukázková data Digitálního modelu reliéfu 5. generace. Po nahrání vstupních dat do projektu se spustí komponenta Processing modeler. Jako Input do modelu se zvolí Vector layer a nastavíme mu parametry podle Obr. 14.
Obr.14 Nastavení parametrů pro vstupní vrstvu
Následně si do modelu přidáme interpolační metodu IDW, konkrétně z knihovny GRASS -> Vector -> „v.surf.idw – Surface interpolation from vector point data by Inverse Distance Squared Weighting“. Parametry pro interpolaci nastavíme podle Obr. 15.
Obr. 15 Nastavení parametrů pro interpolaci bodové vrstvy
Hotový model by následně měl vypadat stejně, jako na Obr. 16.
9
Obr. 16 Hotový model pro interpolaci bodové vrstvy „vyskpopis_body.shp“¨
Pokud máme správně vytvořený model, tak ho necháme proběhnout, výsledný rastr si nazveme „raster_idw“ a necháme ho uložit do adresáře se cvičením.
Obr. 17 Výsledný rastr po nastavení symbologie (Layer properties -> Symbology)
Tvorba druhého modelu Do druhého modelu, který vytvoříme, použijeme jako vstupní data rastrovou vrstvu, které nastavíme parametry podle Obr. 18
10
Obr. 18 Nastavení parametrů pro vstupní rastrovou vrstvu
Na této rastrové vrstvě si vyzkoušíme základní rastrové analýzy. První analýzou bude orientace svahů (Aspect). Orientaci svahu nalezneme ve zdrojové knihovně GDAL/OGR -> [GDAL] Analysis -> Aspect. Parametry pro orientaci si nastavíme podle Obr. 19.
Obr. 19 Nastavení parametrů pro orientaci svahů
Další analýzou, kterou si do modelu přidáme, bude sklon svahů (Slope). Orientaci svahu nalezneme ve zdrojové knihovně GDAL/OGR -> [GDAL] Analysis -> Slope. Parametry pro sklon si nastavíme podle Obr. 20.
11
Obr. 20 Nastavení parametrů pro sklon svahů
Poslední analýzou, kterou si do modelu přidáme, bude stínovaný reliéf (Hillshade). Stínovaný reliéf nalezneme ve zdrojové knihovně GDAL/OGR -> [GDAL] Analysis -> Hillshade. Parametry pro stínovaný reliéf si nastavíme podle Obr. 21
Obr. 21 Nastavení parametrů pro stínovaný reliéf
Výsledný model by pak měl vypadat podobně jako na Obr. 22.
12
Obr. 22 Výsledný model pro rastrové analýzy
Nyní si zkusíme výsledný model spustit. Výstupní rastrové vrstvy uložíme do adresáře se cvičením a vhodně pojmenujeme. Po proběhnutí modelu máme tři výsledné rastrové vrstvy.
Obr. 23 Výsledné rastrové vrstvy po nastavení symbologie
V tomto cvičení jsme si vyzkoušeli sestavit modely pro práci s výškovými daty. Nejprve jsme sestavili model pro interpolaci bodových vektorových dat z DMR 5. generace a následně jsme si vyzkoušeli sestavit model, provádějící základní rastrové analýzy. Pokud Vám ještě zbyl čas, tak si můžete vyzkoušet i jiné interpolační metody, které znáte nebo si můžete vyzkoušet další analýzy prováděné nad rastrovými daty.
13
