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GRASS GIS Integration

Das GRASS Plugin bietet den Zugriff zu GRASS GIS Datenbanken und Funktionalitäten (siehe GRASS-PRJECT in Literatur und Internetreferenzen). Dies beinhaltet das Visualisieren von GRASS Raster- und Vektorlayern, das Bearbeiten von Vektorattributen, das Erstellen von neuen Vektorlayern und das Analysieren von 2-D und 3-D Daten mit mehr als 400 GRASS Modulen.

In diesem Kapitel bekommen Sie eine Einführung in die Plugin Funktionalitäten und zeigen Ihnen einige Beispiele wie man mit GRASS Daten arbeitet und diese verwaltet. Folgende Funktionen stehen über das GRASS Plugin zur Verfügung, wenn Sie es wie in Abschnitt GRASS Plugin starten beschrieben laden:

  • grass_open_mapset Mapset öffnen

  • grass_new_mapset Neues Mapset

  • grass_close_mapset Schliesse Mapset

  • grass_add_vector GRASS-Vektorlayer hinzufügen

  • grass_add_raster GRASS-Rasterlayer hinzufügen

  • grass_new_vector_layer Neuen GRASS-Vektorlayer anlegen

  • grass_edit GRASS-Vektorlayer bearbeiten

  • grass_tools GRASS-Werkzeugkiste öffnen

  • grass_region Aktuelle GRASS-Region darstelllen

  • grass_region_edit Aktuelle GRASS-Region bearbeiten

GRASS Plugin starten

Um GRASS Funktionalitäten zu benutzen und/oder GRASS Vektor- und Rasterlayer in QGIS zu visualisieren müssen Sie das GRASS Plugin mit dem Pluginmanager auswählen und laden. Gehen Sie deswegen zum Menü Erweiterungen ‣ mActionShowPluginManager Erweiterungen verwalten und installieren ..., wählen Sie checkbox GRASS und klicken Sie [OK].

Sie können wie in Abschnitt GRASS Layer visualisieren beschrieben, direkt Raster- und Vektorlayer aus einer existierenden GRASS-Datenbank LOCATION laden (siehe Abschnitt sec_load_grassdata), oder Sie können eine neue GRASS LOCATION mit QGIS erstellten (siehe Abschnitt Eine neue GRASS LOCATION erstellen), einige Raster- und Vektordaten in diese neue Location importieren (siehe Abschnitt import_loc_data) und über die GRASS-Werkzeuge weitere Analysen durchführen (siehe Abschnitt Die GRASS Werkzeugkiste).

GRASS Layer visualisieren

Wenn das GRASS-Plugin geladen ist, können Sie GRASS Vektor- und Rasterlayer mit den entsprechenden Knöpfen in der Werkzeugleiste laden. Als Beispiel benutzen wir den QGIS Alaska Beispieldatensatz (siehe Kapitel Beispieldaten). Dieser enthält eine kleine GRASS LOCATION mit 3 Vektor- und einem Rasterlayer mit Höheninformationen.

  1. Erstellen Sie einen neuen Ordner grassdata, laden Sie den QGIS ‘Alaska’ Datensatz qgis_sample_data.zip von http://download.osgeo.org/qgis/data/ herunter und entpacken Sie die Datei nach grassdata.

  2. Starten Sie QGIS.

  3. Falls noch nicht in einer vorhergehenden QGIS Sitzung geschehen, laden Sie das GRASS Plugin indem Sie Erweiterungen ‣ mActionShowPluginManager Erweiterungen verwalten und installieren ... klicken und checkbox GRASS aktivieren. Die GRASS Werkzeugleiste erscheint im QGIS Hauptfenster.

  4. Klicken Sie in der GRASS Werkzeugleiste das grass_open_mapset Mapset öffnen Icon um den Wählen Sie ein GRASS Mapset Assistenten zu öffnen.

  5. Als Gisdbase suchen und wählen Sie bitte den Pfad zum Ordner grassdata.

  6. Sie sollten nun als LOCATION selectstring alaska und als MAPSET selectstring demo auswählen können.

  7. Klicken Sie auf [OK]. Einige weitere, zuvor grau hinterlegte GRASS-Werkzeuge sind nun aktiv.

  8. Klicken Sie auf grass_add_raster GRASS-Rasterlayer hinzufügen, wählen Sie den Layer gtopo30 und drücken Sie auf [OK]. Die Höhendaten werden nun dargestellt.

  9. Klicken Sie auf grass_add_vector GRASS-Vektorlayer hinzufügen, wählen Sie den Kartennamen alaska aus und klicken Sie [OK]. Der Alaska Grenzvektorlayer wird über die gtopo30 Karte gelegt. Sie können jetzt die Layereigenschaften wie in Kapitel Vektorlayereigenschaften beschrieben anpassen (z.B. Ändern der Deckkraft, Füll- und Umrandungsfarbe).

  10. Laden Sie auch noch die weiteren Vektorlayer rivers und airports hinzu und passen Sie deren Layereigenschaften an.

Wie man sehen kann, ist es sehr einfach sich Raster- und Vektordaten aus einer existierenden GRASS-Datenbank in QGIS anzeigen zu lassen. Lesen Sie die folgenden Kapitel, um zu lernen, wie man GRASS Daten editiert und eine neue Location erstellt. Weitere Beispiel GRASS-Datenbanken finden Sie auf der GRASS Homepage unter: http://grass.osgeo.org/download/sample-data/.

Tipp

Probleme beim Laden von GRASS-Layern

Sollten Sie Probleme beim Laden von GRASS-Layern haben oder sich QGIS unvorhergesehen beendet, dann überprüfen Sie bitte, ob das GRASS-Plugin korrekt geladen ist wie in Abschnitt GRASS Plugin starten beschrieben.

Information zur GRASS-Datenbank

GRASS Daten werden in einem Ordner gespeichert, der als GISDBASE bezeichnet wird. Standardmäßig wird der Ordner grassdata genannt und er muss erstellt worden sein, bevor man beginnt, mit dem GRASS Plugin in QGIS zu arbeiten. Innerhalb dieses Ordners sind die GRASS Daten als Projekte in Unterordnern genannt LOCATION`s organisiert. Jede :file:`LOCATION ist durch ein Koordinatenbezugssystem, Kartenprojektion und eine geographische Grenze definiert und kann darüberhinaus weitere Unterordner MAPSETs besitzen, um die Layer der LOCATION weiter z.B. thematisch oder räumlich zu unterteilen (Neteler & Mitasova 2008 literature_and _web). Um Raster- und Vektorlayer mit den GRASS Modulen zu analysieren, müssen diese zuerst in eine passende GRASS LOCATION importiert werden. (Dies ist nicht ganz korrekt. Mit den GRASS Modulen r.external und v.external können Sie eine ‘read-only’ Verknüpfung zu externen durch GDAL/OGR-unterstützte Layer erstellen, ohne die Daten importieren zu müssen. Da dies aber nicht der normale Weg für GRASS Anfänger ist, wird auf diese Möglichkeit nicht näher eingegangen.).

Figure GRASS location 1:

../../../_images/grass_location1.png

GRASS Daten in der Alaska LOCATION

Eine neue GRASS LOCATION erstellen

Als ein Beispiel möchten wir Ihnen zeigen, wie die GRASS LOCATION des Alaska Beispieldatensatzes erstellt wurde. Das Koordinatenbezugssystem ist Albers Equal Area mit der Einheit ‘feet’. Diese GRASS Location alaska wird für alle GRASS GIS Beispiele verwendet. Es ist also sinnvoll, sich diesen Datensatz zu installieren (siehe Abschnitt Beispieldaten).

  1. Starten Sie QGIS und stellen Sie sicher dass das GRASS Plugin geladen ist.

  2. Visualisieren Sie die alaska.shp Shapedatei (siehe Abschnitt Shape Layer laden) aus dem Alaska Datensatz (siehe Beispieldaten).

  3. Klicken Sie in der GRASS Werkzeugleiste auf das grass_new_mapset Neues Mapset Icon um den Neues Mapset Assistenten zu öffnen.

  4. Wählen Sie einen bestehende GRASS Datenbankordner (GISDBASE) grassdata oder erstellen Sie einen für die neue LOCATION anhand des Dateimanagers auf Ihrem Computer. Klicken Sie dann [Weiter].

  5. Wir können diesen Assistenten verwenden um eine neue MAPSET innerhalb einer bestehenden LOCATION zu erstellen (siehe Abschnitt Eine neue GRASS MAPSET erstellen) oder um dabei auch eine neue LOCATION zu erstellen. Wählen Sie radiobuttonon Erstelle neue Location (see figure_grass_location_2).

  6. Geben Sie einen Namen für die LOCATION - wir haben ‘alaska’ verwendet - und klicken Sie [Weiter].

  7. Definieren Sie die Projektion indem Sie den Radiobutton radiobuttonon Projektion zum Aktivieren der Projektionsliste klicken.

  8. Wir benutzen Albers Equal Area Alaska (Fuß) Projektion. Da wir zufällig wissen dass es durch den EPSG ID 2964 repräsentiert wird geben wir dies in das Suchfenster ein. (Bemerkung: Wenn Sie diesen Ablauf für eine andere LOCATION und Projektion wiederholen wollen und Sie die EPSG ID nicht gespeichert haben, klicken Sie auf das mIconProjectionEnabled KBS-Status Icon in der unteren rechten Ecke der Statusleiste (siehe Abschnitt Arbeiten mit Projektionen)).

  9. Geben Sie bei Filter 2964 ein um die Projektion auszuwählen.

  10. Klicken Sie auf [Weiter].

  11. Um die Standardregion zu definieren müssen wir die LOCATION Ausdehnung in Nord-, Süd-, Ost- und Westrichtung eingeben. Hier klicken wir einfach auf den Knopf [Setze aktuelle QGIS-Ausdehung] um die Ausdehnung des geladenen Layers alaska.shp als voreingestellte GRASS Region Ausmaße geltend zu machen.

  12. Klicken Sie auf [Weiter].

  13. Wir müssen auch eine MAPSET innerhalb unserer neuen LOCATION definieren (dies ist nötig wenn Sie eine neue LOCATION erstellen). Sie können Sie wie Sie wollen nennen - wir haben ‘demo’ verwendet. GRASS erstellt automatisch eine spezielle MAPSET genannt PERMANENT die dazu erstellt wird um Kerndaten für das Projekt, seine Standardausmaße und Koordinatensystemdefinitionen zu speichern (siehe Neteler & Mitasova 2008 in Literatur und Internetreferenzen).

  14. Prüfen Sie alles, damit alles wie gewünscht ist. Klicken Sie auf [Abschliessen].

  15. Die neue LOCATION, ‘alaska’, und zwei MAPSETs, ‘demo’ und ‘PERMANENT’ werden erstellt. Die gerade geöffnete Arbeitsumgebung ist ‘demo’, wie Sie es definiert haben.

  16. Beachten Sie, dass einige Werkzeuge des GRASS Plugins grau hinterlegt waren und nun auch zur Verfügung stehen.

Figure GRASS location 2:

../../../_images/create_grass_location.png

Erstellen einer neuen GRASS LOCATION oder einer neuen MAPSET in QGIS

Wenn das wie eine Menge von Schritten schien ist es doch nicht so schlimm und ein schneller Weg eine LOCATION zu erstellen. Die LOCATION ‘alaska’ is jetzt bereit für den Datenimport (siehe Abschnitt Daten in eine GRASS LOCATION importieren). Sie können auch die bereits bestehenden Vektor- und Rasterdaten in der Beispiel GRASS LOCATION ‘alaska’ verwenden, die im QGIS ‘Alaska’ Datensatz Beispieldaten enthalten ist und weiter zu Abschnitt Das GRASS Vektormodell gehen.

Eine neue GRASS MAPSET erstellen

Ein Benutzer hat nur Schreibzugriff auf eine MAPSET die er oder sie erstellt hat. Das heißt dass Sie neben dem Zugriff zu Ihrer eigenen MAPSET Sie Karten in MAPSETs anderer Benutzer lesen können (und Sie können Ihre lesen) aber Sie nur die Karten in Ihrer eigenen MAPSET verändern und löschen können.

Alle MAPSETs beinhalten eine WIND Datei die die aktuellen Grenzkoordinatenwerte und die aktuell ausgewählte Rasterauflösung speichert (siehe Neteler & Mitasova 2008 in Literatur und Internetreferenzen, und Abschnitt Einstellung der GRASS Region).

  1. Starten Sie QGIS und stellen Sie sicher dass das GRASS Plugin geladen ist.

  2. Klicken Sie in der GRASS Werkzeugleiste auf das grass_new_mapset Neues Mapset Icon um den Neues Mapset Assistenten zu öffnen.

  3. Wählen Sie den GRASS Datenbankordner (GISDBASE) grassdata mit der LOCATION ‘alaska’ aus wo Sie eine weitere MAPSET genannt ‘test’ hinzufügen wollen.

  4. Klicken Sie auf [Weiter].

  5. Wir können diesen Assistenten verwenden um eine neue MAPSET innerhalb einer bestehenden LOCATION zu erstellen oder um dabei auch eine neue LOCATION zu erstellen. Wählen Sie radiobuttonon Erstelle neue Location (see figure_grass_location_2) und klicken Sie [Weiter].

  6. Geben Sie den Namen test' für die neue :file:`MAPSET ein. Unter dem Assistenten sehen Sie eine List bestehender MAPSETs und die entsprechenden Besitzer.

  7. Klicken Sie auf [Weiter], prüfen Sie die Einstellungen und drücken Sie dann auf [Abschließen].

Daten in eine GRASS LOCATION importieren

Dieser Abschnitt zeigt ein Beispiel wie man Raster- und Vektordaten in die ‘alaska’ GRASS LOCATION aus dem QGIS ‘Alaska’ Datensatz importiert. Daher verwenden wir die Landcover Rasterkarte landcover.img und die GML Vektorkarte lakes.gml aus dem QGIS ‘Alaska’ Datensatz (siehe Beispieldaten).

  1. Starten Sie QGIS und stellen Sie sicher dass das GRASS Plugin geladen ist.

  2. Klicken Sie in der GRASS Werkzeugleiste das grass_open_mapset Mapset öffnen Icon um den Wählen Sie ein GRASS Mapset Assistenten zu starten.

  3. Wählen Sie als GRASS Datenbank den Ordner grassdata aus dem QGIS Alaskadatensatz, als LOCATION ‘alaska’, als MAPSET ‘demo’ aus und klicken Sie [OK].

  4. Nun klicken Sie auf das Icon grass_toolsGRASS-Werkzeugkiste öffnen, damit die GRASS Werkzeuge (siehe Abschnitt Die GRASS Werkzeugkiste) zur Verfügung stehen.

  5. Um die Rasterkarte landcover.img zu importieren, drücken Sie auf das Modul r.in.gdal im Modulbaum Reiter. Diese GRASS Module ermöglicht es, GDAL-unterstützte Rasterdateien in eine GRASS LOCATION zu importieren.

  6. Browsen Sie zum Ordner raster im QGIS ‘Alaska’ Datensatz und wählen Sie die Datei landcover.img .

  7. Definieren Sie als Rasterausgabename landcover_grass und klicken Sie [Starten]. Im Reiter Ergebnis können Sie den gerade laufenden GRASS Befehl r.in.gdal -o input=/path/to/landcover.img output=landcover_grass sehen.

  8. Wenn Erfolgreich beendet erscheint klicken Sie [Ergebnis visualisieren]. Der landcover_grass Rasterlayer ist jetzt in GRASS importiert und wird in der QGIS Kartenansicht visualisiert.

  9. Um die GML Vektordatei lakes.gml zu importieren klicken Sie das Modul v.in.ogr im Modulbaum Reiter. Dieses GRASS Modul ermöglicht den Import con OGR-unterstützen Vektordateien in eine GRASS LOCATION. Der Moduldialog für v.in.ogr erscheint.

  10. Browsen Sie zum Ordner gml im |qg| 'Alaska' Datensatz und wählen Sie die Datei :file:`lakes.gml als OGR Datei aus.

  11. Definieren Sie lakes_grass als Vektorausgabenamen und klicken Sie [Starten]. Sie brauchen sich in diesem Beispiel nicht um andere Optionen kümmern. Im Reiter Ergebnis sehen Sie den aktuell laufenden GRASS Befehl v.in.ogr -o dsn=/path/to/lakes.gml output=lakes\_grass.

  12. Wenn Erfolgreich beendet erscheint klicken Sie [Ergebnis visualisieren]. Der lakes_grass Vektorlayer ist jetzt in GRASS importiert und wird in der QGIS Kartenansicht visualisiert.

Das GRASS Vektormodell

Es ist wichtig das GRASS Vektordatenmodell vor dem Digitalisieren zu verstehen.

GRASS nutzt ein topologisches Datenmodell.

Das bedeutet, dass Flächen nicht als geschlossene Polygone vorhanden sind, sondern als ein oder mehrere Umrandungen (Boundaries). Eine Umrandung (Boundary) zwischen zwei aneinander grenzenden Flächen ist nur einmal digitalisiert worden; beide Flächen teilen sich diese Umrandung. Umrandungen dürfen keine Lücken haben. Eine Fläche besteht also aus einer Umrandung und einem Zentroid, der diese Fläche als ein sog. Labelpunkt mit einer Attributtabelle verknüpft.

Neben den Umrandungen und Zentroiden kann eine Vektorkarte selbstverständlich auch Punkte und Linien enthalten. Alle diese Geometrieelemente können innerhalb ein und dem selben Datensatz enthalten sein. Sie werden in unterschiedlichen ‘Ebenen’ innerhalb von QGIS dargestellt. Auch wenn es möglich ist, Geometrieelemente zu mischen, so ist es eigentlich unüblich und wird normalerweise auch in GRASS GIS nur selten verwendet. Etwa bei Netzwerkanalysen. Im Normalfall sollten Sie versuchen, unterschiedliche Geometrietypen in unterschiedlichen Datensätzen (Layern) zu speichern.

Es ist auch möglich, unterschiedliche Inhalte des gleichen Geometrietyps in verschiendenen Ebenen eines Vektorlayers zu speichern. Beispielsweise können Felder, Wälder und Seen in einem Vektordatensatz gespeichert werden. Angrenzende Seen, Felder und Wälder teilen sich dann die gleiche Umrandung, jedoch haben sie separate Attributtabellen, die über ihre Ebene angesprochen wird. Darüber hinaus können Sie auch Attribute für die Umrandungen vergeben, falls eine Umrandung gleichzeitg einen Weg darstellt. In diesem Fall könnte auch die Umrandung eine separate Attributtabelle haben.

Die ‘Ebene’ eines jeden Objektes wird in GRASS intern als ‘layer’ bezeichnet. ‘Layer’ ist die Nummer die definiert ob es mehr als einen Layer innerhalb des Datensatzes gibt (z.B. ob die Geometrie Wald oder See ist). Vorerst kann dies nur eine Nummer sein. In Zukunft wird GRASS auch Namen als Felder in der Benutzeroberfläche unterstützen.

Attribute können innerhalb der GRASS LOCATION als dBase oder SQLite3 oder in externen Datenbanktabellen abgelegt werden, z.B. PostgreSQL, MySQL, SQLITE3, etc.

Die Attribute in den Tabellen werden über ein sog. ‘Kategoriefeld’ an die Geometrien des Datensatzes gehängt.

Die ‘Kategorie’ (oder key, ID, etc) ist eine Ganzzahl, über die eine Verknüpfung zwischen den Geometrien und den Spalten in der Datenbanktabelle hergestellt wird.

Tipp

Das GRASS Vektormodell verstehen

Der beste Weg, etwas über das GRASS Vektordatenmodell und seine Fähigkeiten zu erfahren, ist das Studieren eines der vielen verfügbaren GRASS-Tutorien, wo dieses Thema vertieft behandelt wird. Unter http://grass.osgeo.org/documentation/manuals/ sind eine Vielzahl weiterer Informationsquellen, Bücher und Tutorien in unterschiedlichen Sprachen vorhanden.

Einen neuen GRASS Vektorlayer erstellen

Um einen neuen GRASS Vektorlayer mit dem GRASS plugin zu erstellen klicken Sie das grass_new_vector_layer Neuen GRASS-Vektorlayer anlegen Werkzeugleistenicon. Geben Sie einen Namen in das Textfenster ein und Sie können mit dem Digitalisieren von Punkt-, Linien- oder Polygongeometrien beginnen indem Sie wie in Abschnitt Digitalisieren und Editieren eines GRASS Vektorlayers verfahren.

GRASS GIS erlaubt es aufgrund des topologischen Datenmodells, die verschiedenen Geometrietypen (Punkt, Linie und Fläche) in einem Vektorlayer abzuspeichern. Aus diesem Grund ist es nicht notwendig im Vorfeld einen Geometrietyp festzulegen. Dies unterscheidet sich von der Erstellung eines neuen Shapefile in QGIS, denn Shapefiles verwenden das Simple Feature Vektormodell (siehe Abschnitt Neue Vektorlayer erstellen).

Tipp

Erstellen einer Attributtabelle für einen neuen GRASS Vektorlayer

Wenn Sie für ihre digitalisierten Geometrien auch eine Attributtabelle erstellen wollen, müssen Sie nach dem Anlegen des GRASS-Vektorlayers eine Attributtabelle mit entsprechenden Spalten erstellen, bevor Sie mit dem Digitalisieren beginnen (siehe figure_grass_digitizing_5).

Digitalisieren und Editieren eines GRASS Vektorlayers

Die Digitalisierwerkzeuge für GRASS-Vektorlayer werden über den Knopf grass_edit GRASS-Vektorlayer bearbeiten in der GRASS-Werkzeugleiste gestartet. Dazu müssen Sie den zu bearbeitenden Layer in der Legende auswählen, bevor Sie auf den Editier-Knopf drücken. Abbildung figure_grass_digitizing_2 zeigt den Dialog für die GRASS Digitalisierung. Die einzelnen Werkzeuge werden im folgenden Kapitel beschrieben.

Tipp

Polygone in GRASS digitalisieren

Wenn Sie ein Polygon innerhalb eines GRASS Vektorlayers erstellen wollen, digitalisieren Sie zuerst die Boundary der Fläche mit der Moduseinstellung ‘Keine Kategorie’. Danach fügen Sie einen Zentroid (Labelpunkt) mit der Moduseinstellung ‘Nächst folgender Kategoriewert’ hinzu. Der Grund ist, dass in topologischen Layern die Attributinformationen einer Fläche immer mit dem Zentroiden und nicht mit der Grenze verknüpft werden.

Werkzeugleiste

In figure_grass_digitizing_1 sehen Sie die GRASS Digitalisieren Werkzeugleisten Icons, die vom GRASS Plugin zur Verfügung gestellt werden. Tabelle table_grass_digitizing_1 erklärt die verfügbaren Funktionalitäten.

Figure GRASS digitizing 1:

../../../_images/grass_digitizing_toolbar.png

GRASS Digitalisieren Werkzeugleiste

Icon

Werkzeug

Zweck

grass_new_point

Neuer Punkt

Digitalisiert neuen Punkt

grass_new_line

Neue Linie

Digitalisiert neue Linie

grass_new_boundary

Neue Grenze

Digitalisiert neue Grenze (zum Beenden ein neues Werkzeug wählen)

grass_new_centroid

Neuer Zentroid

Digitalisiert neuen Zentroiden (Labelpunkt für eine existierende Fläche)

grass_move_vertex

Verschiebe Vertex

Wählt einen Stützpunkt einer existierenden Linie oder Umrandung und setzt diesen an eine neue Position

grass_add_vertex

Vertex hinzufügen

Fügt einen Stützpunkt zu einer existierenden Linie hinzu

grass_delete_vertex

Lösche Vertex

Löscht einen Stützpunkt von einer existierenden Linie (Bestätigung der Auswahl durch einen weiteren Klick nötig)

grass_move_line

Verschiebe Element

Wählt existierende Grenze, Linie oder Zentroiden und verschiebt sie an eine neue Position

grass_split_line

Unterteile Linie

Unterteile eine bestehende Linie in zwei Teile

grass_delete_line

Element löschen

Löscht eine existierende Geometrie inklusive des Eintrags in der Attributtabelle (Bestätigung der Auswahl durch einen weiteren Klick nötig).

grass_edit_attributes

Editiere Attribute

Editiert Attribute eines existierenden Objekts (Beachten Sie, dass ein Objekt mehrere Feature repräsentieren kann, siehe oben)

grass_close_edit

Schließen

Beendet die Bearbeitung (und aktualisiert die Topolgie anschließend)

Tabelle GRASS Digitizing 1: GRASS Digitalisierwerkzeuge

Reiter Kategorie

In dem Reiter Kategorie können Sie einstellen, in welcher Weise Kategoriewerte neuen Objekten oder neue Kategoriewerte vorhandenen Objekten zugewiesen werden sollen.

Figure GRASS digitizing 2:

../../../_images/grass_digitizing_category.png

GRASS Digitalisieren Kategorie Reiter

  • Modus: Der Kategoriewert der auf neuen Geometrieelemente angewendet wird.

    • Nächst folgender Kategoriewert - Der nächste noch nicht verwendete Kategoriewert wird auf das Geometrieelement angewendet

    • Manueller Eintrag - Definieren Sie den Kategoriewert für das Geometrieelement manuell im ‘Kategorie’ Eingabefeld.

    • Keine Kategorie - Wendet keinen Kategoriewert auf das Geometrieelement an. Dies wird z.B. für Flächengrenzen verwendet, da die Kategoriewerte über den Zentroiden angebunden werden.

  • Kategorie - Die Nummer (ID) die an jedes digitalisierte Geometrieelement angehängt wird. Sie wird verwendet um jedes Geometrieelement mit seinen Attributen zu verbinden.

  • Feld (Layer) - Jedes Geometrieelement kann mit mehreren Attributtabellen, die verschiedene GRASS Geometrielayer verwenden, verknüpft werden. Die voreingestellte Layernummer ist 1.

Tipp

Einen zusätzlichen GRASS ‘layer’ mit |qg| erstellen

Wenn Sie gerne mehr Layer zu Ihrem Datensatz hinzufügen wollen tragen Sie einfach eine neue Nummer im ‘Feld (Layer)’ Eingabefeld ein und drücken Sie Eingabe. Im Reiter Tabelle können Sie Ihre neue Tabelle, die dann an den neuen Layer angebunden ist, erstellen.

Reiter Einstellungen

Der Reiter Einstellungen erlaubt das Setzen der Fangtoleranz in Bildschirmpixeln. Dies ist der Schwellenwert in Pixeln, innerhalb dessen neu digitalisierte Knotenpunkte an vorhandene Knoten gesnappt werden. Dies hilft, Lücken oder Überlagerungen zwischen Objekten zu vermeiden. Der Standardwert ist auf 10 Pixel eingestellt.

Figure GRASS digitizing 3:

../../../_images/grass_digitizing_settings.png

GRASS Digitalisieren Einstellungen Reiter

Darstellung Reiter

Der Reiter Darstellung erlaubt die Farbeinstellungen für die verschiedenen Geometrietypen und ihren Topologiestatus (z.B. offene/geschlossene Fläche).

Figure GRASS digitizing 4:

../../../_images/grass_digitizing_symbology.png

GRASS Digitallisieren Darstellung Reiter

Reiter Tabelle

Der Reiter Tabelle stellt Informationen über die Datenbanktabelle für einen gegebenen ‘layer’ bereit. Hier können Sie neue Spalten in eine bestehende Attributtabelle einfügen oder eine neue Datenbanktabelle für einen neuen GRASS Vektorlayer erstellen (siehe Abschnitt Einen neuen GRASS Vektorlayer erstellen).

Figure GRASS digitizing 5:

../../../_images/grass_digitizing_table.png

GRASS Digitalisiern Tabelle Reiter

Tipp

GRASS Schreibberechtigung

Sie müssen der Besitzer der GRASS MAPSET, die Sie bearbeiten wollen, sein. Es ist unmöglich Datenlayer in einer MAPSET die Ihnen nicht gehört zu bearbeiten, auch wenn Sie Schreibrechte darauf haben.

Einstellung der GRASS Region

Die Region Einstellung (Einstellung eines räumlichen Arbeitsfensters) in GRASS ist wichtig für das Arbeiten mit Rasterlayern. Vektoranalysen sind standardmäßig nicht auf eine definierte Region Definition begrenzt. Aber alle neu erstellten Raster werden die räumliche Ausdehnung und Auflösung der gerade definierten GRASS Region haben, unabhängig von Ihrer ursprünglichen Ausdehnung und Auflösung. Die aktuelle GRASS Region ist in der $LOCATION/$MAPSET/WIND Datei gespeichert und Sie definiert die Nord-, Süd-. Ost- und Westgrenze, die Anzahl von Spalten und Reihen sowie die horizontale und vertikale räumliche Auflösung.

Es ist möglich die Visualisierung der GRASS Region in der QGIS Kartenansicht ein- und auszuschalten indem Sie den grass_region Aktuelle GRASS-Region darstellen Knopf verwenden.

Mit dem grass_region_edit Aktuelle GRASS-Region bearbeiten Icon können Sie einen Dialog zum Ändern der aktuellen Region und der Darstellung des GRASS-Region Rechtecks im QGIS Kartenfenster öffnen. Geben Sie die neuen Region Ausmaße und Auflösung eine und klicken Sie [OK]. Der Dialog ermöglicht Ihnen auch aktiv eine neue Region mit Ihrer Maus im QGIS Kartenfenster auszuwählen. Klicken Sie zu diesem Zweck mit der linken Maustaste in das QGIS Kartenfenster, öffnen Sie ein Rechteck, schließen Sie es mit Hilfe der linken Maustaste und klicken Sie [OK].

Das GRASS Modul g.region bietet viele weitere Optionen zur Einstellung der passenden Ausdehnung und Auflösung der Region für die Rasteranalyse. Das Modul g.region können Sie über die GRASS Werkzeugkiste nutzen, wie in Kapitel Die GRASS Werkzeugkiste beschrieben.

Die GRASS Werkzeugkiste

Die grass_tools GRASS-Werkzeugkiste ermöglicht es, GRASS Module auf Daten innerhalb einer ausgewählten GRASS LOCATION und MAPSET anzuwenden. Dazu muss im Vorfeld eine GRASS LOCATION und MAPSET geöffnet werden, in der Sie Schreibrechte besitzen. Dies ist normalerweise garantiert, wenn Sie die MAPSET selbst erstellt haben und notwendig, damit die Ergebniskarten der Raster- und Vektoranalysen in der ausgewählten LOCATION und :file:`MAPSET gespeichert werden können.

Figure GRASS Toolbox 1:

../../../_images/grass_toolbox_moduletree.png

GRASS Werkzeuge und Modulbaum nix

Arbeiten mit GRASS Modulen

Die GRASS Shell der Werkzeugkiste bietet Zugriff auf fast alle (mehr als 300) GRASS Module über die Kommandozeile. Um eine benutzfreundlichere Umgebung zu bieten, sind davon etwa 200 Module graphisch auswählbar und bieten einen Dialog in Form eines zusätzlichen Reiters in der Werkzeugkiste.

Eine vollständige Liste von GRASS Modulen die in der grafischen Werkzeugkiste der QGIS Version 2.6 verfügbar sind können Sie im GRASS Wiki unter http://grass.osgeo.org/wiki/GRASS-QGIS_relevant_module_list finden.

Es ist außerdem möglich, die GRASS Werkzeugkiste anzupassen und weitere Module zu integrieren. Die Herangehensweise ist in Abschnitt Anpassen der Module beschrieben.

Wie in Abbildung figure_grass_toolbox_1 zu sehen, können Sie nach dem passenden GRASS Modul in dem Reiter Modulbaum nachschauen oder im Reiter Modulliste suchen.

Wenn Sie auf das grafische Icon eines Modules klicken, öffnet sich ein neuer Moduldialog mit drei Reitern Optionen, Ergebnis und Handbuch.

Optionen

Der Reiter Optionen stellt Ihnen einen Moduldialog in vereinfachter Form, in dem sie gewöhnlicherweise einen Raster- oder Vektorlayer, der in der QGIS Kartenansicht visualisiert ist, auswählen können und weitere modulspezifische Parameter, um die Module zum Laufen zu bringen, eingeben können.

Figure GRASS module 1:

../../../_images/grass_module_option.png

GRASS Werkzeuge Modul Optionen nix

Die zur Verfügung gestellten Modulparameter sind oftmals nicht vollständig um den Dialog einfach zu halten. Wenn Sie weitergehende Modulparamter und -flags verwenden wollen müssen Sie die GRASS Shell starten und das Programm in der Kommandozeile benutzen.

Eine neue Funktion seit der QGIS Version 1.8.0 ist der Knopf Fortgeschrittene Optionen einblenden unterhalb der vereinfachten Moduldialoge im Reiter Optionen. Momentan ist diese Funktion nur für das Modul v.in.ascii umgesetzt. Es ist aber zukünftig für weitere Module vorgesehen und wird so die kompletten Funktionen der GRASS Module grafisch bereitstellen, ohne die GRASS Shell und somit die Kommandozeile benutzen zu müssen.

Ergebnis

Figure GRASS module 2:

../../../_images/grass_module_output.png

GRASS Werkzeuge Modul Ergebnis nix

Der Reiter Ergebnis stellt die Ausgabe des Moduls zur Laufzeit dar. Nachdem Sie den Knopf [Los] gedrückt haben, wird auf diesen Reiter gewechselt und Sie sehen die Statusausgaben des Moduls. Wenn alles funktioniert hat, sehen Sie den Ausgabetext Erfolgreich beendet.

Handbuch

Figure GRASS module 3:

../../../_images/grass_module_manual.png

GRASS Werkzeuge Modul Handbuch nix

Der Reiter Handbuch zeigt die HTML Hilfeseite der GRASS Module. Sie können es zum Überprüfen weitergehender Modulparameter oder -flags oder um vertieftere Kenntnisse über den Anwendungszweck der Module zu erwerben benutzen. Am Ende jeder Modul Handbuchseite sehen Sie weiterführende Links zum Main Help index, dem Thematic index und dem Full index. Diese Links stellen die gleiche Information wie das Modul g.manual zur Verfügung.

Tipp

Ergebnisse direkt anzeigen

Wollen Sie Ihre Ergenisse direkt in der Kartenansicht ansehen, nutzen Sie den Knopf ‘Ergebnis visualisieren’ im unteren Bereich des jeweiligen Modulreiters

GRASS Beispielanwendung

Die folgenden Beispiele sollen die Anwendung verschiedener GRASS Module demonstrieren.

Höhenlinien aus einem DGM erstellen

Im ersten Beispiel wird eine Höhenlinienkarte aus einem Höhenraster (DEM) erstellt. Hier wird angenommen dass Sie die Alaska LOCATION wie in Abschnitt Daten in eine GRASS LOCATION importieren eingerichtet haben.

  • Als erstes öffnen Sie die Location, indem Sie auf das grass_open_mapsetMapset öffnen Icon klicken und dann die Alaska Location auswählen.

  • Nun laden Sie den gtopo30 Rasterlayer, indem Sie auf das Icon grass_add_rasterGRASS-Rasterlayer hinzufügen klicken und den Layer gtopo30 aus der Alaska Location auswählen und laden.

  • Als nächstes drücken Sie auf das Icon grass_tools GRASS-Werkzeugkiste öffnen.

  • In der Liste von Werkzeugkategorien doppelklicken Sie auf Raster ‣ Oberflächenverwaltung ‣ Vektorkonturlinien erzeugen.

  • Jetzt wird ein einfacher Klick auf das Werkzeug r.contour einen Werkzeugdialog wie oben beschrieben öffnen (siehe Arbeiten mit GRASS Modulen). Die gtopo30 Rasterdatei sollte als Name der Eingabe-Rasterkarte erscheinen.

  • Geben Sie im Feld Abstand zwischen den Kontourintervallen selectnumber den Wert 100 an. (Dadurch werden Höhenlinien in einem Abstand von 100m erstellt.)

  • In das Feld Name der Vektorausgabekarte geben Sie den Namen hoehen_100 an.

  • Klicken Sie [Starten] um den Prozess zu starten. Warten Sie mehrere Momente bis die Nachricht Erfolgreiche beendet im Ergebnisfenster auftaucht. Klicken Sie dann [Ergebnis visualisieren] und [Schließen].

Da die aktuelle GRASS Region ziemlich groß ist, kann es eine Weile dauern, bis der Layer vollständig dargestellt wird. Danach können Sie noch die Layereigenschaften verändern und eine Farbe für die Linien auswählen, die sich deutlich vom Höhenmodell unterscheidet, siehe Vektorlayereigenschaften.

Als nächstes zoomen Sie in einen bergigen Bereich im Zentrum Alaskas. Wenn Sie weit genug in die Karte hineingezoomt sind, werden Sie erkennen, dass die Höhenlinien teilweise sehr eckig erscheinen. Um das Erscheinungsbild zu optimieren, bietet GRASS ein Modul mit dem Namen v.generalize. Dabei wird mit Hilfe des Douglas Peuker Algorithmus und der einer Reduktion der Stützpunkte eine Glättung der Linien erreicht, ohne die Geometrien zu zerstören. Da der Ergebnislayer weniger Stützpunkte hat, ist er auch kleiner und kann schneller geladen werden. Die Analyse wird z.B. angewendet, wenn man sehr detailierte Daten nur in einem kleinen Maßstab anzeigen möchte.

Tipp

Geometrien in QGIS vereinfachen

Beachten Sie dass das QGIS fTools Plugin über ein Geometrien vereinfachen ‣ Werkzeug verfügt das genauso wie der GRASS v.generalize Douglas-Peuker Algorithmus funktioniert.

In diesem Beispiel wollen wir nun aber etwas anderes erreichen. Die Höhenlinien, die wir mit r.contour erstellt haben, zeigen teilweise sehr scharfe Winkel, die wir glätten möchten. Unter den Algorithmen des Moduls v.generalize befindet sich auch der Chaikens-Algorithmus, der exakt das macht, was wir möchten (auch Hermite Splines). Achten Sie aber darauf, dass es passieren kann, dass Stützpunkte nicht nur eliminiert sondern auch hinzugefügt werden können. Dadurch kann der Layer wieder langsamer geladen werden.

  • Öffnen Sie die GRASS Werkzeugkiste und doppelklicken Sie die Kategorien Vektor ‣ Karte entwickeln ‣ Generalisierung und klicken Sie dann auf das v.generalize Modul um sein Optionsfenster zu öffnen.

  • Stellen Sie sicher, dass ‘hoehen_100’ als Vektorlayer in Feld Name der Vektoreingabekarte erscheint.

  • Aus der Liste möglicher Algorithmen wählen Sie nun Chaiken’s. Belassen Sie alle weiteren Optionen wie sie sind und gehen Sie zum Ende des Dialogs, wo Sie als Name der Vektorausgabekarte ‘hoehen_100_smooth’ angeben. Drücken Sie nun auf [Starten].

  • Der Prozess dauert eine Weile. Sobald Erfolgreich beendet im Reiter Ergebnis erscheint, drücken Sie wieder auf [Ergebnis visualisieren] und dann auf [Schließen].

  • Ändern Sie nun auch die Farbe des neuen Layers, damit er sich deutlich von dem Höhenmodell und den zuvor berechneten Höhenlinien abhebt. Sie werden erkennen, dass die Kanten der neuen Höhenlinien wesentlich weicher gezeichnet sind.

Figure GRASS module 4:

../../../_images/grass_toolbox_vgeneralize.png

GRASS Moduk v.generalize zum Glätten einer Vektorkarte nix

Tipp

Vektorlinien glätten mit dem GRASS Modul v.generalize

Die oben beschriebene Anwendung kann auch in anderen Situationen verwendet werden. Wenn Sie z.B. eine Rasterkarte mit Niederschlagswerten haben, können Sie mit r.contour einen Isohyetallayer (konstanter Niederschlag) erstellen.

Erstellen eines 3D Schummerungseffekts

Es gibt verschiedene Methoden, um Höhenlayer anzuzeigen und ihnen einen 3D Schummerungseffekt zu verleihen. Der Gebrauch von Höhenlinien ist eine populäre Methode, die häufig angewendet wird, um topographische Karten zu erstellen. Eine andere Möglichkeit, um einen 3D Effekt zu erzeugen ist, bietet das Hillshading. Der Effekt basiert dabei auf einem Höhenmodell. Dabei wird zuerst die Hangneigung und -richtung der Zellen bestimmt und dann durch die Simulation des Sonnenstandes eine Reflexionswert erzeugt. Dadurch werden der Sonne zugewandte Bereiche aufgehellt und der Sonne abgewandte Bereiche (im Schatten) dunkler dargestellt.

  • Fangen Sie mit diesem Beispiel an indem Sie zuerst den Rasterlayer gtopo30 laden. Öffnen Sie die GRASS-Werkzeugkiste und unter der Raster Kategorie wechseln Sie in den Bereich Räumliche Analysen ‣ Geländeanalyse.

  • Nun klicken Sie auf r.shaded.relief, um den Modulreiter zu öffnen.

  • Ändern Sie den Wert im Feld Winkel der Sonne in Grad östlich von der Nordrichtung selectnumber 270 auf 315.

  • Geben Sie als Name der Schummerungskarte den Namen gtopo30_shade an und klicken Sie auf [Starten].

  • Nachdem die Karte berechnet wurde, visualisieren Sie sie und setzen Sie die Farbe des Rasterlayers auf Graustufen.

  • Um die Schummerung und das Höhenmodell gtopo30 zusammen zu sehen, ziehen Sie die Schummerungskarte in der Legende unter das Höhenmodell. Öffnen Sie dann den Dialog Layereigenschaften der Karte gtopo30, und ändern Sie die Transparenz im Reiter Transparenz auf den Wert 25%.

Die Höhenkarte gtopo30 wird nun als Farbkarte leicht transparent über der Schummerungskarte angezeigt. Dadurch entsteht ein visueller 3D Effekt. Um den Unterschied besser zu erkennen, wechseln Sie über das Kontrollkästchen den Anzeigemodus der Schummerungskarte in der Legende und wieder zurück.

Die GRASS Kommandozeile verwenden

Das GRASS Plugin in QGIS stellt die GRASS Module oftmals in vereinfachter Form und auch nicht vollständig bereit. Es ist also grundsätzlich für Anwender gestaltet, die sich nicht so gut mit GRASS und all seinen Fähigkeiten auskennen oder nur einfache Analysen durchführen wollen. Daher werden in den grafischen Moduldialogen oftmals nicht alle Optionen und Parameter, die das GRASS Modul bieten bereitgestellt, um den Umgang einfacher und intuitiver zu gestalten. Wer tiefer in GRASS einsteigen möchte, er hat die Möglichkeit, sämtliche Funktionalitäten und Module über die GRASS Kommandozeile (GRASS Shell) anzusprechen. In dem folgenden Beispiel soll eine zusätzliche Option des Moduls r.shaded.relief angesprochen werden, die nur über die Kommandozeile genutzt werden kann.

Figure GRASS module 5:

../../../_images/grass_toolbox_shell.png

Die GRASS Shell, Modul r.shaded.relief nix

Das Modul r.shaded.relief stellt einen zusätzliche Parameter zmult bereit, über den der Höhenwert relativ zu den X-Y Werten multipliziert werden kann. Dadurch wird der Schummerungseffekt noch prägnanter.

  • Laden Sie das Höhenmodell gtopo30 wie im vorherigen Beispiel. Öffnen Sie die GRASS-Werkzeugkiste und klicken auf die GRASS Shell. In das Kommandozeilenfenster tippen Sie folgenden Befehl r.shaded.relief map=gtopo30 shade=gtopo30_shade2 azimuth=315 zmult=3 und drücken dann die Taste [Enter].

  • Wenn die Berechnung abgeschlossen ist, wechseln Sie in den Reiter Browser und Doppelklicken Sie auf die neu erstellte Karte gtopo30_shade2, um Sie in QGIS anzuzeigen.

  • Wie oben erklärt verschieben Sie die Schummerungskarte unter das gtopo30 Raster in der Legende, überprüfen Sie dann die Transparenz des farbigen gtopo30 Layers. Sie sollten dabei erkennen, dass der Schummerungseffekt stärker verglichen mit der ersten Schummerungskarte ist.

Figure GRASS module 6:

../../../_images/grass_toolbox_shadedrelief.png

Darstellen einer Schummering erstellt mit dem GRASS Modul r.shaded.relief nix

Rasterstatistik auf Basis eines Vektorlayer berechnen

Das folgende Beispiel zeigt, wie man univariate Statistik für Rasterwerte innerhalb von Vektorpolygonen berechnen kann und die Werte in neue Attributspalten des Vektorlayers hinzufügt.

  • Verwenden Sie wieder die Alaska Location (siehe Abschnitt Daten in eine GRASS LOCATION importieren), und importieren Sie das Shapefile trees aus dem Ordner shapefiles nach GRASS.

  • Jetzt ist ein Zwischenschritt nötig: es müssen Zentroiden zu der importierten Baumkarte hinzugefügt werden um es zu einem kompletten GRASS Flächenvektor (der sowohl Umrandungen als auch Zentroide enthält) zu machen.

  • Wählen Sie aus der Werkzeugkiste Vektor ‣ Karte entwickeln ‣ Objekte verwalten und öffnen Sie das Modul v.centroids.

  • Geben Sie als Name für die Ausgabe-Vektorkarte ‘forest_areas’ an und starten Sie das Modul.

  • Nun laden Sie den neuen Layer forest_areas und visualisieren Sie die verschiedenen Waldtypen in verschiedenen Farben - deciduous, evergreen und mixed. Dazu öffnen Sie den Dialog Eigenschaften des Layers, wechseln zum Reiter Darstellung, wählen selectstring ‘Eindeutiger Wert’ und setzen das Klassifikationsfeld auf ‘VEGDESC’ (siehe auch die Beschreibung des Reiters Darstellung in Abschnitt Menü Stil des Vektordatenabschnitts).

  • Als nächstes öffnen Sie wieder die GRASS-Werkzeugkiste und wechseln nach Vektor ‣ Vektor mit anderen Karten aktualisieren.

  • Klicken Sie auf das v.rast.stats Modul. Geben Sie gtopo30 und forest_areas ein.

  • Nun fehlt nur noch ein Parameter: Geben Sie als Spaltenpräfix elev an, und klicken Sie dann auf [Starten]. Die Berechnung wird ziemlich lange dauern (wahrscheinlich bis zu zwei Stunden).

  • Schließlich öffnen Sie den Layer forest_areas erneut und lassen Sie sich die Attributtabelle anzeigen. Dort gibt es nun weitere Spalten einschließlich elev_min, elev_max, elev_mean usw. für jedes Waldpolygon.

Der GRASS Datei-Browser

Eine weitere interessante Funktion in den GRASS-Werkzeugen ist der GRASS LOCATION Browser. In figure_grass_module_7_ können Sie die aktuelle :file:`LOCATION mit den dazu gehörigen MAPSETs sehen.

In der linken Hälfte des Datei-Browsers können Sie sich alle in der aktuellen LOCATION enthaltenen MAPSETs anschauen. In der rechten Hälfte des Fensters sehen Sie weitere Metainformationen zum ausgewählten Datensatz (beispielsweise Auflösung, BoundingBox, Datenquelle, bei Vektordaten die Attributtabelle und die COMMAND Geschichte).

Figure GRASS module 7:

../../../_images/grass_mapset_browser.png

GRASS LOCATION Browser nix

Die Werkzeugleiste im Browser Reiter stellt folgende Werkzeuge für die ausgewählte LOCATION zur Verfügung:

  • grass_add_map Ausgewählten Layer dem Kartenfenster hinzufügen

  • grass_copy_map Gewählte Karte kopieren

  • grass_rename_map Gewählte Karte umbenennen

  • grass_delete_map Gewählte Karte löschen

  • grass_set_region Setze die Region auf die gewählte Karte

  • grass_refresh Neu zeichnen

Die Knöpfe grass_rename_map Gewählte Karte umbenennen und grass_delete_map Gewählte Karte löschen stehen nur für die aktuelle MAPSET zur Verfügung. Die anderen Werkzeuge funktionieren auch in den anderen MAPSETs.

Anpassen der Module

Nahezu alle GRASS-Module können in die GRASS-Werkzeugkiste integriert werden. Eine XML-Schnittstelle wertet die sehr einfachen XML-Dateien, die die Module beschreiben, aus und übernimmt die Oberflächendarstellung.

Beispielhaft ist hier die XML-Datei zum Modul v.buffer (v.buffer.qgm) dargestellt:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE qgisgrassmodule SYSTEM "http://mrcc.com/qgisgrassmodule.dtd">

<qgisgrassmodule label="Vector buffer" module="v.buffer">
        <option key="input" typeoption="type" layeroption="layer" />
        <option key="buffer"/>
        <option key="output" />
</qgisgrassmodule>

Der Auswerter liest diese Definition und erstellt einen neuen Reiter in der Werkzeugkiste, wenn Sie das Modul auswählen. Ein detailierte Beschreibung, um neue Module in die GRASS Werkzeugkiste zu integrieren, die Gruppe des Moduls zu ändern etc. finden Sie auf dem QGIS Wiki unter http://hub.qgis.org/projects/quantum-gis/wiki/Adding_New_Tools_to_the_GRASS_Toolbox.