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Introduzione ai GIS Liberi


QuantumGIS

Indice


Presentazione della GUI

Gestione dati raster e vettoriali

Operazioni cartografiche di base

Gestione dei plugins

Digitalizzazione

Produzione cartografica

QuantumGIS


QuantumGIS (QGIS) è un sistema GIS standalone user-friendly (progetto ufficiale di OSGeo), rilasciato in licenza GPL


Fornisce un numero sempre crescente di funzionalità (visualizzazione, editing, geoprocessing..), attraverso routine interne e plugins


Rapresenta anche una completa piattaforma di sviluppo per appplicazioni GIS, grazie al binding diretto a python


Sul sito del progetto è disponibile un completo manuale utente, relativo alla versione 1.4

Principali funzionalità (1/2)


Visualizzazione dati geografici:

  • Raster (via GDAL)
  • Vettoriali (via OGR)
  • DBMS spaziali (PostGIS, MySQL, Oracle spatial, spatialite)
  • Servizi WEB (WMS/WFS)

Composizione di mappe:

  • riproiezione on-the-fly di dati vettoriali
  • editing/visualizzazione attributi
  • gestione della simbologia
  • map composer

Principali funzionalità (2/2)


Creazione, editing ed esportazione dati georiferiti

  • tool di digitalizzazione basato su layer OGR o vettoriali GRASS
  • creazione di vettoriali SHP o GRASS
  • gestione layer PostGIS e OpenStreetMap
  • georeferenziatore raster
  • gestione dispositivi e dati GPS

Geoprocessing

  • analisi dati vettoriali via fTools plugin
  • strumenti di analisi di GRASS

Presentazione della GUI (1/2)


QGIS presenta un’interfaccia grafica estremamente pulita, e al contempo completamente personalizzabile


È possibile individuare le seguenti aree specifiche della GUI:


  • barra dei menu, con cui è possibile accedere a tutte le funzionalità di QuantumGIS
  • barre degli strumenti (tutte trascinabili, orientabili nelle due direzioni, e nascondibili)
  • area della mappa: la parte dello schermo destinata al rendering dei dati geografici
  • pannello laterale, destinato a contenere alcuni importanti sottopannelli (lista dei layer, cattura coordinate, reference map…)
  • barra di stato, che visualizza alcune importanti informazioni durante l’uso del SW

Presentazione della GUI (2/2)


Barre degli strumenti disponibili:

  • Gestione file (apertura/salvataggio progetti e funzionalità di stampa)
  • Gestione layers
  • Navigazione mappa (zoom, pan, …)
  • Attributi (selezione/interrovazione strati informativi)
  • Editing base ed editing avanzato
  • Plugins
  • Strumenti GRASS

Pannelli disponibili:

  • Lista layers
  • Reference Map
  • Cattura coordinate
  • Annulla/Ripristina operazioni

Presentazione della GUI (3/3)


Gestione dei progetti


Nella terminologia di QGIS per progetto si intende lo stato di una data sessione di lavoro


Il salvataggio dei dati di progetto avviene su file XML (estensione .qgs). Essendo un formato intellegibile è possibile modificare tale file anche con programmi esterni


All’interno di un progetto vengono salvati:

  • lista dei layer aggiunti
  • proprietà dei layer (stato, simbologia, …)
  • proiezione impostata sulla vista della mappa
  • extend della vista al momento del salvataggio

La gestione dei progetti avviene mediante il menu File (e la relativa barra degli strumenti)

Architettura estendibile


Il punto di forza di QuantumGIS consiste nella sua architettura estendibile, mediante un sistema di plugin


Esistono due tipi di plugins:


  • core plugins: fanno parte della distribuzione standard di QGIS e sono mantenuti direttamente dal gruppo di sviluppo. Possono essere scritti in C++ o Python
  • plugin esterni: sono implementati da gruppi esterni e distribuiti mediante repositories

Gestione dei plugin (1/2)


La gestione dei plugin avviene mediante due strumenti forniti da QGIS:


  • plugin manager: ( Plugins->Manage Plugins ) visualizza la lista dei plugin installati (core o esterni), e ne permette l’attivazione o la disattivazione
  • plugin installer: ( Plugins->Fetch Python Plugins ) permette la gestione di repositories esterni e l’installazione di plugin Python

Plugin manager


Plugin installer


Principali plugin


  • barra di scala: disegna una barra di scala personalizzabile nell’area della mappa
  • cattura coordinate: aggiunge un pannello per la cattura delle coordinate con un click
  • diagramma sovrapposto: aggiunge la possibilità di disegnare istogrammi o torte su layer vettoriali
  • GRASS: interfaccia python alle funzionalità GRASS
  • gdal tools: tool di geoprocessing raster basato sulle utility CLI gdal
  • georeferenziatore: inerfaccia per la georeferenzazione di layer raster
  • WFS: plugin per la gestione di dati OGC WFS (Web Feature Server)
  • Strumenti GPS: plugin per il supporto a dispopsitivi e dati GPS
  • Table manager: strumenti di editing/gestione tabelle per layer SHP
  • fTools: strumenti di geoprocessing vettoriale (per layer SHP)

Gestione delle proiezioni


La gestione delle proiezioni di QGIS è fornita dalla libreria proj4


La distribuzione standard di QGIS fornisce un database di circa 4000 SRS predefiniti (tra cui quelli censiti dall’EPSG), ai quali è possibile aggiungerne di personalizzati


QGIS utilizza due tipi di proiezioni:

  • proiezione di progetto: definisce l’SRS con cui viene renderizzata l’area della mappa
  • proiezioni dei layer: ciascun layer del progetto può impostare una propria proiezione, che viene utilizzata dal sistema per la corretta sovrapposizione dei livelli ( overlay topologico )

Proiezione on-the-fly (1/2)


La funzione di sovrapposizione di layer espressi in differenti SRS è detta on-the-fly reprojection


Per default la riproiezione OTF è disabilitata, e può essere impostata mediante la finestra File->Proprietà progetto, nella tab CRS


QuantumGIS è in grado di effettuare tale operazione esclusivamente per i layer vettoriali


Diretta conseguenza di tale limitazione è la necessità, qualora occorra aggiungere più livelli raster, di renderli preventivamente omogenei (ad es. con il tool gdalwrap)

Proiezione on-the-fly (2/2)


Proiezioni personalizzate


La definizione di SRS personalizzati deve essere effettuata mediante la sintassi accettata dalla libreria proj


QGIS fornisce a tale scopo una pratica interfaccia ( Modifica->CRS Personalizzato )

Pannello lista layer


Il pannello layer mostra la lista dei livelli cartografici aggiunti al progetto


È possibile riordinare i livelli con una semplice operazione di trascinamento


Per accedere alle proprietà di un layer, si utilizza il menu popup collegato a ciascun elemento della lista (click destro)

Gestione dati raster


QGIS supporta un gran numero di formati raster attraverso la libreria GDAL


Per aggiungere uno o più layer raster al progetto, selezionare la voce di menu “Layer->Aggiungi raster”, o utilizzare il relativo bottone nella barra degli strumenti “Gestione Layers”


Tutte le informazioni e le configurazione del raster caricato sono disponibili nel menu contestuale del livello (click destro nella lista dei layer)

Proprietà dati raster (1/2)


La finestra delle proprietà dei raster offre le seguenti funzionalità:

  • Simbologia: permette di definire le regole di rendering (gestione colori e bande)
  • Trasparenza: permette di impostare la trasparenza del layer, su scala globale o in base ai valori delle celle
  • Mappa colore: imposta il rendering in base ad una mappa che categorizza i valori dei pixel
  • Generale: permette di impostare l’SRS del raster, e di definirne la visualizzazione in base alla scala
  • Metadati: visualizza le metainformazioni del raster (gdalinfo)
  • Piramidi: permette di generare le piramidi per il raster (gdaladdo)
  • Istogramma: calcola grafici di distribuzione dei valori delle celle

Proprietà dati raster (2/2)


Gestione dati vettoriali


QGIS supporta un gran numero di formati vettoriali attraverso la libreria OGR


Per aggiungere uno o più layer vettoriali al progetto, selezionare la voce di menu “Layer->Aggiungi vettore”, o utilizzare il relativo bottone nella barra degli strumenti “Gestione Layers”


Grazie alla funzione OTF-reprojection, non è necessario che i layer aggiunti siano espressi nello stesso SRS


Tutte le informazioni e le configurazione del vettoriali caricato sono disponibili nel menu contestuale del livello (click destro nella lista dei layer)

Proprietà dati vettoriali (1/2)


Dalla finestra delle proprietà di un layer vettoriale si accede alle seguenti funzioni:

  • Simbologia: permette di definire la modalità di rendering del layer, in base a criteri generali o legati ad attributi delle geometrie
  • Etichette: permette di impostare le annotazionni della carta
  • Attributi: una semplice interfaccia per gestire le tabelle dei dati alfanumerici collegati alle geometrie
  • Generale: permette di effettuare operazioni di carattere generico, come impostare la proiezione del layer, definire le modalità di visualizzazione in base alla scala o selezionare geometrie (_query_)
  • Metadati: mostra informazioni sul layer
  • Azioni: imposta comandi eseguiti in fase di selezione delle geometrie
  • Diagramma sovrapposto: renderizza istogrammi o grafici a torta sulle geometrie

Proprietà dati vettoriali (2/2)


Simbologia (1/2)


Dalla versione 1.4 QGIS fornisce due sistemi differenti per la gestione della simbologia


Vecchia simbologia:

  • permette di definire l’aspetto di punti, linee e riempimenti (poligoni)
  • rendering singolo: tutte le geometrie avranno lo stesso aspetto
  • rendering graduato: è possibile classificare le features su un’attributo, per intervalli uguali o quantili
  • rendering continuo: renderizza le geometrie su una variazione continua di tonalità tra due colori
  • rendering su singolo valore: attribuisce uno stile ad ogni valore di un attributo scelto

Simbologia (2/2)


Nuova simbologia:

  • aggiunge la possibilità di gestire simboli e palette
  • fornisce tre tipi di simboli: marker, line e fill
  • ciascun simbolo può essere costruito sovrapponendo differenti symbol layers
  • la gestione delle palette (per la categorizzazione) è basata su gradienti, mappe colore o colori random
  • offre una comoda interfaccia per la gestione di simboli e palette (symbol manager)
  • gestisce collezioni di simboli

Etichettatura (labels)


È possibile aggiungere annotazioni contenenti il valore di un qualche attributo mediante la tab Labels, nella finestra delle proprietà dei layer vettoriali


L’interfaccia permette di gestire l’aspetto del carattere (font, colore, dimensioni, buffer) e la posizione delle label rispetto alla geometria


Attraverso le opzioni avanzate del tool è inoltre possibile agganciare tutte le opzioni di rendering ad attributi della geometria


Nelle ultime versioni di QGIS è stato aggiunto (al momento in forma di plugin) un nuovo engine di gestione del testo, maggiormente configurabile

Selezione con query (1/2)


Una delle caratteristiche più utili dei formati vettoriali, è quella di fornire, insieme alle geometrie, una serie di dati associati e organizzati in tabelle


La forma più semplice di geoprocessing vettoriale si basa sulla selezione delle geometrie in base a query che agiscono su tali dati


QGIS fornisce una semplice e potente interfaccia (Query builder) per effettuare questo genere di operazioni, accessibile dalla finestra delle proprietà, nel tab “Generali”


Nota: Le query ottenibili attraverso il query builder corrispondono alla clausola WHERE di SQL

Selezione con query (2/2)


Field calculator (1/2)


Field calculator è una interessante funzionalità di QuantumGIS, che permette di modificare in blocco il valore di una colonna dati di un layer vettoriale, utilizzando valori calcolati


Per accedere a Field Calculator occorre aprire la tabella degli attributi del layer (dal menu contestuale o cliccando sul bottone “Apri tabella attributi”), impostare il layer in modalità editing e cliccare sul relativo bottone


È possibile creare una nuova colonna, o aggiornare i valori di un attributo già esistente


Tra le operazioni possibili, vi sono operatori matematici, funzioni trigonometriche e calcolo di aree e lunghezze

Field calculator (2/2)


Gestione delle tabelle dati (1/2)


La gestione delle tabelle degli attributi di un layer vettoriale (nel formato SHP) può essere effettuata mediante il plugin Table manager


Il plugin permette:

  • aggiunta di nuove colonne
  • rimozione colonne
  • ridenominazione o riordinamento

Nelle ultime versioni Table manager presenta una tab in cui è possibile ottenere una preview della tabella del layer

Gestione delle tabelle dati (2/2)


Lavorare con dati OGC


QuantumGIS è in grado di sfruttare direttamente sorgenti dati remote, secondo gli standard OGC


In particolare i servizi supportati sono i seguenti:

  • SFS (Simple Features for SQL), e in particolare PostGIS
  • WMS (Web Map Service)
  • WFS (Web Feature Service)

Layer WMS (1/2)


QuantumGIS supporta WMS nelle versioni 1.1, 1.1.1 e 1.3


Attraverso l’interfaccia di caricamento (Layers->Aggiungi layer WMS) è possibile:

  • scegliere il servizio remoto a cui collegarsi
  • configurare l’SRS in cui si vogliono scaricare i dati
  • configurare il formato dell’immagine
  • modificare l’ordine di rendering dei tematismi selezionati

Layer WMS (2/2)


Layer WFS


Il supporto a WFS è fornito mediante un core plugin


L’interfaccia di gestione è estremamente semplice, e permette di selezionare il servizio remoto e i layer da caricare

Plugin di georeferenziazione


QGIS permette la georeferenziazione interattiva di raster mediante un plugin


Attraverso una semplice interfaccia è possibile selezionare i punti di controllo (GCP - Ground Control Points) dal raster che deve essere georiferito e dall’area della mappa


Tra le opzioni disponibili può essere variata la trasformazione da applicare (Lineare, Helmert, polinomiale…) e la risoluzione del raster in output

Geoprocessing raster (gdal)


Nel tempo sono state aggiunte numerose funzioni di geoprocessing di dati raster, attraverso il meccanismo dei plugin e i tool della libreria GDAL


In particolare, il plugin Gdal tools implementa:

  • creazione di curve di livello a partire da un DEM
  • rasterizzazione
  • vettorializzazione
  • merge
  • warping
  • trasformazione tra formati
  • clipping

Geoprocessing vettoriale (fTools)


Tutte le operazioni di geoprocessing vettoriale sono implementate attraverso il plugin fTools


Operazioni possibili:

  • analisi statistiche (matrici di distanza, statistiche di base…)
  • strumenti di selezione avanzata
  • geoprocessing (buffer, intersezione, clip, unione, differenza simmetrica, dissolve…)
  • gestione geometrie (generazione centroidi, validazione geometrie, segmentazione…)
  • gestione dati (join, split, merge…)

Digitalizzazione


Il processo di digitalizzazione (o vettorializzazione) consiste nel produrre tematismi vettoriali, a partire da dati raster. In generale la vettorializzazione non è automatizzabile, e deve essere effettuata manualmente


I principali metodi di digitalizzazione sono i seguenti:

  • digitalizzazione mediante speciali tavolette grafiche, a partire da dati cartacei
  • digitalizzazione a monitor, mediante overlay tra strati raster georiferiti

Regole generali


Per la corretta digitalizzazione, occorre seguire alcune regole generali, al fine di minimizzare potenziali problemi di accuratezza:

  • nel disegnare linee, occorre settare nodi e vertici all’interno della caratteristica che si vuole vettorializzare (es. centro di una strada)
  • nel disegnare poligoni, occorre seguire lo stesso accorgimento delle linee, lungo tutto il perimetro seguito
  • le geometrie puntiformi devono essere digitalizzate al centro dell’oggetto di interesse (es. centro di una costruzione)
  • i nodi e i vertici dei segmenti digitalizzati devono essere campionati ad una densità sufficiente a preservare la forma dell’oggetto di interesse, e comunque congrua con la scala del raster di riferimento
  • se si digitalizzano dati che verranno elaborati in un GIS topologico, occorre seguire delle regole addizionali atte a garantire la correttezza delle geometrie disegnate

Digitalizzazione in QGIS (1/2)


QuantumGIS fornisce tool di digitalizzazione semplici e avanzati, per layer vettoriali in formato SHP e PostGIS


In particolare è possibile:

  • creare un nuovo layer vettoriale (SHP)
  • aggiungere, rimuovere, modificare geometrie (punti, linee, aree)
  • gestire i nodi di una geometria esistente
  • dividere o riunire geometrie
  • inserire/modificare gli attributi delle geometrie digitalizzate

Digitalizzazione in QGIS (2/2)


Snapping (1/2)


Per snapping si intende la possibilità, in fase di editing, di posizionare automaticamente i nuovi vertici digitalizzati in coincidenza con vertici e segmenti già esistenti (condizione necessaria per la creazione di geometrie valide dal punto di vista topologico)


QGIS fornisce due tipi di snapping, entrambi configurabili (pixel/unità mappa - vertici/segmenti/entrambi):

  • snapping a vertici e segmenti del layer in editing (Modifica->Opzioni->Digitalizzazione)
  • snapping a vertici e segmenti dei layer vettoriali del progetto (File->Proprietà progetto->Generale). L’interfaccia proposta permette di configurare il comportamento rispetto al singolo layer

Snapping (2/2)


Sistema di stampa (1/2)


Tra tutti i software GIS liberi, QGIS implementa attualmente il sistema di produzione cartografica più avanzato e configurabile


Sono fornite le seguenti funzionalità:

  • gestione di template di stampa multipli, a livello di progetto o di sistema
  • viste cartografiche multiple (mappa + reference)
  • supporto a legenda ed elementi cartografici (barra di scala, rosa dei venti…)
  • rendering della tabella dati
  • rendering dei grigliati cartografici
  • supporto ad elementi di disegno (forme base, frecce, etichette)
  • layouting basato su gruppi di oggetti
  • esportazione nei principali formati di output (pdf, jpg, svg..)

Sistema di stampa (2/2)


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