150828 rihn gis_workshop_handson_presentation

QGIS の機能
プロセッシング
グループワーク
QGIS で環境リモートセンシング
縫村崇行
千葉科学大学 ·OSGeo 財団日本支部
2015/08/28
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QGIS の機能
本ハンズオンについて
QGIS を用いたリモートセンシング解析、
QGIS と他のソフトウェア (R、GRASS) との連携について紹介
対象者 · 技術スキル
基本的な GIS の知識
QGIS の利用経験のある方
R および GRASS は初心者でも OK です
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QGIS の機能
ハンズオンの流れ
1 QGIS の機能
QGIS で扱える GIS/RS データ
QGIS 本体の解析機能
プラグインによる機能追加
QGIS プリントコンポーザ
2 プロセッシング
プロセッシングとは
他のソフトウェアとの連携
グラフィカルモデラー
3 グループワーク
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QGIS の機能
使用するデータ
Landsat8 の band2–5 (GeoTIFF 形式)
USGS EarthExplorer (http://earthexplorer.usgs.gov/)
CGIAR 提供の SRTM3 DEM (GeoTIFF 形式)
CGIAR-CSI (http://srtm.csi.cgiar.org/)
EarthExplorer
CGIAR-CSI
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QGIS の機能
GIS_DATA ディレクトリの中身について
landsat8_band[2-5].tif
Landsat8 可視と近赤外バンド (30 m grid)
srtm_dem30.tif
30 m にリサンプリングした DEM
temperature.shp
気象観測データ (x, y, 気温) *数値を加工した擬似データ
*.rsx
R アルゴリズムファイル
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QGIS の機能
GIS_DATA ディレクトリはわかりやすいところにおいてください
(例えば Windows の場合は C ドライブの直下など)。
今回のハンズオンでは GIS_DATA を C ドライブの直下に置いたも
のとしてスライドを作成していますので、別の場所に置いた方や
Mac 及び Linux の方は適宜読み替えて下さい。
Windows で C ドライブの直下においた場合のパス
C:/GIS_DATA
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QGIS の機能
ラスター
GeoTIFF：一般的なラスター形式
IMG：ERDAS IMAGIN の標準形式
NetCDF：気候データで一般的、GMT も使用。
HDF：RS データでよくある etc. . .
ベクター
Shapeﬁle：一般的なベクター形式
CSV：テキスト形式 (カンマ以外でも対応)
GPX：GPS データ
KML：Google Earth (KMZ は未対応) etc. . .
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QGIS の機能
QGIS 本体の解析機能 (コアプラグイン含む)
ここからは実際に QGIS を操作していきます。
GIS_DATA フォルダの handson_map.qgs を開いてください
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QGIS の機能
データ表示
1. 「地図装整飾」=⇒「方位記号」
2. 「パネル」=⇒「全体図」
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QGIS の機能
ラスター処理
カラー画像 (コンポジットバンド) の作成
1. Landsat の band 2, 3, 4 のみを表示
2. 「その他」=⇒「バーチャルラスタの構築」
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QGIS の機能
ラスター処理
1. 「入力に可視のラスタレイヤ」、
「分割」にチェック
2. GIS_DATA フォルダに
出力ファイル名を指定し実行
なんか変 (´・ω・｀)
=⇒ BGR の Blue と Red が逆なため
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QGIS の機能
ラスター処理
1. プロパティで Red に band3、
Blue に band1 を割り当てる
コンポジット作成の際に Landsat の
band 番号がずれているのに注意
2,3,4=⇒1,2,3
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QGIS の機能
ラスター処理
NDVI (正規化植生指標) の作成
ここでおさらい
NDVI = (NIR − Red)/(NIR + Red)
landsat8_band5 : NIR (Near infrared)
landsat8_band4 : Red
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QGIS の機能
ラスター処理
1. 「ラスタ計算機」をクリック
2. 以下の式を入力して
出力ファイル名を指定
NDVI 大 =⇒ 植生の活性度大
NDVI 小 =⇒ 植生の活性度小
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QGIS の機能
ベクター処理
ボロノイ分割
1. 「ジオメトリツール」
=⇒「ボロノイポリゴン」
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QGIS の機能
ベクター処理
1. 出力ファイル名を指定
任意の場所での最寄りのポイントが
可視化
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QGIS の機能
1. 「プラグインの管理とインストール」
2. “proﬁle”、”ﬂow”、”google” などの
キーワードで検索
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QGIS の機能
1. 「新規プリントコンポーザ」
(*タイトルは適当に)
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QGIS の機能
地図の追加
1. 地図の追加
2. 位置の調整
3. 縮尺の設定
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QGIS の機能
凡例の追加と修正
1. 凡例の追加
2. 自動アップデートのチェックオフ
3. 不要な凡例名を選択して削除
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QGIS の機能
縮尺の追加と修正
1. 縮尺の追加
2. 縮尺デザインの変更
3. 目盛数の調整
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QGIS の機能
方位記号・テキストの追加と修正 1
1. 方位記号の追加
2. テキストの追加
3. テキストの内容入力
4. フォントの変更
5. 水平配置
1
「イメージ追加」=⇒「検索」から方位記号が選べるようです
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QGIS の機能
成果の出力 *SVG は不安定
PDF、画像、SVGでの出力
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QGIS の機能
QGIS から様々な外部プログラムの機能を呼び出すことができる。
GUI、CUI どちらからも呼び出しは可能
外部プログラムとアルゴリズム数
GDAL/OGR (45)
GRASS7 (148) *バグあり
GRASS6 (160)
R scripts (0) *オンライン入手可
QGIS 本体のアルゴリズム数
QGIS (103)
Models (0) *オンライン入手可
Scripts (0) *オンライン入手可
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QGIS の機能
プロセッシングの有効化
メニューから「プロセッシング」⇒「オプション」を選択
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QGIS の機能
「プロバイダ」⇒「R scripts」を開く
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QGIS の機能
1. 「Activate」にチェックし、「R フォルダ」に
R の実行ファイルのパスが設定されて無ければ入力
2. ユーザーライブラリフォルダを QGIS 内部のもの 2
から、
R のもの 3
に変更がおすすめ。
2
Windows 8.1 の場合、C:/Users/ユーザー名/.qgis2/processing/rlibs
3
Windows 8.1 の場合、C:/Users/ユーザー名/R/win-library/3.2
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QGIS の機能
「プロバイダ」⇒「GRASS コマンド」を開く
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QGIS の機能
1. 「Activate」にチェックし、「GRASS フォルダ」に
GRASS の実行ファイルのパスが設定されて無ければ入力
2. 「Msys フォルダ」に Msys の実行ファイルのパスが
設定されて無ければ入力
3. いずれも省略形のパスだとエラーが出るので省略せずに指定
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QGIS の機能
R
http://cran.r-project.org/
コマンドラインベースで様々な解析 · 作図が可能
多くの拡張機能 (library) が開発されている
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QGIS の機能
ハンズオンで必要なライブラリのインストール
一番簡単な方法ですが、大人数で同時に行うと
回線に負担をかけるので講習会向きではないかも
=⇒ 今回は次ページのローカルインストールで行きましょう。
オンラインでのインストール (Windows, Mac, Linux)
libs <- c("rgdal", "raster", "rpanel", "rasterVis")
install.packages(libs, dependencies=T)
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QGIS の機能
ハンズオンで必要な R ライブラリのインストール
R を管理者権限で起動し、以下のコマンドの実行
ローカルでのインストール (Windows)
datadir <- "C:/GIS_DATA/windows_libs/"
libs <- dir(path=datadir, pattern="*.zip")
install.packages(paste0(datadir, libs), repos=NULL)
ローカルでのインストール (Mac)
datadir <- "mac_libs へのパス"
libs <- dir(path=datadir, pattern="*.tgz", type="source")
install.packages(paste0(datadir, libs), repos=NULL)
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QGIS の機能
R アルゴリズムの実行 (オンラインスクリプトの入手)
オンラインスクリプトの入手 (ツールグループ)
R アルゴリズムをオンラインから入手できる
「Raster histogram」、「ggplot scatterplot」
をダウンロード・インストール
*又は GIS_DIR の”Raster_histogram.rsx”、
”ggplot_scatterplot.rsx” を rscripts フォルダにコピー
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QGIS の機能
RSX ファイル (*.rsx) とは
R のスクリプトファイルの拡張子を変えたもの。
ヘッダーに processing 独自の記述を加える必要がある
アルゴリズム名で右クリックして「Edit script」を選ぶと
RSX ファイルを見ることができる
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QGIS の機能
RSX ファイルの文法
ヘッダー部分での processing 独自の記述 (##を入れる)
グループ名=group: グループ名は既存のものでも独自のものでも可
showplots: 作図関数を使う場合は記述する
Layer=vector: ベクターデータの選択メニューを入れる。
読み込んだベクターデータは Layer 変数に格納
Field Layer: ベクターデータのフィールドの選択メニューを入れる
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QGIS の機能
R アルゴリズムの実行 (Raster histogram)
Raster histogram (Raster processing グループ)
ラスターデータの値の頻度分布図の作成
srtm_dem30.tif を使用
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QGIS の機能
「Raster processing」⇒「Raster histogram」を選択
Layer に srtm_dem30 を指定して実行
R Plots に出力ファイル名を指定すると画像ファイルが出力される
(例．D:/graph と指定すると graph.html と graph.html.png が出力される)
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QGIS の機能
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QGIS の機能
エラー: 処理実行後にウィンドウが立ち上がらない
processing のオプション設定が正しくされていない可能性
対処法
実行パスのスペルミス、バージョン番号の違い
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QGIS の機能
エラー: 処理の後、グラフが表示されない
必要なライブラリが正しくインストールされていない可能性
対処法
R を起動して以下のコマンドを実行
library()
rgdal と raster の文字が表示されているか確認をし、無い場合は
再びライブラリインストールの手順を踏んでください。
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QGIS の機能
エラー: 処理の後、グラフが表示されない
processing が正しい R ライブラリの場所を見ていない可能性
対処法その 1
R を起動して以下のコマンドを実行すると
R ライブラリの場所が確認できる
.libPaths()[1]
例えば、"C:/Users/nuimura/R/win-library/3.2”
プロセッシングのオプションでもう一度確認
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QGIS の機能
R アルゴリズムの実行 (ggplot scatterplot)
ggplot scatterplot (Vector processing グループ)
ggplot2 を使って散布図の作成
「Vector processing」⇒「ggplot scatterplot」を選択
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QGIS の機能
R アルゴリズムの実行 (ggplot scatterplot)
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QGIS の機能
自作の RSX ファイルの読み込み (Scatter plot 2bands)
Scatter plot 2bands (Mygroup グループ)
2 つのラスターデータの値の散布図を作成
Scatter_plot_2bands.rsx を「R scripts Folder」にコピー
landsat8_band2.tif と landsat8_band3.tif の読み込み
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QGIS の機能
RSX ファイルの読み込み (Scatter plot 2bands)
「Mygroup」⇒「Scatter plot 2bands」を選択
Raster1 に landsat8_band2、Raster2 に landsat8_band3 を
指定して実行
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QGIS の機能
GRASS GIS
https://grass.osgeo.org/
コマンドライン・GUI 両方あり
多くの空間解析機能が実装されている
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QGIS の機能
GRASS アルゴリズムの実行 (ggplot scatterplot)
1. プロセッシングメニューより「v.buffer.distance」を実行
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QGIS の機能
GRASS アルゴリズムの実行 (ggplot scatterplot)
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QGIS の機能
GDAL/OGR
http://www.gdal.org/
地理空間データ処理のライブラリ
自前の処理コマンドもあり
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QGIS の機能
GDAL/OGR
1. プロセッシングメニューより「slope」を実行
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QGIS の機能
GDAL アルゴリズムの実行 (ggplot scatterplot)
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QGIS の機能
Python スクリプト
https://www.python.org/
高レベルプログラミング言語
GIS など科学計算によく使われる
QGIS の処理も Python で実装可能
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QGIS の機能
Python スクリプトの実行 (オンラインスクリプトの入手)
オンラインスクリプトの入手 (ツールグループ)
Python スクリプトをオンラインから入手できる
「Extract raster values to CSV」を
ダウンロード・インストール
*又は GIS_DIR の”Extract_raster_values_to_CSV.py”、
を scripts フォルダにコピー
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QGIS の機能
Python スクリプトの実行
1. プロセッシングより「Extract raster values to CSV」を実行
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QGIS の機能
Python スクリプトの実行
気象観測点の標高値を抽出 =⇒ 気温の高度補正
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QGIS の機能
入力タブでは入力ファイルや変数を指定
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QGIS の機能
アルゴリズムタブではアルゴリズムを指定
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QGIS の機能
モデルの作成
1. 入力タブの左のパネルより”Raster layer” を右にドラッグ
2. パラメータ名を指定 (例. inputRaster)
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QGIS の機能
1. アルゴリズムタブの左のパネルより
”Contour lines” を右にドラッグ
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QGIS の機能
以下のように指定
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QGIS の機能
モデルに名前 (例. generateContour10.model) をつけ保存
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QGIS の機能
1. プロセッシングより
「モデル」=⇒「ツール」=⇒「ファイルからモデルを追加」
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QGIS の機能
1. 出力ファイル名を指定して (例. contour.shp)
読み込んだモデルを実行
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QGIS の機能
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QGIS の機能
1. 先ほどのモデルを右クリックで編集
2. “Contour lines” アルゴリズムをもう一つ追加
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QGIS の機能
モデルを別名 (例. generateContour10and50.model) をつけて保存
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QGIS の機能
1. 出力ファイル名を指定して (例. contour10.shp、
contour50.shp) 読み込んだモデルを実行
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QGIS の機能
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QGIS の機能
グループワークの課題その 1
グループワークの課題
QGIS プラグインを調べる
グラフィカルモデラーを使う
プリントコンポーザによる地図の作成
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QGIS の機能
QGIS プラグインを調べる
メンバーそれぞれの研究 · 業務に関連しそうで、これまで使った
ことのないプラグインを探してみましょう
見つけたプラグイン名、使ってみた結果を最終日に紹介
デモンストレーションでもスライド使用でもかまいません、
失敗報告でも OK
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QGIS の機能
グラフィカルモデラーを使う
講習会の例以外にモデルを作成してみましょう
作成したモデルについて最終日に紹介
デモンストレーションでもスライド使用でもかまいません、
失敗報告でも OK
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QGIS の機能
プリントコンポーザによる地図の作成
プリントコンポーザを使って見やすい地図を作成してみましょう
講習会のデータでなく、どんなデータでも OK
作成した地図について最終日に紹介
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