Создание регулярных сеток в QGIS

2015-04-14T06:53:15Z

Uavdon: Поправил битую ссылку

{{Статья|Опубликована|grids-qgis}}
{{Аннотация|В статье рассматриваются алгоритмы создания градусной и метрической полигональных сеток с помощью QGIS. Отдельно затрагивается вопрос оформления градусной сетки нанесенной на спроецированные данные.}}

== Создание регулярных сеток в QGIS ==

Существует ряд задач для решения которых необходимо построить регулярную сетку с заданным шагом, например, подсчет чего-либо на ячейку или наложение координатной сетки на карту.

QGIS позволяет строить 3 типа регулярных сеток:
*'''градусная сетка''' (длина и ширина полигона равна заданному количеству градусов широты и долготы),
*'''метрическая сетка''' (длина и ширина полигонов задается в метрах)
*'''гексагональная''' регулярная сетка в виде сотовых ячеек (модуль MMQGIS).

[[Файл:00_regular_grids.png|700px|thumb|center|Пример использования регулярной полигональной метрической сетки 100*100 км для визуализация расчетов абсорбции метана почвами в килотоннах в год на ячейку.]]

[[Файл:15_regular_grids.png|700px|thumb|center|Пример использования регулярной линейной градусной сетки для создания шаблона карты.]]

'''Важно''': тип размерности сетки (градусы или метры) зависит от проекции вида: чтобы построить градусную сетку необходимо, чтобы вид находился в географической системе координат (ГСК), и, напротив, при построении метрических сеток, необходимо, чтобы вид находился в какой-либо прямоугольной проекции.

Алгоритмы построения разных типов сеток различаются, рассмотрим каждый из них в отдельности.

===Создание полигональной метрической сетки===

Допустим, перед нами стоит задача разбить территорию административного субъекта (в нашем случае Ханты-Мансийского автономного округа) на квадраты 20*20 км для обобщения каких-либо количественных данных, например, для учета биоразнообразия в каждом таком квадрате.

Воспользуемся [http://beryllium.gis-lab.info/project/osmshp/ данными OpenStreetMap в формате Shape] в качестве базовых данных. Откроем слой с границами ХМАО и зададим проекту коническую равновеликую проекцию Альберса для ХМАО. Для этого, зайдем в меню создания пользовательских систем координат: '''Установки → Ввод системы координат'''.

В диалоговом окне определения пользовательской системы координат нажмем кнопку [[Файл:mIconNew.png]] - создать новую систему координат. В графе '''«Имя»''' напишем узнаваемое имя, например «Albers HMAO». В графу '''«Параметры»''' скопируем следующий код для проекции:

<pre>+proj=aea +lat_1=60 +lat_2=64 +lat_0=0 +lon_0=72 +x_0=18500000 +y_0=0 +ellps=krass +units=m +towgs84=28,-130,-95,0,0,0,0 +no_defs</pre>

[[Файл:18_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Сохраним созданную проекцию Нажав кнопку [[Файл:mActionFileSave.png]].

Теперь зададим созданную нами проекцию проекту: Установки → Свойства проекта. Во вкладке "Система координат" в графу фильтр введем название нашей проекции: «Albers HMAO», выберем ее из списка и нажмем "ОК".

[[Файл:19_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Сохраним слой границ ХМАО в СК проекта, т.е. в проекции Альберса. Для этого в менеджере слоев щелкнем правой кнопкой мыши по нему и выберем пункт «Сохранить как».

В открывшемся диалоговом окне в графе '''«Система координат»''' выберем '''«Система координат проекта»'''. Поскольку ранее мы установили в качестве системы координат проекта проекцию Альберса, то она и будет задана для нового слоя.

Построим необходимую нам сетку 200*200 км, для этого выполним: '''Вектор → Выборка → Регулярная сетка'''. В случае, если это меню недоступно, убедитесь, что у вас активирован модуль fTools ('''Модули→Управление модулями''').

[[Файл:01_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

В открывшемся диалоговом окне нажмем на кнопку '''«Получить из слоя»'''.
В параметрах укажем размер ячейки в метрах, поскольку теперь слой спроецирован: 200000.

[[Файл:02_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

В результате получим такую сетку:

[[Файл:03_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Теперь можно убрать «лишние» не захватывающие территорию РФ ячейки. Для этого выполним: '''Вектор → Пространственный запрос → Пространственный запрос''' (Если эта функция не активна, убедитесь, что в меню '''Модули → Управление модулями''' у вас активирован модуль «Пространственные запросы».

В открывшемся диалоговом окне:
в графе «Выбрать объекты в слое» укажем слой сетки
в графе «Где объект» выберем пункт «Пересекает»
в графе «Объекты слоя» выберем слой границ РФ

[[Файл:04_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Сохраним полученное выделение в виде отдельного слоя: в менеджере слоев щелкнем правой кнопкой мыши по слою сетки и выберем пункт '''«Сохранить выделение как»'''.
В результате имеем:

[[Файл:05_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

=== Создание линий градусной сетки ===

Теперь построим на этот же регион (ХМАО) градусную сетку.

'''Важно:''' убедимся, что проект находится в ГСК: '''Установки→Свойства проекта→Система координат'''. В графе системы координат выберем необходимую ГСК, например WGS84.

В основном меню QGIS выполняем '''Вектор→Выборка→Регулярная сетка'''.

Охват сетки возьмем с большим запасом, чтобы при последующем перепроецировании, вся карта была покрыта сеткой (для этого можно предварительно оценить охват спроецированной карты с помощью '''модуля захвата координат''').

В графе '''«Параметры»''' зададим размер ячейки 3 градуса по долготе и 2 градуса по широте (для этого надо снять галочку «Зафиксировать соотношение сторон 1:1»

Укажем тип сетки: в то время как полигональные сетки нужны для статистических расчетов, для построения координатной сетки удобнее использовать '''линии''':

[[Файл:06_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Нажмем OK и дождемся окончания процесса построения сетки.

[[Файл:07_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

На первый взгляд все идеально, но попробуем поменять проекцию вида на любую, где широтные линии градусной сетки преобразуются в дуги, например в использованную ранее проекцию Альберса для ХМАО:
Видно, что широты, которые должны были стать плавными дугами, так и остались прямыми.

[[Файл:08_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Это связано с особенностью механизма перепроецирования многих современных ГИС: дуга представляет из себя кривую с изломами в узлах (на рисунке узлы сетки помечены красными крестиками). После создания сетки промежуточных узлов нет, поэтому линии широт «не изгибаются».

Исправить эту ситуацию можно добавив в сегменты линий (или полигонов) дополнительные узлы с помощью инструмента '''Добавить вершины'''.

Добавим по 10 вершин на сегмент по широте таким образом, чтобы дополнительные узлы встали точно в местах пересечения широт и долгот. Если в нашем случае сетка включает 14 3-х градусных сегментов, получаем 14*10-1=139 дополнительных узла): '''Вектор→Обработка геометрии→Добавить вершины'''.

Выберем из выпадающего списка файл с полученной нами сеткой и добавим 139 дополнительных узлов в каждый долготный сегмент сетки.

'''Рекомендация''': добавлять узлы не в существующий файл, а создавать новый, это позволит избежать как своих ошибок, так и программных сбоев. Итак, заполненное диалоговое окно примет вид:

[[Файл:09_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

В атрибутивной таблице слоя сетки присутствует поле «COORD» в нем содержится координаты долгот для долготных линий и координаты широт для широтных линий. После подписывания слоя по полю «COORD» и наложения новой сетки на карту в проекции Альберса получаем вполне пристойный результат:

[[Файл:11_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

=== Оформление градусной сетки ===

В настоящий момент в макетах карт QGIS возможность накладывать градусную сетку на спроецированные данные отсутствует. Тем не менее, существуют различные способы наложения и последующего оформления градусных сеток вручную. Рассмотрим один из таких способов.

Сохраним полученную сетку с дополнительными узлами в той СК, которая предполагается для использования в окончательном макете карты. В нашем случае это проекция Альберса для ХМАО.

С помощью модуля «Improved Polygon Capturing» создадим полигон – рамку будущей карты, вдоль которой будем выстраивать подписи. Для этого создадим новый полигональный слой с именем '''map_border''' в проекции Альберса для ХМАО и включим режим редактирования.

После активации режима редактирования станет доступной панель модуля «Improved Polygon Capturing». Выберем инструмент рисования прямоугольника от угла (Rectangle by Extent [[Файл:12_regular_grids.png]]) и обведем рамку нашей будущей карты.
Конвертируем полученную рамку карты (слой '''map_border''') в линейный слой: '''Вектор → Обработка геометрии → Преобразовать полигоны в линии'''. Назовем полученный линейный слой '''map_border_line'''.

Создадим точечный слой пересечений линий координатной сетки и полученной на предыдущем шаге линии рамки карты: '''Вектор → Анализ → Пересечения линий'''.

Поля «Исходный признак классификации» и «Признак классификации пересечений» - атрибутивные поля исходных линейных слоев которые будут добавлены в атрибутивную таблицу результирующего точечного слоя пересечений. Для дальнейшей работы нам понадобятся координаты сетки, по этому в качестве '''исходного признака классификации''' выберем поле координат «COORD» исходного слоя градусных линий.

[[Файл:13_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Результатом выполнения этой операции является точечный шейп-файл с координатами линий сетки.

[[Файл:14_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Сделаем точки невидимыми, например, уменьшив их размер до нуля. Подпишем точки созданного файла, добавив значок градуса. Воспользуемся инструментом '''подписи [[Файл:mActionLabeling.png]] → выражение''':

[[Файл:16_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

В графе «'''Выражение'''» пропишем:

<pre>"COORD_1" || 'º'</pre>

Где:
* «COORD_1» - название поля координат
* «||» - оператор конкатенации (объединения)
* "º" - символ градуса

[[Файл:17_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

В результате получим:

[[Файл:20_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

В дальнейшем можно также сделать невидимой область за рамкой карты. Для этого можно воспользоваться модулем '''Mask''''. Установим этот модуль. Выделим инструментом выделения полигон '''map_border''' созданный ранее с помощью модуля «Improved Polygon Capturing». Нажмем на кнопку [[Файл:aeag_mask.png|22px]]. В появившемся диалоговом окне выберем нашу проекцию Альберса для ХМАО. При этом в памяти создается виртуальный полигональный слой размером установленного охвата экрана и дыркой по размеру выделенного полигона. К сожалению, модуль давно не обновлялся и использует старую символику. Для корректного отображения маскировочного слоя, нужно в свойствах слоя, во вкладке «Стиль» выбрать новую символику и выбрать для заливки и обводки полигона белые цвет:

[[Файл:21_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Для дальнейшего использования маскировочный слой нужно сохранить как отдельный шейп-файл.
Создим новый макет карты '''"Файл → Макет карты"''' и подгоним рамку макета под необходимый нам масштаб (подробнее о работе с макетами карт см. [http://gis-lab.info/docs/qgis/user_guide/qgis-1.7.0_user_guide_ru.pdf Руководство пользователя QGIS. Версия 1.7.0 'Wroclaw', Раздел 10. Компоновщик карты]:

[[Файл:22_regular_grids.png|700px|thumb|center]]

Теперь сохраним настроенные стили для линий сетки, точек с подписями и слоя маски в файлы *.qml для использования в других проектах ('''Слой → Свойства слоя → Кнопка "Сохранить стиль"''') с теми же именами, что и сами исходные слои.

В дальнейшем, при добавления этих слоев подписей на карту все установленные настройки подписей и цветового оформления слоев будут загружены автоматически.

Созданную таким образом сетку удобно хранить в отдельной папке, содержащей:
* линейный шейп-файл с линиями сетки
* точечный шейп-файл с подписями
* слой маски
* файлы настроек для линий, подписей и слоя маски

GIS-Lab - Вклад [ru]

Создание регулярных сеток в QGIS