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Appunti GIS

GRASS

Pacchetti installati in Debian Sarge: fftw2, gdal-bin, grass, grass-doc, libgrass, tcl8.3, tk8.3. Scaricato il database di esempio spearfish, scompattato in $HOME/grass/ (il nostro GRASS databse), il tutto è contenuto nella sottodirectory spearfish57. Si lancia grass in una finestra terminale, selezionare la directory spearfish come location e PERMANENT come mapset. Quindi si clicca Enter GRASS.

Per iniziare a veder qualcosa bisogna aprire una finestra grafica (un GRASS monitor), lo si fa con il comando d.mon oppure dall'interfaccia Tcl/Tk:

  • Display, Start display, x0
  • Display, Display raster maps
  • Display, Display vector maps

Per editare i punti di un vettoriale, dalla toolbar:

  • Add vector
  • Digitize map

Iniziare un progetto ex novo

Un po' di documentazione è disponibile per GRASS 6.0.x e per GRASS 6.1.x.

Supponiamo che la directory $HOME/grass/ sia il nostro GRASS databse, creiamo una nuova LOCATION di nome strade, che verrà memorizzata nella directory $HOME/grass/strade. Si avvia GRASS e si clicca il pulsante Create New Location, le informazioni fornite sono:

LOCATION strade
MAPSET niccolo
DATABASE /home/niccolo/grass
Coordinate system Latitude-Longitude
Datum name wgs84
Datum Transformation Parameters 1
NORTH EDGE 46.696
SOUTH EDGE 36.943
WEST EDGE 6.264
EAST EDGE 19.268
GRID RESOLUTION E-W 1
GRID RESOLUTION N-S 1

Nel progetto potremo avere diversi MAPSET, ad esempio per consentire l'accesso a più utenti contemporaneamente oppure per poter suddivire il progetto in componenti separati logicamente. Un mapset speciale di nome PERMANENT viene creato automaticamente quando viene creata una nova location, sarà accessibile in scrittura solo al proprietario del database, contiene i limiti geografici della location e può essere usato per contenere tutti gli elementi ereditati in sola scrittura da tutti gli altri mapset.

Le impostazioni di cui sopra dipendono dal fatto che il nostro progetto si estende a tutta l'Italia e vogliamo lavorare con le coordinate espresse in latitudine/longitudine secondo il datum WGS84 (sono le impostazioni predefinite del nostro GPS).

Definita e creata la location (strade) e il mapset (niccolo), si vuole creare una vector map (trk_strade) che contiene un layer (1_line) con le linee da poter a digitalizzare.

Purtroppo non si riesce a creare una vector map a partire dal nulla, si deve importare qualcosa di preesistente. Ecco un esempio che esegue i seguenti passi:

  1. Esporta una geometry PostGIS verso uno shapefile
  2. Importa lo shapefile in un vector map di GRASS temporaneo
  3. Effettua il merge del vector temporaneo nel vector map definitivo

Dalla shell di sistema si effettua l'export da PostGIS:

pgsql2shp \
    -f shapefile \
    -h 127.0.0.1 \
    -u dbuser \
    -P dbpass \
    -g trkseg \
    dbname "SELECT id, trkseg FROM tracksegments WHERE id = 65"

Poi nella shell di GRASS si usano i seguenti comandi per importare lo shapefile:

# Import the Shapefile into a new GRASS vector map.
# Shapefile does not specify a projection: we use location's projection (-o).
v.in.ogr dsn=shapefile.shp output=tmp_trkseg min_area=0.0001 snap=-1 -o
 
# Add the new GRASS vector map to the final one.
# Omit the "-a" if the output vector map does not exists yet.
v.patch -a input=tmp_trkseg output=trk_strade
v.build map=trk_strade
 
# Remove the temporary vector.
g.remove vect=tmp_trkseg

Layer vettoriali e attributi

GRASS can be linked to one or many database management systems (DBMS). The db.* set of commands provides basic SQL support for attribute management, while the v.db.* set of commands operates on the vector map.

Per assegnare degli attributi ad un vettore bisogna assegnare una o più categorie allo stesso. Una categoria è in pratica un identificativo dell'oggetto vettoriale e viene memorizzato nello stesso file che contiene la geometria. Con v.category si possono manipolare le categorie.

Gli oggetti vettoriali possono essere collegati ad una o più tabelle del database, ogni collegamento ad un distinto attributo viene chiamato Layer.

Layers: It is possible to link the geographic objects in one vector file to one or more tables. Each link to a distinct attribute table is called a layer. GRASS layers do not contain any geographic objects, but consist of links to attribute tables in which vector objects can have zero or more categories. If a vector object has zero categories in a layer, then it does not appear in that layer. In this fasion some vector objects may appear in some layers but not in others. The practical benefit of this system is that it allows placement of thematically distinct but topologically related objects in a single file (e.g. forests and lakes). These virtual layers also are useful for linking time series attribute data to a series of locations that did not change over time. By default the first layer is active, i.e. the first table corresponds to the first layer. Further tables are linked to subsequent layers. Using v.db.connect layers can be listed or maintained.

SQL support: The DBF driver provides only very limited SQL support (as DBF is not an SQL DB) while the other DBMS backends (such as PostgreSQL, MySQL etc) provide full SQL support since the SQL commands are sent directly to the DBMI. SQL commands can be directly executed with db.execute, db.select and the other db.* modules. When creating vector maps from scratch, in general an attribute table must be created and the table must be populated with one row per category (using v.to.db). However, this can be performed in a single step using v.db.addtable along with the definition of table column types.

Dati Regione Toscana

La Regione Toscana mette a disposizione gratuitamente alcuni dei dati cartografici in suo possesso (bontà loro… li abbiamo pagati noi!). Purtroppo la licenza non è libera. Vedere la pagina Archivio Cartografico Regione Toscana.

VMap0

Scaricato e scompattato il file v0eur.tar.gz da http://geoengine.nga.mil/ftpdir/archive/vpf_data/v0eur.tar.gz (seguendo un link da www.mapability.com). L'archivio contiene dati vettoriali in formato VPF (Vector Product Format), si tratta di uno standard militare identificato dalla sigla MIL-STD-600006.

Andras Fabian ha fatto la conversione dei dati VMap0 in formato shapefile e gli ha resi disponibili su http://frederic.cs.dal.ca/pub/STDW/VMAP0/.

Nel documento grassnews_vol3.pdf ci sono alcune note su come importare i dati VMap0 in GRASS. Purtroppo il comando necessario ogr2ogr (contenuto nel pacchetto Debian gdal-bin) non supporta il formato VPF, lo si scopre lanciando il comando ogrinfo –formats e notando che OGDI non è tra i formati supportati.

Pare che il pacchetto OGDI (documentazione in ogdi.pdf) invece faccia al caso nostro, non esiste pacchettizzato Debian e quindi si fa dai sorgenti:

cd /usr/local/download/ogdi
tar zxvf ogdi-3.1.4.tar.gz
cd ogdi-3.1.4/
export TOPDIR=/usr/local/download/ogdi/ogdi-3.1.4
export LD_LIBRARY_PATH=$TOPDIR/bin/Linux
./configure
make
make install

Controllare che in /etc/ld.so.conf sia compreso il percorso /usr/local/lib, casomai aggiungerlo ed eseguire ldconfig.

A questo punto si possono vedere alcune informazioni sull'archivio VMap0 con ogdi_info, ad esempio il datum utilizzato è il North American Datum 1983 su ellissoide GRS80 (codice EPSG 4269) come scritto nell'articolo Grass News visto prima.

Si esportano i dati in formato shapefile con ogdi_import, quindi si convertono in PostGIS con shp2pgsql (dal pacchetto PostGIS):

$ ogdi_info -u gltp:/vrf/home/niccolo/vmap0/v0eur/vmaplv0/eurnasia
Projection = `+proj=longlat +datum=nad83'
Bounds
north = 89.999900
south = 30.000000
east = 179.999900
west = -60.000000
...
...
$ ogdi_import -no-dict -u gltp:/vrf/home/niccolo/vmap0/v0eur/vmaplv0/eurnasia -f Area -o polbnda -l 'polbnda@bnd(*)'
Projection = `+proj=longlat +datum=nad83'
$ shp2pgsql -s 4269 polbnda.shp vmap0 > polbnda.sql
Shapefile type: Polygon
Postgis type: MULTIPOLYGON[2]

Queste sono le opzioni usate per ogdi_import:

Opzione Significato
-u <url> URL del database vettoriale.
Usare la sintassi gltp:[//<hostname>]/driver/<path>
L'hostname viene omesso per una connessione locale.
Il driver usato nel nostro caso è il vrf (Vector Relational Format), un altro possibile driver è il grass per un datastore GRASS.
-no-dict Alcuni server possono usare un parametro Dictionary per limitare i dati restituiti. Non nel nostro caso.
-o <filename> Nome del file da creare. Nel caso nostro vengono creati i file .shp, .shx e .dbf.
-f <family> Seleziona la famiglia di oggetti da trattare, i valori ammessi sono: Line, Area, Point, Matrix, Image, Text, Edge, Face, Node o Ring
-l <layer> Stringa che indica quali oggetti selezionare, la sintassi generica è DatastoreElement@Datastore(Expression).
Per il driver vrf la sintassi è FEATURE_NAME@COVERAGE(REQUEST) che definisce una specifica feature (es. roads), un tipo di coverage (es. transportation) e la richiesta da fare sulla tabella della feature indicata (es. TYPE = double_lane).
Nel caso nostro si seleziona tutta la tabella Administrative Areas (polbnda) che appartiene al coverage Boundary (bnd).

Problemi

Il MULTIPOLYGON ricavato con shp2pgsql presenta delle anomalie, per esempio alcune regioni sono tagliate da un meridiano e/o parallello, ad esempio la Sicilia è tagliata verticalmente in due poligoni (id 5108 e 5502). Motivi? Rimedi?

strade=> SELECT id,nam FROM vmap0 WHERE nam = 'SICILIA';
  id  |   nam
------+---------
 5106 | SICILIA
 5107 | SICILIA
 5108 | SICILIA
 5502 | SICILIA
(4 rows)

Altri programmi di supporto

gpsbabel

Permette di fare download/upload e di convertire tra quasi tutti i formati file dei GPS conosciuti! Ad esempio per fare il download dei dati da un GPS Garmin collegato alla prima porta seriale:

gpsbabel -w -i garmin -f /dev/ttyS0 -o gpx -F waypoints.gpx
gpsbabel -t -i garmin -f /dev/ttyS0 -o gpx -F tracks.gpx
gpsbabel -r -i garmin -f /dev/ttyS0 -o gpx -F routes.gpx

gpsdrive

Car navigation system. Può essere collegato direttamente ad un GPS, monstra in tempo reale la posizione sulla mappa e il percorso effettuato. Gestisce waypoint e tracce. Può scaricare al volo da Internet le mappe raster in varie scale da www.expedia.com.

Se non è collegato al GPS attiva la modalità simulazione, veramente antipatica se si vuole utilizzare il programma per visualizzare le proprie tracce sovrapposta alla cartografia prelevata da Expedia.

Per convertire dei file GPX (track o waypoint) al formato gpsdrive si usa al solito gpsbabel:

gpsbabel -t -i gpx -f trk_2005-08-11.gpx -o gpsdrivetrack -F .gpsdrive/track_2005-08-11.sav
gpsbabel -w -i gpx -f wpt_2005-03-06.gpx -o gpsdrive      -F way_2005-03-06.txt; cat way_2005-03-06.txt >> .gpsdrive/way.txt

GpsDrive legge automaticamente gli waypoint dal file ~/.gpsdrive/way.txt, mentre dal menu Misc, Load track file è possibile caricare la traccia desiderata.

gpsd/gpsd-clients

GPS (Global Positioning System) service daemon e cliente relativo, per condividere un GPS su LAN.

gpsman

GPS Manager (GPSMan) is a graphical manager of GPS data that makes possible the preparation, inspection and edition of GPS data in a friendly environment. GPSMan supports communication and real-time logging with both Garmin and Lowrance receivers and accepts real-time logging information in NMEA 0183 from any GPS receiver.

Un po' primitivo, ma va anche a CUI.

gpx2shp

Convert GPS or GPX file to ESRI/Shape file. Include the tools gps2shp and gpx2shp. These are very useful when using collected GPS points with existing GIS tools like qgis and GRASS.

Standard di riferimento

GPX
GPX (the GPS Exchange Format) is a light-weight XML data format for the interchange of GPS data (waypoints, routes, and tracks) between applications and Web services on the Internet. See appunti GPX.

Shapefile
Formato vettoriale basato su file; proprietario ma aperto; è composto di 3-5 file, uno con le coordinate (.shp), uno di indice (.shx), uno di dati (.dbf), e a volte altri; non è topologico. Compatibile con Mapserver.

Geodb
Ci vuole Postgis, dopodiché la vita è facile: da Postgis butti dentro tutto, poi li puoi manipolare in tutti i modi che ti vengono a mente (anche da Openoffice!). Compatibile con Mapserver.

Formato topologico
In un formato topologico un confine fra due poligoni è una linea sola, nel non topologico sono due forme che, casualmente, sono (più o meno) sovrapposte.

tecnica/gps_cartografia_gis/appunti.txt · Last modified: 2006/12/04 17:45 (external edit)