Lez. 1 - Corso di Modelli e GIS per l'ambiente

Universita` degli Studi della BasilicataDipartimento di Ingegneria e Fisica dell'Ambiente (DIFA)

Introduzione a GRASS GIS

Ing. Margherita Di Leo

IntroduzioneCos'e` GRASS GIS?

●GRASS e` l'acronimo di Geographic Resources Analysis Support System. URL: http://grass.fbk.eu/

●Si tratta di un Geographical Information System (GIS), rilasciato come software libero, ovvero sotto la licenza GNU GPL.

●Piu` di 400 moduli a disposizione per la gestione, elaborazione, modellazione spaziale e visualizzazione di dati geografici.

●Add-ons (moduli scritti dagli utenti).

http://grass.fbk.eu/

GRASS GIS● Sviluppato dal 1984 al USArmy CERL come sistema

di supporto alla gestione territoriale, evolutosi poi in GIS.

● Dal 1999 e` sviluppato da un team internazionale e rilasciato sotto licenza GPL.

● Portabilita`: su tutti i piu` comuni sistemi operativi.

● Interoperabilita` con altri software: GDAL, Qgis, Sqlite, PostgreSQL, PostGIS, R ecc..

● Supporto agli utenti mediante una infrastruttura web-based (SVN con la possibilita` di consultare il codice online, bug report, manuali per utenti e sviluppatori, wiki, IRC).

GRASS GISFunzionalita` di GRASS per:

● Raster: map algebra, analisi DEM, analisi idrologica, buffer, esposizione alla radiazione solare, statistiche ecc..;

● Vettoriali: buffer, overlay, analisi delle reti, ecc..;

● Immagini: rettifica, analisi multispettrali, riclassificazione, ecc..;

● Database: gestione degli attributi, SQL;

● Trasformazioni: riproiezioni, conversioni raster-vettoriali e viceversa, interpolazioni, approssimazioni;

● Visualizzazione: display 2D, visualizzazione 3D, generazione di mappe ps;

● WMS: web map service.

Software liberoCosa significa software libero?Il principio ispiratore e` che nessuno abbia restrizioni nell'uso del software. R. Stallman nel 1989 defini` la General Public Licence per il progetto GNU.Un software libero garantisce le seguenti 4 liberta` fondamentali:

# 0: Libertà di eseguire il programma per qualsiasi scopo.

# 1: Libertà di studiare il programma e modificarlo.

# 2: Libertà di ridistribuire copie del programma in modo da aiutare il prossimo.

# 3: Libertà di migliorare il programma e di distribuirne pubblicamente i miglioramenti, in modo tale che tutta la comunità ne tragga beneficio.

Quindi dire “open source”=codice aperto, o dire “free”=gratuito non e` abbastanza per la corretta definizione di software libero.

Download

● Dove posso scaricare GRASS?

http://grass.osgeo.org/download/

GRASS GIS e` disponibile per GNU/Linux, Mac e Windows.

● Altre risorse (estensioni degli utenti):

http://grass.osgeo.org/wiki/GRASS_AddOns

http://grass.osgeo.org/download/

Aiuto?!● Dove posso trovare supporto?

Gli strumenti di supporto agli utenti sono prevalentemente web-based. Uno strumento e` la mailing list (ML):

http://lists.osgeo.org/mailman/listinfo/grass-user

In italiano:

http://listserv.unipr.it/mailman/listinfo/grass-italia

● Come si fa?

● Prima di porre una domanda, cercare negli archivi tramite parole chiave, per vedere se e` gia` stata data una risposta al proprio quesito.

● In caso contrario, iscriversi alla ML e porre la domanda, indicando sempre la versione di GRASS che si sta usando e il proprio sistema operativo.

http://lists.osgeo.org/mailman/listinfo/grass-user

http://listserv.unipr.it/mailman/listinfo/grass-italia

Aiuto?!

● Il manuale online:http://grass.osgeo.org/gdp/manuals.php

● Il wiki:http://grass.osgeo.org/wiki/

● Il trac per i bug:http://trac.osgeo.org/grass

● La chat IRC:server: freenode; channel: #grass

http://grass.osgeo.org/gdp/manuals.php

http://grass.osgeo.org/wiki/

http://trac.osgeo.org/grass

La gestione dei dati● GRASS data:

E` la cartella contenente le location.

● Location:

Contiene i mapset.

● Mapset:

Contiene le mappe e i dati.

● Ogni LOCATION e` definita da una proiezione, e puo` contenere uno o piu` MAPSET. Ogni location contiene sempre un mapset speciale, denominato PERMANENT, che serve per conservare la cartografia di base.

GRASS DATA SET GRASSDATA

MAPSET

UTM33WGS84 UTM33ED50Gauss-

BoagaRoma40FusoEst

PERMANENT PERMANENT PERMANENT

USER1 USER2 USER1 USER1

La gestione dei dati

LOCATION

I comandiI comandi di GRASS hanno normalmente un prefisso che caratterizza la classe della funzione che espletano.

● g.: general – gestione generale dei dati;

● d.: display – output grafico;

● r.: raster – processing dei dati raster;

● v.: vector – processing dei dati vettoriali;

● i.: imagery – processing di immagini;

● db.: database – gestione dei database;

● r3.: voxel – processing di raster 3D;

● ps.: postscript – creazione di mappe in formato postscript.

La regione

Tre tipi di regione:● La regione computazionale: estensione e

risoluzione sulla quale vengono effettuate tutte le operazioni.

● La regione del raster: estensione e risoluzione proprie della mappa raster.

● La regione di visualizzazione: estensione del display per la visualizzazione delle mappe.

Raster: la maschera● E` possibile ridurre la zona del calcolo, oltre

che impostando la regione, utilizzando un maschera. Questa viene impostata e rimossa con il comando r.mask.

● Nuova maschera:r.mask in=nome_file

r.mask in=nome_file maskcats=valori

● Rimozione:r.mask -r

Raster: import/export● Importare un raster:

r.in.gdal in=file_gdal out=nome_file

r.in.ascii in=file_ascii out=nome_file

● Esportare un raster:r.out.gdal in=nome_file out=file_gdal

r.out.ascii in=nome_file out=file_ascii

r.out.png in=nome_file out=file_png

r.out.pov in=nome_file tga=file_pov

Raster: import/export● Importare un raster:

r.in.gdal in=file_gdal out=nome_file

r.in.ascii in=file_ascii out=nome_file

● Esportare un raster:r.out.gdal in=nome_file out=file_gdal

r.out.ascii in=nome_file out=file_ascii

r.out.png in=nome_file out=file_png

Cosa significa?

La libreria GDAL

● La Geospatial Data Abstraction Library o GDAL è una libreria Open Source per leggere e scrivere numerosi formati di dati geografici, rilasciata dalla Open Source Geospatial Foundation (OSGeo). Tale libreria e` utilizzata da GRASS, Qgis, ESRI, Google Earth e numerosi altri software.

● Formati supportati da GDAL: http://www.gdal.org/formats_list.html

● OGR fa parte di GDAL e gestisce i formati vettoriali: ESRI Shapefile, ESRI ArcSDE, MapInfo (tab and mid/mif), GML, KML, PostGIS, Oracle Spatial, ...

Raster: analisi

● Riclassificazione: r.resample,r.resample.rst, r.resample.interp, r.average, r.category, r.rescale;

● Report e statistiche: r.statistics, r.univar, r.report, r.stats;

● Analisi idrologica: r.basins.fill, r.water.outlet, r.watershed, r.terraflow, r.lake;

● Analisi di paesaggio: r.li, r.viewshed, r.los;

● Map algebra: r.mapcalc, r.mapcalculator;

● Energia: r.sunmask, r.sun;

● Interpolazione: r.surf.contour, r.bilinear, v.surf.rst, v.surf.idw.

Vettoriali: introduzione● Vettoriale topologico.

● Supporto a diversi database (SQLite, PostgreSQL, MySQL, DBF, ODBC) per la gestione degli attributi.

● Tipologie di dati supportati● Point

● Centroid

● Line

● Boundary

● Area (Boundaries + Centroid)

● Face (3D Area)

● Kernel (3D Centroid)

● Volumes (Faces + Kernel)

Immagine by M. Neteler CC-BY-SA

Vettoriali: import/export● Importare un vettoriale:

v.in.ogr dsn=file_ogr out=nome_file

v.in.ascii dsn=file_ascii out=nome_file

v.in.db table=tabella x=col x y=col y out=nome_file

v.in.gpsbabel in=file_gpx format=GPX out=nome_file

● Esportare un vettoriale:

v.out.ogr in=nome_file dsn=file_ogr

v.out.ascii in=nome_file output=file_ascii

v.out.gpsbabel in=nome_file output=file_gpx

v.out.svg in=nome_file tga=file_svg

Vettoriali: analisi

● Intersezione e selezione: v.overlay, v.select, v.extract, v.db.select.

● Report e statistiche: v.qcount, v.sample, v.normal, v.univar, v.distance.

● Lidar: v.outlier, v.lidar.

● Operazioni su geometrie: v.buffer, v.parallel, v.generalize, v.segment, v.split, v.voronoy.

● Analisi di reti: v.net.

● Interpolazione: v.kernel, v.surf.rst, v.surf.idw, v.surf.bspline.

● Operazioni alfanumeriche: db., v.db.

Il dataset di esempio (North Carolina, USA)

Immagine by Markus Neteler CC-BY-SA

Raster, vector and satellite data# Vector data include administrative boundaries, census data, zipcodes, firestations, hospitals, roads and railroads, public schools and colleges, bus routes, points of interest, precipitation, hydrography maps, geodetic points, soils and geological maps.

# Raster data include elevation (NED 3arc-sec, SRTM-V1 30m, lidar derived DEMs at 1m and 6m), slope, aspect, watershed basins, geology, and landuse. The resolution of raster maps is 500m, 30m, 10m, and 1m.

# Imagery data include 1m resolution orthophoto, several LANDSAT-TM5/7 scenes and a MODIS daily Land Surface Temperature (LST) time series.

# Also multiple-return lidar data are included

Interfaccia utente (GUI)

Percorso GRASS data set

Location

Mapset

Avvio

Map Display

Layer Manager

TerminalMap Layers

Command console

Search module

Interfaccia utente (GUI)

Python shell

Layer Manager

Interfaccia utente (GUI)

Visualizzare la regione corrente

g.region -p

Visualizzare un rasterAdd raster map layer

Visualizzare un rasterZoom to selected map

Strumenti di visualizzazione

Add new vector layer

Show attribute table Display mapQuery Zoom Analyze map

Estrazione del profiloAnalyze map

Estrazione del profiloProfile surface map

Estrazione del profilo

Draw transect in map display window to profile

Estrazione del profiloSave profile data to CSV file

Impostare la regione

g.region -ap rast=elevation@PERMANENT

Pendenza e esposizione