GRASS 6 - laboratorio di geomaticageomatica.como.polimi.it/corsi/sw_gis/grass64_introduzione.pdf ·...

Marco NegrettiPolitecnico di Milano

e-mail: [email protected]://geomatica.como.polimi.it

GRASS 6.41. introduzione

13/12/2013

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indice

introduzione struttura dell'archivio utilizzare GRASS con i dati demo di Spearfish gestione dell'archivio visualizzare carte raster e vettoriali tabella degli attributi dei dati vettoriali definire i colori per le carte raster e vettoriali il workspace navigare e interrogare la cartografia legenda e barra di scala stampa

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introduzione

GRASS

Geographic Resources Analysis Support System

E' un Sistema Informativo Geografico (GIS) utilizzato per la gestione, l'elaborazione, il modellamento spaziale e la visualizzazione di dati geografici✔ http://grass.osgeo.org/

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introduzione

GRASS è un software libero/open source rilasciato con licenza GNU General Public License (GPL) >= V2✔ http://www.gnu.org/licenses/gpl.html

Può essere utilizzato, modificato e ridistribuito rispettando i termini della licenza GNU GPL

Originariamente scritto, sviluppato, gestito e diffuso dall'U.S. Army Construction Engineering Research Laboratories (USA-CERL, 1982-1995), sezione dell'US Army Corp of Engineers, come strumento per la gestione del territorio e la pianificazione ambientale per scopi militari

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introduzione

E' diventato rapidamente un potente strumento in un ampio campo di applicazioni in molte differenti aree della ricerca scientifica

GRASS è attualmente utilizzato in tutto il mondo in ambienti accademici e commerciali, in molti settori governativi, che includono NASA, NOAA, USDA, DLR, CSIRO, il National Park Service, l' U.S. Census Bureau, USGS, e in molte compagnie di consulenza ambientale

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introduzione

GRASS è sviluppato da una rete mondiale di operatori che continuano a rilasciare con regolarità nuove versioni

Include centinaia di moduli per elaborare dati (2D e 3D) raster, vettoriali e immagini multispettrali, restituire carte ed immagini sul monitor e su carta, immagazzinare dati con connessioni a diversi DBMS (PostgreSQL, ed altri tramite ODBC)

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introduzione

Il codice sorgente di GRASS è scritto in ANSI-C ed è POSIX compliant. Questo permette di utilizzarlo sulla maggior parte dei sistemi UNIX, incluso Linux, su MacOX e su MS-Windows

GRASS è un progetto dell'Open Source Geospatial Foundation✔ http://www.osgeo.org/

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introduzione

Il team di sviluppo di GRASS rende disponibili diverse versioni del sw:✔ GRASS 6.4.x è la nuova versione stabile

✔ GRASS 6.5 è la versione di sviluppo di GRASS 6, consigliata per gli sviluppatori, meno per la produzione

✔ GRASS 7 è la nuova versione di GRASS, in fase di sviluppo

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introduzione - download

E' possibile scaricare i file sorgenti e poi compilarli

Oppure utilizzare uno dei pacchetti precompilati della versione 6.4✔ Arch Linux, Debian, Fedora, Gentoo, Linux Mint,

Mageia, OpenSUSE, RedHat Enterprise Linux, Ubuntu

✔ MacOSX, Windows

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

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introduzione - download

In alternativa all'installazione, per iniziare, sono a disposizione versioni su live DVD e Virtual Machine:✔ OSGEO Live GIS Disc

✔ Italian GRASS Virtual Machine(Università di Trento)

✔ VigerGIS(Laboratorio di Geomatica - Politecnico di Milano)

✔ ...

http://grass.osgeo.org/download/software/live-cdrom/

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introduzione - i moduli di GRASS

GRASS è organizzato in moduli (comandi) Ad ogni modulo corrisponde una determinata

funzione E' possibile utilizzare i moduli mediante

✔ interfaccia grafica (GUI)

✔ direttamente da linea di comando

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Per usare un comando di GRASS: cercarlo nei menu della GUI

help del comando

nome del comando

definizione dei parametri di esecuzione

linea di comando che sarà eseguita premendo sul tasto

run

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Per usare un comando di GRASS: da linea di comando, nella scheda “command

console”:✔ indicare il nome del comando e

invio per aprire direttamente la finestra senza cercare nei menu

✔ specificare direttamente le opzioni per eseguire il comando senzautilizzare la GUI– dalla command console– dalla shell

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Il campo di azione di un modulo è identificato dalla stringa a sinistra del punto:✔ g.xxxx => generali - es: g.region

✔ r.xxxx => per i raster - es: r.mapcalc, r.buffer

✔ r3.xxxx => per i raster 3D - es: r3.mapcalc

✔ v.xxxx => per i vettoriali - es: v.buffer

✔ i.xxxx => per le immagini - es: i.fft

✔ d.xxxx => di visualizzazione - es: d.rast, d.vect

✔ db.xxxx => per la connessione ai DB - es: db.connect

✔ ps.xxxx => per la stampa - es: ps.map

✔ m.xxxx => comandi vari (misellaneous) - es: m.proj

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introduzione - manuali GRASS è ben documentato I manuali delle varie versioni sono on-line:

✔ http://grass.osgeo.org/documentation/manuals/

Per la versione 6.4, utilizzata come riferimento:✔ http://grass.osgeo.org/grass64/manuals/index.html

Ad ogni comando corrisponde una pagina, ad esempio, per il comando d.rast:✔ http://grass.osgeo.org/grass64/manuals/d.rast.html

che più semplicemente, in questa dispensa sarà indicata come:✔ http://path_to_man/d.rast.html

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struttura dell'archivio

L'organizzazione dei dati di GRASS è di tipo gerarchico ed è stata pensata per gestire in modo efficiente l'accesso multiutente ai dati e la loro condivisione

I dati di GRASS sono contenuti tutti all'interno di una directory, GISDBASE, che deve essere creata prima di utilizzare GRASS

/home/GRASSDB/GISDBASE

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All'interno della GISDBASE i dati sono organizzati in directory chiamate LOCATION✔ ogni location contiene dati omogenei dal punto di

vista del sistema di riferimento e dell'estensione geografica


COMO GENOVA MODENALOCATION

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In ogni LOCATION ci sono una o più directory chiamate MAPSET

I mapset sono le aree di lavoro degli utenti che accedono ai dati della location✔ ad ogni mapset corrisponde un utente


COMO GENOVA MODENALOCATION

PERMANENT utente01 utente02MAPSET

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Accesso ai dati di un mapset✔ l'accesso in lettura/scrittura ai dati di un mapset è

consentito solo al proprietario del mapset

✔ per default ogni utente ha accesso in lettura ai mapset degli altri utenti

Mapset PERMANENT✔ viene creato da GRASS quando si crea la location

✔ sono definite le proprietà della location, valide per tutti gli altri mapset della location– sistema di riferimento, estensione, risoluzione...

✔ contiene i dati comuni da condividere con tutti gli utenti della location

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struttura dell'archivio - dati raster

I dati raster sono memorizzati in una matrice numerica di N righe per M colonne i cui elementi rappresentano ciascuno una porzione di forma rettangolare di territorio

Ogni matrice contiene N x M valori numerici, ciascuno per ogni cella, che descrivono la corrispondente porzione di territorio

Si possono utilizzare matrici di valori interi e in virgola mobile

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I dati di ogni carta raster sono distribuiti su più file residenti in sottodirectory tematiche del mapset

COMOLOCATION


catscolrcell_misccell cellhdfcell histDATI

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Esempio✔ gisdbase: GRASSDB

✔ location: spearfish60

✔ mapset: user1

✔ carta raster: elevation.dem

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directory cell - fcell✔ matrice numerica in formato binario con i dati della

carta– cell => valori interi– fcell => valori in virgola mobile

directory cellhd✔ file di testo con l’intestazione (header)

directory cell_misc✔ ad ogni raster corrisponde una directory con 2 file:

– range: definisce massimo e minimo valore della carta raster

– null: definisce le celle a valore nullo

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directory cats✔ contiene il file con l'elenco

delle categorie, corredate eventualmente da una descrizione

directory colr/colr2✔ Contiene il file con la tavola dei

colori definiti nel formato RGB:cat:r:g:b

directory hist✔ Contiene il file con

le meta informazioni24

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struttura dell'archivio - dati vettoriali

Le carte vettoriali sono contenute all'interno della directory vector✔ ad ogni carta vettoriale corrisponde una directory

all'interno della quale ci sono i file che definiscono le proprietà geometriche della carta

Gli attributi sono memorizzati per default in tabelle dbf all'interno della directory dbf

COMOLOCATION


dbfvectorDATI

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Esempio✔ gisdbase: GRASSDB

✔ location: spearfish60

✔ mapset: user1

✔ carta vettoriale: roads

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file coor, cidx, topo✔ file binari con geometria, indici spaziali e topologia

file head✔ intestazione (header)

file dbln✔ tipo di connessione al database

file hist✔ meta informazioni

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Gli attributi della carta vettoriale sono:✔ in tabelle DBF, all'interno della directory dbf

✔ oppure è possibile utilizzare dei database esterni:– PostgreSQL– SQLite– MySQL– qualsiasi altro DB via ODBC

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utilizzare GRASS con i dati di demo spearfish

1. creare la directory principale (GISDBASE) dove si ritiene più opportuno

2. scaricare i dati demo spearfish_grass60data.tar.gz

http://grass.osgeo.org/download/sample-data/

3. decomprimere il file scaricato al punto 2 all'interno della GISDBASE creata al punto 1

➔ si così ottiene una location prontada utilizzare con GRASS

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utilizzare GRASS con i dati di demo spearfish E' possibile avviare GRASS scegliendo tra due

interfacce grafiche (GUI) diverse:✔ tcltk => GUI di default fino a GRASS 6

✔ wxpython => la nuova GUI di GRASS

per Linux, da linea di comando– grass64 -tcltk– grass64 -wxpython

per windows (dipende...)✔ Es. QGIS-OSGEO4W package:

In queste dispense si utilizzerà la nuova GUI wxpython

http://path_to_man/grass6.html

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Avviare GRASS e indicare GISDBASE, LOCATION eMAPSET:

GISDBASEdipende da dove si è estratta la location spearfish

LOCATIONscegliere spearfish60

MAPSETscegliere user1

avviare GRASS 31

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layer manager- proprietà layer- gestione dell'archivio- accesso ai comandi di GRASS- console

map displayfinestra di visualizzazione

http://path_to_man/wxGUI.html

La GUI wxpython:

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Il terminale:

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gestione dell'archivio

L'archivio di GRASS è complesso Nel menu "Manage maps and volumes" ci sono

i moduli per✔ copiare dati da un altro mapset o da quello corrente

✔ visualizzare i dati presenti nei mapset

✔ rinominare i dati del mapsert corrente

✔ cancellare i dati dal mapset corrente

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gestione dell'archivio - alcuni esempi

Copiare i seguenti dati dal mapset (g.copy) PERMANENT al mapset corrente user1:✔ road (vettoriale)✔ elevation.dem (raster)

Perché copiarli?✔ I dati in PERMANENT

sono accessibili solo in lettura✔ I dati nel mapset corrente sono accessibili in

lettura/scrittura

✔ per iniziare con qualcosa di semplice

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Vedere quali dati ci sono nell'archivio (g.list)✔ selezionare il/i tipo/i di dati che si vogliono

visualizzare– nell'esempio i dati raster e vettoriali 2D

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✔ nel mapsetuser1

✔ nel mapsetPERMENENT

Vedere quali dati ci sono nell'archivio

raster

vettoriali

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Provare da linea di comando a lanciare i seguenti comandi:✔ g.copy rast=slope@PERMANENT,slope

vect=railroads,railroads– copia slope e railroad dal mapset PERMANENT a quello

corrente✔ g.rename vect=railroads,ferrovie

rast=slope,pendenza– cambia i nomi, da railroads a ferrovie e da slope a

pendenza (lavora nel mapset corrente)✔ g.list type=vect,rast

– elenca i file vettoriali e raster a cui si ha accesso✔ g.remove rast=pendenza

– cancella dal mapset corrente il raster pendenza

http://path_to_man/g.copy.html - g.rename.html - g.remove.html - g.list.html

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visualizzare i dati - raster

selezionare elevation.dem

mapset

per aggiungere un layer di tipo raster

si ottiene l'elenco di tutte le carte raster del mapset corrente e di tutti quelli ai quali si ha accesso in lettura

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visualizzare i dati - raster

Per aggiornare il Map Display con i nuovi layer aggiunti nel Layer Manager

http://path_to_man/d.rast.html

Selezionare render per avere l'aggiornamento

automatico dei contenuti

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visualizzare i dati - vettoriali

si ottiene l'elenco di tutte le carte vettoriali del mapset corrente e di tutti quelli ai

quali si ha accesso in lettura

per aggiungere un layer di tipo vettoriale

selezionare roads

mapset

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visualizzare i dati - vettoriali

Per aggiornare il Map Display con i nuovi layer aggiunti nel Layer Manager

http://path_to_man/d.vect.html

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tabella degli attributi dei dati vettoriali

Ad ogni oggetto vettoriale sono associate delle informazioni => attributi

Gli attributi sono organizzati in tabelle La connessione tra dato vettoriale e tabella

degli attributi può essere gestita in diversi modi:✔ pg (PostgreSQL), odbc, mysql, ogr, dbf, sqlite

Ad ogni riga della tabella corrisponde un oggetto geometrico e viceversa

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Per default GRASS utilizza il driver dbf:✔ gli attributi sono su file dbf

✔ questi file sono in $GISDBASE/$LOCATION_NAME/$MAPSET/dbf/– dove:

$GISDBASE è la "GIS data directory" indicata all'avvio di GRASS$LOCATION è la location corrente$MAPSET è il mapset corrente

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Per gestire la connessione alle tabelle degli attributi dei dati vettoriali:✔ per tutti i dati del mapset corrente

– “manage databases”

✔ per una determinata carta vettoriale– “vector database connections”

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Visualizzare i parametri della connessione corrente

– db.connect

http://path_to_man/db.connect.html

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Per modificare la struttura di una tabella, visualizzarne e modificarne il contenuto è possibile:➢ utilizzare il tasto "show attribute table"

nel layer manager– modalità accessibile solo dalla GUI

➢ utilizzare i comandi db.xxxx, v.db.xxxx– questi comandi sono sempre accessibili, da GUI e da

linea di comando

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Dal layer manager, selezionare il vettoriale di interesse (es. roads) e click sul tasto "show attribute table" per visualizzare la tabella

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Visualizzare i dati contenuti nella tabella

doppio click su una riga per evidenziare sul map display

l'elemento vettoriale corrispondente

definizione di query per visualizzare dati parziali

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Per modificare i dati contenuti nella tabella

tasto dx per modificare il valore dell'attributo selezionato,

cancellare righe, inserirne di nuove...

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Modificare i dati contenuti nella tabella nel seguente modo✔ 1 => "autostrade federali"

✔ 2 => "autostrade principali"

✔ 3 => "autostrade secondarie"

✔ 4 => "strade principali"

✔ 5 => "strade secondarie"

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Tabella aggiornata:

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Visualizzazione ed editing della struttura

per cancellare una colonna: tasto dx, poi nel menu drop column

per aggiungere una colonna:definire nome e tipo nei rispettivi campi

per rinominare una colonna:indicare la colonna da rinominare con il nuovo nome

es. rinominare label come classe

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definire i colori

Definizione dei colori✔ i colori sono definiti utilizzando la codifica RGB

(Red, Green, Blue)– per definire un qualsiasi colore si assegna a ciascuna

delle tre componenti un valore compreso tra 0 e 255, dove zero indica assenza del colore e 255 intensità massima

– il colore sarà definito dalla combinazione delle tre componenti fondamentali

– Ad esempio:– R=0, G=255, B=0 => verde– R=255, G=255, B=0 => giallo– R=127, G=127, B=127 => grigio– R=127, G=0, B=127 => magenta– R=0, G=0, B=0 => nero– R=255, G=255, B=255 => bianco

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definire i colori per una carta raster

Per associare i colori ad una carta raster è necessario stabilire una relazione tra valori numerici del raster e colori

Questa relazione è definita in un file di testo (directory colr/colr2 del mapset) che chiameremo "tabella dei colori"

Per costruire la tabella dei colori si può utilizzare strumento “Color rules”

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Si possono definire degli intervalli di valori e associare i colori agli estremi di questi intervalli

– carta elevation.dem– i colori per i valori

intermedi sono calcolati da GRASS interpolando i tre valori RGB associati agli intervalli

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Es. eliminare l'intervallo 1400 m per definire una nuova scala di colori senza l'arancione

– il tasto preview permette di vedere una anteprima con la nuova tabella dei colori applicata al dato

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Si può definire un colore per ogni valore diverso del raster

– carta owner(mapset PERMANENT)

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Esempio, modificare i colori di owner:✔ 1 => 144,238,144 e 2 => 255,192,203

– in questo caso non può essere modificato il file in colr del mapset PERMANENT

– viene quindi creato un file in colr2 nel mapset corrente (user1)

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In alternativa, utilizzare direttamente r.colors per avere accesso a tutte le funzionalità del comando

http://path_to_man/r.colors.html

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definire i colori per una carta vettoriale

Es. layer rstrct_areas (mapset PERMANENT)✔ aggiungere il layer nel

layer manager

✔ aprire la scheda delle proprietà del layer(tasto dx sul nomedel layer, properties)

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Definire✔ colore bordo: 160 32 240

✔ colore area: 173 216 230


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Se si vogliono definire colori diversi per i diversi elementi di una stessa carta è necessario creare una nuova colonna nella tabella degli attributi che contenga i valori RGB da associare agli elementivettoriali

✔ creare il nuovo attributo GRASSRGB

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Definire le regole per la costruzione della tabella dei colori con lo strumento “Color rules”

Es. per il layer roads definire i seguenti colori in funzione dell'attributo cat✔ 0 => 0,0,0✔ 1 => 255,0,0✔ 2 => 0,255,0✔ 3 => 255,165,0✔ 4 => 30,144,255✔ 5 => 173,216,230

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I nuovi colori del layer roads✔ i nuovi colori sono memorizzati come attributo del

layer vettoriale

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Per visualizzare sul map display il layer con i colori così definiti, modificare le proprietà del layer:


✔ tasto destro sul nome del layer, selezionare properties

✔ indicare di utilizzare la colonna RGB (per default GRASSRGB) per colorare il vettoriale

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In alternativa, utilizzare direttamente v.colors per avere accesso a tutte le funzionalità del comando

http://path_to_man/v.colors.html

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il Workspace

L'elenco dei layer aggiunti nel layer manager, con le proprietà di visualizzazione associate, può essere salvato in un file e utilizzato in una successiva sessione di lavoro✔ file con estensione gxw

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navigare la cartografia

✔ cancellare il display

✔ puntatore

✔ pan

✔ zoom in

✔ zoom out

✔ ritorna allo zoom precedente

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interrogare la cartografia

Selezionare i layer che si vogliono interrogare✔ roads e elevation.dem

✔ tasto CTRL perfare la selezione multipla

Click sul tasto di interrogazione

Click sul punto della carta da interrogare

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interrogare la cartografia

raster: comandoe risultato

vettoriale: comandoe risultato

http://path_to_man/r.what.html http://path_to_man/v.what.html

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legenda e barra di scala

Per aggiungere dei contenuti descrittivi sovrapposti alla cartografia visualizzata✔ tasto “add map elements”

Quindi selezionare l'oggetto che si vuole aggiungere✔ barra di scala e punti cardinali

✔ legenda

✔ testo

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✔ barra di scala e freccia dei punti cardinali

http://path_to_man/d.barscale.html

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✔ legenda

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✔ legenda

http://path_to_man/d.legend.html

Definire la posizione utilizzando l'opzione at o direttamente sul map display cliccando su set size and position

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Risultato

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impostazioni pagina

stampa dello schermo

Nel Map Display, utilizzare il tasto“print display”

anteprima

stampa

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link utili

Home page GRASS:✔ http://grass.osgeo.org

Home page GRASS Italia:✔ http://grass-italia.como.polimi.it/

Tutorial on-line dell'Università di Trento:✔ http://www.ing.unitn.it/~grass/docs/tutorial_642/

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http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

Versione utilizzata come riferimento nelle dispense:GRASS 6.4.3

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