A.A. 2017/2018 Laurea Triennale in Scienze Geologiche

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A.A. 2017/2018 Laurea Triennale in Scienze Geologiche

CORSO: GEOGRAFIA FISICA, CARTOGRAFIA e GIS 2° modulo -2^a parte - GIS - durata : ~ 35 ore (3 cfu)

Finalità: apprendimento delle caratteristiche e delle modalità di utilizzo di un GIS (Geographic Information System)

Prova d’esame: Esecuzione di un esercizio (a tempo) Possibilità di consultare il manuale

Criteri voto:

20’ 30/lode 25’ 30

30’ 28 35’ 26 40’ 24 45’ 22 50’ 20

(2)

2

Programma del corso

• Caratteristiche generali dei GIS e in particolare del GIS GRASS

• I principali comandi di GRASS

G R A S S (Geographic ResearchAnalysis Support System) SO: Linux/WINDOWS/Mac OSX Versione utilizzata 7.0(.5)

Testi

Slides del Corso:

www.cler.unipr.it/Didattica/Lezioni_GIS_2017_18.pdf Manuale:

GRASS7.0 (per Windows) - Manuale pratico introduttivo (agosto 2016) www.cler.unipr.it/Didattica/GRASS7.0_agosto2016.pdf

(3)

Installazione del programma e dei dati (SO Windows) https://grass.osgeo.org/

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(5)

…… Richiesta autorizzazione …… (SI)

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6

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Doppio click

(8)

8

(9)

Definizione

Sistema informatico per l'acquisizione, conservazione, elaborazione e visualizzazione di dati geografici.

GIS

Acronimo di: Geographic(al) Information System (Sistema Informativo Geografico)

(Sistema Informativo Territoriale, SIT)

Componenti del sistema

Hardware  Computer e periferiche Software  Programma(i)

Umana  Operatore

Caratteristiche generali dei GIS

(10)

10

Funzioni del GIS

Acquisizione  Digitalizzazione dei dati o immissione di dati digitali

Conservazione  Banca dati

Elaborazione  Trasformazione e combinazione dei dati Visualizzazione  Rappresentazione dei dati e dei risultati

Dati geografici (georeferenziati)

Posizione degli elementi definita da coordinate

Il modello dei dati Geometria

Topologia Attributi

(11)

Geometria  forma degli oggetti: punto,linea,poligono

.

(12)

12

Topologia  mutua relazione spaziale fra gli oggetti:

connessione, adiacenza, inclusione.

A

B A

B

(13)

Attributi  dati descrittivi (quantitativi e qualitativi) degli oggetti

.

1220 Punto quotato

3 bosco

20 Sentiero

(14)

14

Rappresentazione vettoriale di punti, linee (archi) e poligoni (aree)

Nodo Vertice

Segmento

La rappresentazione dei dati: 1) Vettoriale 2) Raster

(15)

Rappresentazione raster di punti, linee (archi) e poligoni (aree)

(16)

16

Rappresentazione del territorio mediante tematismi distinti

(17)

Organizzazione dei dati in GRASS DATABASE

(ad es. C:\Users\Clerici\Documents\grassdata) > LOCATION 1

> LOCATION 2

> LOCATION 3

> ...

Caratteristiche specifiche di GRASS

(18)

18

DATABASE

> LOCATION 1

> PERMANENT

> MAPSET1

> MAPSET2

> ...

> LOCATION 2

> PERMANENT

> MAPSET1

> MAPSET2

> ...

DATABASE > LOCATION(S) > MAPSET(S)

(19)

Modalità di immissione dei comandi

1) Mediante un’interfaccia grafica (wxpython) 2) In modalità Linea di Comando (MLC):

nome comando + parametri + opzioni

(20)

20

Nome dei comandi in GRASS

Prefisso Funzione Esempio

d. Visualizzazione d.rast Visualizza una carta raster

db. Gestione del database db.tables Lista tutte le tavola di un database g. Operazioni di tipo generale g.list Lista le carte disponibili

i. Elaborazione di immagini i.rectify Rettifica le immagini ps. Creazione di carte in

formato Postscript

ps.map Crea una carta in formato Postscript r. Elaborazione di carte raster r.reclass Modifica le categorie di una carta

raster r3. Elaborazione dati raster 3D

(voxel)

r3.info Riporta le informazioni relative ad una carta raster 3D

t. Elaborazione di carte temporali

t.rename Cambia il nome di un dataset di carte temporali

v. Elaborazione di carte vettoriali

v.patch Unisce più carte vettoriali

(21)

Doppio click (tasto sinistro del mouse) sull’icona nel Desktop

Avvio di GRASS

Terminale a caratteri (oppure dall’elenco dei programmi )

(22)

22

database

Locations Mapsets

(23)

1) Il Layer Manager

2) Un Map Display Il Layer Manager Linea dei menù

Linee dei comandi

Area delle carte (o dei comandi) caricate

Add vector map layer

(24)

24 Finestra dei comandi immessi e dei risultati

(finestra dell’output)

Finestra di immissione dei comandi in modalità Linea di Comando

(25)

(26)

26

(27)

Il Map Display

Linea dei comandi

Zoom in

Area di visualizzazione delle immagini

Informazioni di

Ambiente di visualizzazione (2D, 3D, Digitize)

Ridisegno

(28)

28

• Chiusura della GUI (Graphical User Interface)

(29)

Riapertura dell’interfaccia grafica (GUI) :

> g.gui [Invio]

(30)

30

Uscita da GRASS

Si rientri in GRASS

(31)

• Cambio della Location e del Mapset

Si imposti la Location Spearfish60_grass7

(32)

32

Visualizzazione di carte raster

(33)

(34)

34

Inserimento e visualizzazione della carta raster geology

1) Tasto del Layer Manager

2) Selezione della carta geology (in PERMANENT) 3) Clic sul tasto OK

(35)

Inserimento della carta soils sopra elevation.dem

Posizione di inserimento di una carta

(36)

36

(37)

geology soils

elevation.dem

Disattivazione di una carta

soils

elevation.dem geology

soils geology

elevation.dem Modifica dell’ordine di visualizzazione per trascinamento

(con il tasto sinistro del mouse)

(disattivare anche geology)

(38)

38

Rimozione di una carta dal Layer Manager

1) Selezione della carta nel Layer Manager 2) Tasto

Si rimuova soils

Si rimuova anche geology

(39)

Visualizzazione di carte vettoriali

roads

(40)

40

Creazione di una cartella in cui salvare i files prodotti in GRASS C> Files_di_GRASS

Si rimuova streams

Si inserisca anche streams

(41)

Uscita da GRASS e salvataggio del settaggio corrente

(42)

42

Viene effettuato il salvataggio del file settaggio1.gxw e l’uscita da GRASS.

(43)

Ripristino del settaggio salvato

Si entri in GRASS

Si selezioni il file settaggio1.gxw quindi il tasto Apri.

(44)

44

(45)

Opzioni di visualizzazione di una carta raster

Doppio clic con il tasto sinistro

(46)

46

Visualizzazione di specifiche categorie (valori presenti 1066-1840)

(47)

(48)

48

cancellare

(49)

Gestione delle celle con valore null

Si disattivino roads e elevation.dem (cliccando il quadretto alla sinistra del nome delle carte) e si inserisca la carta landuse (in PERMANENT) al di sopra di elevation.dem.

Si attivi elevation.dem.

(50)

50

Si apra il pannello del comando d.rast (doppio click sul nome della carta landuse)

(51)

Opzioni di visualizzazione di una carta vettoriale

Si disattivino le due carte raster landuse e elevation.dem Visualizzazione della tavola degli attributi

Click col tasto destro

Click col tasto sinistro

(52)

52

Doppio click sul nome della carta roads

Visualizzazione della geometria degli elementi

(53)

Visualizzazione dei numeri di categoria

(54)

54

Visualizzazione delle informazioni topologiche

(55)

Visualizzazione dei vertici

(56)

56

Visualizzazione della direzione degli elementi lineari

(57)

Visualizzazione di specifiche categorie

(58)

58

cancellare

rosso

(59)

(60)

60

(61)

Rappresentazione di elementi areali in GRASS

Area (area). E’ costituita da un bordo di area (boundary) e da un centroide (centroid).

Boundary (bordo di area). E’ il poligono che delimita l’area.

Centroid (centroide). E’ un punto all’interno del boundary a cui vengono assegnati gli attributi dell’area.

(62)

62

Si disattivi roads

Si carichi la carta vettoriale soils (in PERMANENT) (54 tipi di suolo)

(63)

(64)

64

(65)

(66)

66

Comandi principali per la gestione delle carte elencate nel Layer Manager

Si inserisca la carta raster geology

Si carichi il settaggio settaggio1.gxw (File > Workspace > Open) Si entri in GRASS (Location Spearfish60_grass7 Mapset user1)

(67)

Comandi principali per la gestione delle carte raster

clic tasto destro

(68)

68

Rimozione di una carta dal Layer Manager

Ridenominazione di una carta

1) Selezione della carta nel Layer Manager 2) Tasto

(69)

Modifica del livello di trasparenza di una carta

Si carichi la carta raster soils

clic tasto sinistro

Clic tasto destro sul nome della carta

(70)

70

Opzioni di visualizzazione di una carta (Properties)

(71)

•• Ridimensionamento dell’immagine alle dimensioni di una carta

(72)

72

(73)

(74)

74

Regione di lavoro (o computazionale)

Area geografica di forma rettangolare, definita dalle coordinate dei bordi del rettangolo e da una risoluzione (dimensione delle celle), all’interno della quale hanno effetto le operazioni eseguite da GRASS

Regione di default

Regione definita al momento della creazione della Location 4928010

4913700

609000 589980

19020 14310

Res.=30m

(75)

•• Definizione della regione computazionale corrente in base alla regione di una carta

Selezionare la carta raster elevation.dem Verifica delle caratteristiche della regione computazionale corrente Selezionare la carta raster soils

(76)

76

•• Ridimensionamento della visualizzazione alle dimensioni di una carta ignorando le celle con valore null

Si carichi la carta rushmore (e si disattivino le altre carte nel Layer Manager)

(77)

(78)

78

(79)

•• Esportazione di una carta raster di GRASS in un altro formato Selezionare la carta soils

(80)

80

(81)

•• Esportazione di una carta raster come un file di archivio Selezionare la carta soils

(82)

82

Il file viene creato e salvato con

il nome soils.pack nella cartella Files_di_GRASS

(83)

•• Copia di una carta

Si selezioni elevation.dem

(84)

84

(85)

Ridenominazione di una carta

Eseguire una copia di soils e denominarla copiasoils, quindi modificarne il nome in copiasoils.mod. Infine si rimuova la carta dal Layer Manager.

(86)

86

•• Gestione dei colori

1) Specificando il colore delle singole categorie 2) Assegnando i colori a definiti valori

percentuali delle categorie presenti in una carta

3) Selezionando una tavola dei colori da una serie di tavole predisposte

4) Copiando la tavola da un'altra carta raster.

Si esegua una copia di geology denominandola geology.color

(87)

Codifica (o modello) dei colori (RGB HIS) Codifica RGB (Red:Green:Blue) (0-255)

Numero di colori: 256³= 16.777.216 Es:

255:000:000 Rosso 000:255:000 Verde 000:000:255 Blue 255:255:255 Bianco 000:000:000 Nero 100:100:100 Grigio

130:000:000 Rosso scuro (Bordeaux) 255:255:000 Giallo

255:166:000 Arancione

(88)

88

aqua (azzurro chiaro) black

blue brown

cyan (azzurro) gray (grigio) grey (grigio) green

indigo (blu-violetto) magenta (rosa carico) orange

purple (viola tendente al rosso) red

violet (viola tendente al blu) white

yellow

Colori disponibili tramite denominazione diretta

(89)

Selezionare la carta geology.color

(contiene 9 categorie geolitologiche numerate da 1 a 9) 1) Specificando il colore delle singole categorie

(90)

90 1 red

4 yellow 6 0:255:0 8 0:0:255 9 black

(91)

4 yellow 6 0:255:0 8 0:0:255

(92)

92

2) Assegnando i colori a definiti valori percentuali delle categorie presenti in una carta (per carte con valori continui)

Si esegua una copia di slope (con valori da 0 a 52,52°) denominandola slope.color

0% yellow ( 0°) 10% orange ( 5,252°) 50% 0:200:0 (26,26°) 100% 0:0:0 (52,52°)

(93)

Con un editor (ad es. il Blocco note) si scriva il seguente file denominandolo slope.color.rules.txt (da salvare in Files_di_GRASS)

Lettura dei criteri di assegnazione dei colori da un file

cancellare

(94)

94

3) Selezionando una tavola dei colori da una serie di tavole predisposte

gyr

blues

(95)

4) Copiando la tavola da un'altra carta raster

(96)

96

•• Disegno di una distribuzione di frequenza

Selezionare elevation.dem (1066-1840 m)

(97)

(98)

98

•• Calcolo delle statistiche univariate

Selezionare elevation.dem

(99)

•• Calcolo delle statistiche di base per categoria

Si selezioni geology

Regione computazionale corrente (elevation.dem)

(100)

100 Regione computazionale corrente (geology)

(101)

•• Disegno di un profilo attraverso una o più carte

Si imposti la regione corrente alle dimensioni di elevation.dem mediante l’opzione Set computational region from selected map(s)

(102)

102

(103)

Clic in un altro punto

(104)

104

Si clicchi l’opzione Print preview

??

(105)

Tracciamento di profili multipli

(106)

106

•• Informazioni di base di una carta

Con selezionata elevation.dem

(107)

• Comandi principali per la gestione delle carte vettoriali

Si inseriscano le carte vettoriali roads e streams Clic col tasto destro su roads

(108)

108

Rimuovere streams

•• Rimozione di una carta dal Layer Manager

(109)

•• Ridenominazione di una carta

(110)

110

•• Modifica del livello di trasparenza di una carta

Si selezioni roads

(111)

•• Opzioni di visualizzazione di una carta

Stesso pannello aperto mediante doppio clic del tasto sinistro sul nome della carta Già sperimentato in dettaglio in precedenza

(112)

112

•• Ridimensionamento dell’immagine alle dimensioni di una carta

(113)

•• Definizione della regione computazionale corrente in base alle dimensioni della carta (vettoriale) selezionata

Ridefinire la regione computazionale corrente in base alle caratteristiche della carta raster elevation.dem

(114)

114

•• Esportazione di una carta vettoriale di GRASS in un altro formato

roads.dbf roads.prj roads.shp roads.shx

Selezionare roads

(Digitare da tastiera)

(115)

•• Esportazione di una carta vettoriale come un file di archivio

(116)

116

(117)

•• Copia di una carta

Eseguire una copia di streams con

Il nome di una carta vettoriale deve iniziare con una lettera e non deve contenere caratteri speciali (incluso il punto)

(118)

118

•• Ridenominazione di una carta

(119)

Struttura di una carta vettoriale

……..

……

x,y x,y …..

3

x,y x,y …..

5

………..

Nome E 33

x,y x,y ….. 5 1

………..

12 x,y x,y ….. 4

2

………..

Nome C 28

x,y x,y ….. 3 4

………..

Nome B 215

x,y x,y ….. 2 4

Nome A ……….

1 33 x,y x,y …..

1

………….

Attributo 2 Attributo 1

cat coordinate

cat

File degli attributi (table) File della geometria

Nome D

E’ possibile connettere ad uno stesso file della geometria più tavole degli attributi (tramite i cosiddetti ‘layer’)

(120)

Connessione ad un unico file della geometria di due tavole degli attributi

(121)

•• Gestione dei colori

Si selezioni roads_copia

(122)

122

(123)

1 red 3 0:50:255 4 brown

(124)

124

cancellare

random

(125)

•• Gestione e modifica della tavola degli attributi

La tavola degli attributi associata ad una carta vettoriale ha (di norma) lo stesso nome della carta.

La copia di una carta comporta anche la copia della tavola degli attributi.

(126)

126

SELECT columns FROM table [WHERE condition]

SQL = Structured Query Language

••• Visualizzazione selettiva del contenuto di una tavola degli attributi (mediante l’utilizzo del comando SELECT del linguaggio SQL)

L’ambiente Browse data

(127)

SELECT * FROM roads_copia WHERE cat > 2

Visualizzare il numero di categoria e le etichette descrittive dei records con valore di categoria superiore a 2

(128)

SELECT label FROM roads_copia WHERE cat > 2 and label LIKE '%surface%' 128

Visualizzare le etichette descrittive dei records con valore di categoria superiore a 2 e con etichetta descrittiva contenente la stringa “surface”

(129)

(130)

130

Si selezioni roads_copia

Modifica della tavola degli attributi

(131)

Clic con il tasto destro

(132)

132

••• Modifica di un record

Clic con il tasto sinistro

strada interstatale

(133)

(134)

134

••• Inserimento di un nuovo record

(135)

••• Cancellazione dei records

Tasto ctrl della tastiera e tasto sinistro del mouse

(136)

136

(137)

••• Cancellazione dell’intero contenuto della tabella

Non viene cancellata la tavola, ma solo il contenuto

(138)

138

Effettuare una copia della carta roads e denominarla roads_copia

(139)

••• Selezione di tutti i records

••• Deselezione di tutti i records

(140)

140

••• Evidenziazione nella carta di elementi selezionati nella tavola

(141)

••• Evidenziazione nella carta di elementi selezionati e ridimensionamento dell’immagine

(142)

142

••• Costruzione di una carta contenente elementi estratti dalla carta selezionata

Tasto ctrl della tastiera e tasto sinistro del mouse

Costruzione di una carta contenente gli elementi di categoria 2 e 5 di roads

(143)

Si visualizzino le categorie

(144)

144

••• Cancellazione dalla carta (file della geometria) di elementi selezionati nella tavola degli attributi

Cancellazione dalla carta roads_copia degli elementi di categoria 4

(145)

(146)

146

••• Ricarica e rivisualizzazione della tavola

(147)

Esercizio di verifica

1) Costruire una nuova carta vettoriale, denominata soils_sel, che contiene le categorie 2,12 e 48 della carta soils.

2) Costruire la tavola dei colori assegnando alle aree delle tre categorie rispettivamente i colori giallo, verde e rosso.

3) Visualizzare la carta nel Map Display con i colori assegnati, con i centroidi e con i valori di categoria in nero.

Caricare la carta vettoriale soils

(148)

148

Visualizzare la tavola degli attributi

(149)

1) Creare la nuova carta soils_sel (2,12,48)

(150)

150

2) Creazione della tavola dei colori

della carta soils_sel (giallo,verde,rosso)

(151)

(152)

152

3) Visualizzazione della carta soils_sel con i colori assegnati, con i centroidi e con i valori di categoria in nero.

(153)

(154)

154

(155)

I files degli attributi sono salvati in un Database Management System (DBMS)

GRASS DBMI (driver) DBMS

Gli interscambi fra GRASS e il DBMS avvengono attraverso un Database Management Interface (DBMI) (driver)

DBMS e relativi DBMI disponibili in GRASS SQLite (sqlite)

DBF (dbf)

PostgreSQL (pg) UnixODBC (odbc) OGR (ogr)

MySQL (mysql)

(156)

156

L’ambiente Manage table

Eseguire una copia di roads con il nome roads_copia

••• Aggiunta, ridenominazione e cancellazione di una colonna

(157)

Aggiunta di una colonna

(158)

158

(159)

Ridenominazione di una colonna

(160)

160

Cancellazione di una colonna

(161)

L’ambiente Manage layers

••• Inserimento, modifica e cancellazione di layers Inserimento di layers

(162)

162

(163)

(164)

164

(165)

Rimozione dei layers

(166)

166

(167)

Modifica dei layers

(168)

168

•• Editing delle carte vettoriali

Selezionare roads_copia

Vector Digitizer (GRASS7.0 per Windows) Manuale pratico introduttivo

http://www.cler.unipr.it/Didattica/vector digitizer 7.0 agosto2016.zip

(169)

•• Ricostruzione della topologia di una carta

(170)

170

•• Visualizzazione delle caratteristiche di base di una carta

(171)

I tasti funzionali del Map Display

• Visualizzazione nel Map Display del contenuto del Layer Manager

Si carichi la carta raster elevation.dem

Si rimuovano le carte presenti nel Layer Manager

Disattivare

(172)

172

• Ricostruzione e ridisegno delle immagini nel Map Display

• Cancellazione del contenuto del Map Display

• Attivazione del puntatore

(173)

• Interrogazione interattiva di carte

Clic con il tasto sinistro in un punto della carta

(174)

174

Si carichi la carta geology

Clic con il tasto sinistro in corrispondenza di una linea

Si selezioni la carta vettoriale roads

Clic con il tasto sinistro in un punto della carta

(175)

Si inseriscano (se non già presenti) le carte raster elevation.dem e geology e la carta vettoriale roads (nell’ordine).

Si selezionino le tre carte contemporaneamente (clic sulla prima carta, premere il tasto maiuscole e clic sull’ultima carta).

(176)

176

Clic con il tasto sinistro in corrispondenza di una linea

Uscita dalla funzione

(177)

• Spostamento dell’immagine

1) Clic con il tasto sinistro in un punto dell’immagine e trascinamento

2) Posizionamento in un punto dell’immagine e clic sul tasto sinistro (o sulla rotellina)

(178)

178

• Ingrandimento dell’immagine

1) Tracciamento di un rettangolo con il tasto sinistro del mouse all’interno del Map Display 2) Clic con il tasto sinistro del mouse in un punto dell’immagine

(ingrandimento progressivo del 30%)

3) Rotazione in avanti della rotellina del mouse (all’indietro si ha riduzione)

(179)

• Riduzione dell’immagine

1) Tracciamento di un rettangolo con il tasto sinistro del mouse all’interno del Map Display 2) Clic con il tasto sinistro del mouse in un punto dell’immagine

(riduzione progressiva del 30%)

3) Rotazione all’indietro della rotellina del mouse (in avanti si ha ingrandimento)

(180)

180

• Visualizzazione alle dimensioni della carta selezionata

La stessa funzione è disponibile nel pannello delle opzioni già sperimentato in precedenza

(181)

Si selezioni geology nel

Layer Manager e si clicchi il tasto

Si selezioni roads nel

Layer Manager e si clicchi il tasto

(182)

• Visualizzazione alle dimensioni della regione computazionale corrente

Si verifichino le caratteristiche della regione computazionale corrente

(183)

Si selezioni elevation.dem

Si ingrandisca una porzione della carta (con )

(184)

184

• Ritorno alla visualizzazione precedente

(185)

• Modifica dell’area di visualizzazione e della regione computazionale corrente

(186)

186

Regione di default

Regione definita al momento della creazione della Location

4928010

4913700

609000 589980

19020 14310

•• Dimensionamento dell’immagine alle dimensioni della regione di default

Res. 30x30

(187)

Ingrandire una porzione dell’immagine

(188)

188

La regione computazionale non viene modificata

(189)

•• Dimensionamento dell’immagine alle dimensioni di una regione salvata in un file

(190)

•• Impostazione della regione computazionale all’estensione attuale del display

Regione computazionale attuale

(191)

La regione corrente rimane attiva fino a quando non viene modificata

(192)

192

•• Impostazione interattiva della regione computazionale

Si imposti la regione computazionale alle dimensioni della carta

Si imposti la visualizzazione alle dimensioni della carta

(193)

Tasto sinistro

(194)

194

•• Impostazione della regione computazionale tramite le informazioni contenute in un file

(195)

•• Salvataggio in un file delle dimensioni dell’immagine corrente

(196)

196

•• Salvataggio in un file delle caratteristiche della regione corrente

Si imposti una nuova regione computazionale

(197)

• Analisi delle carte

Si visualizzino elevation.dem e il vettoriale roads

Si definiscano la regione computazionale e l’area di visualizzazione alle caratteristiche di elevation.dem

(198)

198

•• Misura di distanze

Click tasto sinistro

rilascio tasto sinistro

N

(199)

(200)

200

•• Misura di un area

Click tasto sinistro rilascio tasto sinistro

Click tasto sinistro