GRASS GIS Integration¶

Beispieldatensatz¶

Als Beispiel nutzen wir den QGIS Alaska Datensatz (siehe Beispieldaten). Er enthält eine kleine Grass Beispieldatei LOCATION mit drei Vektorlayern und einer Raster Höhendatei. 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.

Mehr GRASS Beispiel LOCATIONs sind unter der GRASS Website unter http://grass.osgeo.org/download/sample-data/ verfügbar.

GRASS Layer visualisieren¶

Wenn der Anbieter in QGIS geladen ist, wird das Locationitem mit dem GRASS Symbol in der Browserstruktur unter jedem Ordner-Element hinzugefügt, das den GRAS Standort enthält. Öffnen Sie den Ordner grassdata und erweitern alaska und mapset demo.

Sie können GRASS Raster- und Vektorebenen wie jeden anderen Layer aus dem Browser entweder durch Doppelklick auf Layer oder per Drag & Drop auf die Karte oder Legende laden.

Daten in eine GRASS LOCATION importieren via drag and drop¶

In diesem Abschnitt wird Ihnen Beispielhaft gezeigt, wie Sie Raster- oder Vektordateien in eine GRASS Mapset laden.

1. Navigieren Sie im QGIS-Browser zu dem Mapset, aus dem Sie Dateninformationen importieren wollen.

2. Um QGIS Browser einen Layer zu finden, den Sie GRASS importieren möchten finden, beachten Sie, dass Sie eine andere Instanz des Browsers öffnen können (Browser Panel (2)), wenn Quelldaten zu weit von der mapset im Baum entfernt sind.

3. Ziehen Sie einen Layer und legen Sie ihn auf dem Zielmapset ab. Der Import kann einige Zeit für größere Layer in Anspruch nehmen, Sie werden ein animiertes Symbol sehen vor dem neuen Layer, bis der Import beendet ist.

Wo Rasterdaten in unterschiedlichen KBS sind, können Sie diese reprojizieren mit Grob (schnell) oder Exakt (genau). Wenn eine Verbindung zu der Rasterquelle erstellt wird (unter Verwendung r.external), werden die Quelldaten in dem gleichen KBS ertellt und das GDAL-Format wird bekannt, wenn das Quelldaten KBS verwendet wird. Sie können diese Optionen in der Browser Registerkarte in :ref:grass_options` einstellen.

Wenn ein Quellraster mehr Kanäle hat, wird eine neue GRASS Karte für jede Schicht mit dem <Kanalnummerr> Suffix und eine Gruppe aller Karten mit Symbol erzeugt. Externe Raster haben ein anderes Symbol .

GRASS Daten im QGIS Browser bearbeiten¶

• Karten kopieren: GRASS Karten können zwischen Mapsets innerhalb der gleichen Stelle mit Drag & Drop kopiert werden.

• Löschen von Karten: Rechtsklick auf eine GRASS Karte und wählen Sie :gui-Label:`Löschen` aus dem Kontextmenü.

• Umbenennen von Karten: Rechtsklick auf eine GRASS Karte und wählen Sie: gui-Label: Umbenennen aus dem Kontextmenü.

GRASS Optionen¶

GRASS Optionen werden im GRASS Optionen Dialog eingestellt, welchen Sie auch durch Rechtsklick auf die Location oder das Mapset Element im Browser öffnen können, wenn Sie GRASS Optionen wählen.

GRASS Plugin starten¶

Um GRASS Funktionalitäten zu benutzen, müssen Sie das GRASS Plugin mit dem Pluginmanager auswählen und laden. Gehen Sie deswegen zum Menü Erweiterungen ‣ Erweiterungen verwalten und installieren ..., wählen Sie GRASS und klicken Sie [OK].

Die folgenden Hauptfunktionen werden mit der Werkzeugleiste zur Verfügung gestellt, wenn Sie das GRASS-Plugin starten:

• ^{Mapset öffnen}

• ^{Neues Mapset}

• ^{Schließe Mapset}

• ^{GRASS-Werkzeugkiste öffnen}

• ^{Aktuelle GRASS-Region darstelllen}

• ^{GRASS Optionen}

GRASS Mapset öffnen¶

Ein GRASS Mapset muss geöffnet werden, um Zugang zu den GRASS Tools im Plugin zu bekommen (die Werkzeuge sind deaktiviert, wenn kein Mapset geöffnet ist). Sie können ein Mapset aus dem Browser öffnen: Rechtsklick auf das Mapset Element und wählen Sie dann Mapset öffnen aus dem Kontextmenü.

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 LOCATIONs organisiert. Jede LOCATION ist durch ein Koordinatenbezugssystem, Kartenprojektion und eine geographische Grenze definiert und kann darüberhinaus weitere Unterordner MAPSETs (Unterordner des Ordners LOCATION) besitzen, um die Layer der LOCATION weiter z.B. thematisch oder räumlich zu unterteilen (siehe Neteler & Mitasova 2008 in Literatur und Internetreferenzen). 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:

GRASS Daten in der Alaska LOCATION

Daten in eine GRASS LOCATION importieren¶

Siehe Abschnitt import_data dnd um herauszufinden, wie die Daten einfach importiert per Drag & Drop in den Browser importert werden können.

Dieser Abschnitt zeigt ein Beispiel wie man Raster- und Vektordaten in die ‘alaska’ GRASS LOCATION aus dem QGIS ‘Alaska’ Datensatz in einem üblichen Weg, mit Hilfe von Standard GRASS Modulen, 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 laden Sie das GRASS Plugin, falls dies noch nicht geschehen ist.

2. Klicken Sie in der GRASS Werkzeugleiste das ^{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-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 Sie den Text Erfolgreich beendet sehen, klicken Sie auf den Knopf [Ergebnis visualisieren]. Der Layer landcover_grass ist nun in die aktuelle GRASS Location importiert und wird im Kartenfenster angezeigt.

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 QGIS '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.

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 :file:` 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 laden Sie das GRASS Plugin, falls dies noch nicht geschehen ist.

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

3. Klicken Sie in der GRASS Werkzeugleiste auf das ^{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 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 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 ^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:

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.

Das GRASS Vektormodell¶

Es ist wichtig, das :index:`GRASS Vektordaten Modell ‘vor der Digitalisierung zu verstehen. Im Allgemeinen verwendet GRAS ein topologisches Vektormodell. 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.

Einen neuen GRASS Vektorlayer erstellen¶

Um einen neuen GRASS Vektorlayer zu erzeugen, wählen Sie eines der folgenden Elemente aus dem Mapset Kontextmenü im Browser:

• Neuer Punktlayer

• Neuer Linienlayer

• Neuer Polygonlayer

und einen Namen in das Dialogfeld eingeben. Eine neue Vektorkarte wird erstellt und der Layer dem Kartenfenster hinzugefügt und die Bearbeitung gestartet. Einen Typ des Layers zu wählen beschränkt nicht den Geometrietypen, der in der Vektorkarte digitalisiert werden kann. In GRASS ist es möglich, alle Arten von Geometrietypen (Punkt, Linie und Polygon) in einer Vektorkarte zu organisieren. Der Typ wird nur verwendet, um die Layer dem Kartenfenster hinzuzufügen, da QGIS von dem Layer fordert eine bestimmte Art zu haben.

Es ist auch möglich, Layer bestehenden Vektorkarten hinzuzufügen, wählen Sie ein Element oben aus dem beschriebenen Kontextmenü der bestehenden Vektorkarte.

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).

Digitalisieren und Editieren eines GRASS Vektorlayers¶

GRASS Vektorebenen können mit den Standard QGIS Digitalisierfunktionen werden digitalisiert. Es gibt jedoch einige Besonderheiten, die Sie kennen sollten, aufgrund

• GRASS topologischen Modell im Vergleich zu einfachen QGIS Funktion

• Komplexität von GRASS-Modellen

  • mehrere Layer in einer Karte

  • mehrere Geometrietypen in einer Karte

  • Geometrieteilung von mehreren Objekte durch mehrere Layer

Die Besonderheiten sind in den folgenden Abschnitten besprochen.

Speichern, Änderungen verwerfen, rückgängig machen, wiederholen

Die Änderungen werden nach jeder Operation geschrieben, es ist jedoch möglich, Rückgängig/Wiederholen zu wählen oder alle Änderungen zu verwerfen, wenn die Bearbeitung geschlossen wird. Wenn Änderungen rückgängig gemacht werden oder Änderungen verworfen werden, wird der ursprüngliche Zustand in der Vektorkarte neu geschrieben und die der Attributtabellen.

Es gibt zwei Hauptgründe für dieses Verhalten:

• Es ist die Natur von GRASS-Vektoren aus Überzeugung zu kommen, dass der Benutzer tun will, was er tut und es ist besser, dass die Daten gespeichert werden, wenn die Arbeit plötzlich unterbrochen wird (z. B. Stromausfall)

• Die Notwendigkeit für eine effektive Bearbeitung von topologischen Daten visualisiert Informationen über die topologische Korrektheit, solche Informationen können nur von GRASS Vektorkarte erworben werden, wenn Änderungen an der Karte vorgenommen werden.

Werkzeugleiste

Die ‘Digitalisierungsleiste’ hat einige spezielle Werkzeuge, wenn Sie einen GRASS Layer bearbeiten:

Icon	Werkzeug	Zweck
	Neuer Punkt	Digitalisiert neuen Punkt
	Neue Linie	Digitalisiert neue Linie
	Neue Grenze	Digitalisiert neue Grenze
	Neuer Zentroid	Digitalisiert neuen Zentroiden (Labelpunkt für eine existierende Fläche)
	Neue geschlossene Grenze	Digitalisiert neue geschlossene Grenze

Tabelle GRASS Digitizing 1: GRASS Digitalisierwerkzeuge

Kategorie

Kategorie, die oft als cat bezeichnet wird, ist eine Art von ID. Der Name stammt aus Zeiten, in denen GRASS-Vektoren nur einzelne Attribut “Kategorien” hatten. Kategorien werden als Bindeglied zwischen Geometrie und Attribute verwendet. Eine einzelne Geometrie kann mehrere Kategorien haben und somit mehrere Funktionen in verschiedenen Layern darstellen. Derzeit ist es möglich, nur eine Kategorie pro Layer mit QGIS Werkzeugen zu bearbeiten. Neue Funktionen haben automatische neue einzigartige Kategorien, ohne Grenzen. Grenzen bilden in der Regel nur Bereiche und stellen keine lineare Funktionen dar, es ist jedoch möglich, Attribute für eine Grenze später zu definieren, beispielsweise in einer anderen Ebene.

Neue Kategorien werden immer nur in derzeit bearbeiteten Layern erstellt.

Es ist nicht möglich mehrere Kategorien zuweisen, um die Geometrie mit QGIS zu bearbeiten, solchen Daten werden wie mehrere Funktionen dargestellt und einzelne Merkmale, auch aus verschiedenen Schichten, können gelöscht werden.

Attribute

Die Attribute des aktuell bearbeiteten Layer können nur geändert werden, wenn die Vektorkarte mehrere Layer enthält, Merkmale anderer Layer werden alle ‘<nicht editierbar (layer#)>’ eingestellt, so werden Sie gewarnt, dass solche Attribut nicht editierbar sind. Der Grund dafür ist, dass andere Layer in der Regel andere Gruppe von Feldern haben und haben können, während QGIS nur einen festen Satz von Feldern pro Layer unterstützt.

Wenn einer Geometrie primitive nicht eine Kategorie zugeordnet ist, wird eine neue einzigartige Kategorie automatisch zugeordnet und eine neue Eintragung in der Attributtabelle erstellt, wenn ein Attribut dieser Geometrie verändert wird.

Stil editieren

Die topologische Symbologie ist für eine effektive Bearbeitung von topologischen Daten wesentlich. Bei Beginn der Bearbeitung, eine spezialisierter Renderer ‘GRASS Bearbeiten’ wird automatisch auf die Ebene gesetzt und der ursprüngliche Renderer wiederhergestellt, wenn die Bearbeitung geschlossen ist. Der Stil kann in den Layereigenschaften im ‘Stil’ Reiter angepasst werden. Der Stil kann auch in der Projektdatei oder in einer separaten Datei gespeichert werden. Wenn Sie den Stil anpassen, ändern sich nicht seinen Namen, weil er zurückgesetzt wird, wenn das Bearbeiten erneut gestartet wird.

Der Stil basiert auf topologischen Informationen, die vorübergehend als Feld ‘topo_symbol’ der Tabelle hinzugefügt wird. Das Feld wird automatisch entfernt, wenn die Bearbeitung abgeschlossen ist.

Objektfang

Um einen Bereich zu bilden, müssen Ecken verbundener Grenzen genau die gleichen Koordinaten haben. Dies kann mit dem Schnappen Werkzeug erreicht werden, wenn Kartenfenster und Vektorkarte das gleiche KBS haben. Ansonsten, koordiniert durch Umwandlung von Karte auf Kartenfenster und wieder zurück, können die Koordinaten etwas unterschiedlich wegen Darstellungsfehler und KBS Transformationen werden.

Einschränkungen

Die gleichzeitige Bearbeitung von mehreren Layern innerhalb des gleichen Vektors wird nicht unterstützt. Dies ist vor allem deswegen unmöglich, durch das nicht händeln mehrere Handhabungs Stacks für eine einzelne Datenquelle.

Unter Linux und Mac OSX kann nur ein GRASS Layer zum selben Zeitpunkt bearbeitet werden. Dies basiert auf einem Fehler in GRASS, welcher nicht zulässt, Datenbanktreiber in zufälliger Reihenfolge schließen. Dies wird mit GRASS Entwickler gelöst.

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 auch möglich, die Region mit dem Knopf ^{Aktuelle GRASS-Region darstellen} aus- bzw. einzuschalten.

Die Region kann im “Region” Reiter in ‘GRASS Tolls’ Dock-Widget geändert werden. Geben Sie in der neuen Region Grenzen und Auflösung ein und klicken Sie [Anwenden]. Wenn Sie auf [Select the extent by dragging on canvas], klicken können Sie eine neue Region interaktiv mit der Maus auf der QGIS Leinwand wählen, indem Sie ein Rechteck ziehen.

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-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:

GRASS Werkzeuge und Modulbaum

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 2.14 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 in vereinfachter Form die unbedingt notwendigen Eingabeparameter zur Verfügung, die das Modul zum Laufen benötigt.

Figure GRASS module 1:

GRASS Werkzeuge Modul Optionen

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:

GRASS Werkzeuge Modul Ergebnis

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:

GRASS Werkzeuge Modul Handbuch

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 ^{Mapset öffnen} Icon klicken und dann die Alaska Location auswählen.

• Als nächstes drücken Sie auf das Icon ^{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).

• Geben Sie gtopo30 in Name des EIngaberasters ein.

• Geben Sie im Feld Abstand zwischen den Kontourintervallen 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

QGIS stellt mit den fTools auch ein Werkzeug Geometrien vereinfachen zur Verfügung. Es funktioniert genau wie der Douglas-Peuker Algorithmus im GRASS Modul v.generalize.

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:

GRASS Moduk v.generalize zum Glätten einer Vektorkarte

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 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 einfacher 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:

Die GRASS Shell, Modul r.shaded.relief

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 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:

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

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 ‘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.

<?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>