Gestione di dati vettoriali in GRASS 6.4

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Gestione di
di dati
dati vettoriali
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GRASS 6.4
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Gestione di dati vettoriali in GRASS 6.4
Paolo Zatelli
Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale
Università di Trento
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GRASS 6.4
Le principali caratteristiche della gestione di mappe vettoriali in
GRASS 6.x sono:
●
architettura vettoriale 3D, multi attributo e multi layer,
indicizzazione spaziale;
●
networking, shortest path;
●
interfaccia display manager (gis.m) e nviz;
●
integrazione con DBMS.
Il codice dei moduli e delle librerie vettoriali è stato riscritto
completamente rispetto alle versioni precedenti (5 e 4).
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GRASS 6.x
Geometria:
●
●
supporto per vettori 2D/3D (disegni CAD, TIN), visualizzazione con NVIZ;
multiformato - “mappe virtuali” da sorgenti di dati esterni (SHAPE-file,
PostGIS) senza conversione (con la libreria OGR con v.external);
●
export/import a/da PostGIS;
●
spatial index creato al volo - v.build velocizzato significativamente;
●
category index per accelerare le query sugli attributi.
Database Management Interface (attributi):
●
●
●
gestione degli attirbuti in un DBMS (PostgreSQL, mySQL, ODBC, SQLite,
dBase);
multiattributo - attributi registrati in file dBase(default) o in DBMS esterni;
multilayer – le features in un vettoriale possono rappresentare uno o più layer
e possono essere collegati a uno o più tabelle;
●
uso delle “forms library” per dialoghi user friendly per le query;
●
supporto per linear reference systems.
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GRASS 6.x
Applicazioni/Misc:
●
query/selezioni/estrazioni SQL supportate dai moduli vettoriali;
modifica interattiva degli attributi attraverso la “forms library” (d.what.vect
permette la modifica degli attributi);
●
analisi delle reti vettoriali: Shortest path, Traveling salesman (percorso chiuso),
Allocation of sources (sottoreti), Minimum Steiner trees (connessioni a stella), e
isodistances (da centri), (es. shortest path) - basato su DGLIB (Directed Graph
Library), le funzioni di costo possono essere assegnate sia a nodi che ad archi
(con verso);
●
●
nuovo programma di digitalizzazione v.digit con interfaccia grafica;
import e export di qualunque formato vettoriale supportato da OGR (Shapefile,
TIGER, MapInfo, GML2, PostGIS e DGN);
●
●
interfaccia grafica generata runtime e display manager;
i18n: supporto per linguaggi multipli (al momento i messaggi sono
parzialmente codificati e tradotti);
●
●
sessioni multiple di GRASS: lo stesso utente può lanciare più di una sessione.
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Geometria e attributi
Nel modello vettoriale si deve gestire:
● geometria;
● topologia;
● attributi;
e loro relazioni.
Le relazioni tra geometria ed attributi possono avere
cardinalità diversa da uno: è possibile cioè collegare più
attributi alla stessa geometria e/o geometrie diverse alla
stessa tabella di attributi.
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Geometria e attributi
fonte: GRASS wiki
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Geometria
La geometria del modello vettoriale in GRASS 6.x usa una
rappresentazione arco-nodo (arco = linea orientata) definita da
coppie [triplette] di coordinate (x,y[,z]).
Le primitive geometriche sono:
●point;
●line;
●boundary;
●centroid;
●area (boundary+centroid);
●face (riservato per usi futuri, topologia 3D?).
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Formati vettoriali
GRASS è in grado di utilizzare dati vettoriali 3D:
● in formato nativo (importati o digitalizzati);
● da PostGIS e in formati nativi attraverso OGR (sola lettura,
non topologico) con v.external.
Il modello vettoriale di GRASS prevede due livelli:
● livello 1, solo geometria (memorizzata nel file coor);
● livello 2, livello 1 più topologia (memorizzata nel file topo).
Le funzioni di GRASS possono aprire un file vettoriale a diversi
livelli a seconda delle operazioni che devono eseguire (che usano
o meno la topologia).
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Formato nativo
Nella directory $LOCATION_NAME/$MAPSET/vector esiste una
cartella per ogni vettoriale (con il nome della mappa), contenente i
file:
cidx
coor
dbln
head
hist
sidx
topo
file di indicizzazione delle categorie (binario);
coordinate (binario);
database link (lista delle tabelle associate, ASCII);
header (ASCII);
informazioni sul file (ASCII);
file di indicizzazione spaziale (binario);
topologia (binario).
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Formato nativo
header
ORGANIZATION: USGS­NMD DLG DATA ­ CHARACTE
DIGIT DATE: 1977,
DIGIT NAME: youngs
MAP NAME: Output from Vpatch
MAP DATE: 1977,
MAP SCALE: 100000
OTHER INFO: RC3.HYS03 **PRODUCED
ZONE: 13
MAP THRESH: 76.200000
dbln
1 poi cat /home/paolo/grass/network_analysis/osnabrueck/user1/dbf/ dbf
2 poi2 cat /home/paolo/grass/network_analysis/osnabrueck/user1/dbf/ dbf
hist
COMMAND: v.in.ogr ­o dsn="/home/paolo/grass/network_analysis/frida­1.0.1­
shp/" output="poi" layer="poi" min_area=0.0001 snap=­1
GISDBASE: /home/paolo/grass/network_analysis
LOCATION: osnabrueck MAPSET: user1 USER: paolo DATE: Thu Jun 9 13:07:15 200
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Formati esterni
E' possibile utilizzare dati vettoriali esterni con v.external
v.external dsn=/home/paolo/grass/trentino/dati/shp/ output=strade layer=strade
i file sono solo in lettura.
I formati supportati sono: ESRI Shapefile, MapInfo File, UK .NTF,
SDTS, TIGER, S57, DGN, VRT, REC, Memory, BNA, CSV,
GML,GPX, KML, GeoJSON, Interlis1, Interlis2, GMT, SQLite,
ODBC, Pgeo, OGDI, PostgreSQL, MySQL e AVCBin .
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Categorie
Ad ogni entità di un file vettoriale è associata una categoria,
che viene usata come campo chiave nel collegamento con gli
attributi.
Ogni vettoriale può appartenere ad uno o più layer (strati) ed
ogni entità ha una categoria (uguale o diversa) per ogni layer.
Ad ogni layer corrisponde una tabella del database.
Ogni vettoriale (ad es. importato) ha di default un layer (con
indice 1).
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Categorie e DB - formato nativo
Coor file
Primitiva geom. layer cat
linea 1
1
1
2
1
linea 2
1
2
2 23
punto 1
1
3
2
2
linea 3
1
1
2 23
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Tabella 1
campo chiave
1
2
3
4
...
attributo
attributo 1
attributo 2
attributo 3
attributo 4
...
Tabella 2
campo chiave attributo
1
attributo 1
2
attributo 2
...
...
23
attributo 23
...
...
layer 1
layer 2
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Categorie e DB - PostGIS
layer 1
Geometry table
Prim. geom.
Feature ID
linea 1
1
linea 2
2
punto 1
3
linea 3
4
Category file
Feature ID layer cat
1
1
1
1
2
1
2
1
2
2
2 23
3
1
3
3
2
2
4
1
1
4
2 23
Tabella 1
campo chiave
1
2
3
4
...
attributo
attributo 1
attributo 2
attributo 3
attributo 4
...
Tabella 2
campo chiave attributo
1
attributo 1
2
attributo 2
...
...
23
attributo 23
...
...
layer 2
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Categorie
La gestione del legame geometria – categorie è fatta con v.category.
La sintassi è:
v.category [-g] input=name [output=name] [option=string] [type=string[,string,...]]
[layer=value[,value,...]] [ids=range] [cat=integer] [step=integer] [--overwrite] [-verbose] [--quiet]
flags: -g output in stile shell script, -o sovrascrive la mappa di output (se esiste),
-v verbose, -q quiet;
input nome della mappa di input;
output nome della mappa di output;
option azione da compiere:
add – aggiunge una nuovo layer, del – cancella un layer, lcopy – copia un
layer, chlayer – cambia il numero di un layer, sum – aggiunge il valore cat ai
valori di una categoria di un layer, report – visualizza i valori delle categorie in
shell style (layer type count min max), print - visualizza i valori delle categorie,
le categorie sono separate da '/';
type tipo di primitiva (point,linea,boundary,centroid,area);
layer numero del layer (default 1);
Ids categorie delle primitive nel file di input da processare (default: tutte);
cat categoria (default 1);
step incremento delle categorie (default 1);
overwrite sovrascrive il file di output, se esiste già (equivalente a -o).
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Categorie
Esempi:
aggiunge un secondo layer al vettoriale poi, con categoria=numero entità
v.category input=poi output=poi_2f layer=2 op=add cat=1 step=1
mentre
v.category input=poi_2f layer=1 op=report
visualizza
type count min max
point 282 1 282
line 0 0 0
boundary 0 0 0
centroid 0 0 0
area 0 0 0
all 282 1 282
LAYER 2:
type count min max
point 282 1 282
line 0 0 0
boundary 0 0 0
centroid 0 0 0
area 0 0 0
all 282 1 282
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Topologia
La costruzione della topologia è fatta con v.build, che gestisce i file
di supporto per topologia e categorie.
Normalmente non è necessario eseguire il modulo esplicitamente,
tutti i moduli di importazione e modifica di mappe vettoriali
eseguono v.build se necessario.
La sintassi è:
v.build map=name [error=name] [option=string[,string,...]] [--overwrite] [--verbose]
[--quiet]
map nome della mappa di input;
error mappa in cui scrivere i vettori errati;
option azione da compiere:
build – costruisce la topologia, dump – visualizza la topologia sullo stdout,
sdump – visualizza l'indice spaziale sullo stdout, cdump – visualizza le
categorie sullo stdout;
overwrite sovrascrive il file di output (error), se esiste già:
verbose aumenta le informazioni a video;
quiet diminuisce l'output a video.
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Topologia
Esempio: visualizzazione della topologia
v.build map=h_network_clean option=dump ­­­­­­­­­­ TOPOLOGY DUMP ­­­­­­­­­­
N,S,E,W,T,B: 5800876.470000, 5787594.240000, 3444004.000000, 3427000.290000, 0.000000, 0.000000
Nodes (9061 nodes, alive + dead ):
node = 1, n_lines = 2, xy = 3432560.200000, 5795535.790000
line = 1, type = 1, angle = ­9.000000
line = 10, type = 2, angle = 1.083750
node = 2, n_lines = 2, xy = 3432093.960000, 5795823.350000
line = 2, type = 1, angle = ­9.000000
line = 11, type = 2, angle = 0.822250
...
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Topologia
Spesso le mappe vettoriali importate hanno errori topologici, non
rispettano cioè i vincoli dello schema spaziale usato da GRASS
(G1).
I vincoli in particolare sono, per le primitive nella stessa mappa:
le aree non si possono sovrapporre, le linee intersecandosi
devono generare un nodo, punti diversi devono avere coordinate
diverse.
Alcuni formati di file vettoriali non contengono la topologia (es.
Shape e dxf) e le primitive hanno geometra tale che è necessario
“ripulirla” per costruire la topologia.
Dopo avere importato la mappa in GRASS si usa v.clean
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Topologia
v.clean [-b] input=name output=name [type=string[,string,...]] [error=name]
tool=string[,string,...] [thresh=float[,float,...]] [--overwrite] [--verbose] [--quiet]
Flags: -b non costruisce la topologia sul file di output, -o sovrascrive, -v verbose, -q
quiet.
input mappa di input;
output mappa di output;
type tipo di primitiva (point,line,boundary,centroid,area, face, kernel - default:
point,line,boundary,centroid,area);
error mappa (vettoriale) in cui sono create le primitive errate;
tool “strumento” da applicare : break, snap, rmdangle, chdangle, rmbridge, chbridge,
rmdupl,rmdac, bpol, prune, rmarea, rmline, rmsa
break: spezza le linee alle intersezioni
snap: esegue uno snap dei vertici delle linee più vicini del threshold
rmdangle: rimmuove i “dangles”, il threshold è ignorato se < 0
chdangle: cambia il tipo di primitiva da boundary a linea per i “dangle”, il
threshold è ignorato se < 0, le primitivedi tipo line sono ignorate
rmbridge: rimuove i “ponti” che connettono aree con isole o 2 isole
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Topologia
chbridge: cambia il tipo di primitiva da boundary a line per i “ponti” che
connettono aree con isole o 2 isole
rmdupl: rimuove le features duplicate (attenzione alle categorie)
rmdac: rimuove i centroidi duplicati ('type' è ignorato)
bpol: spezza (“aggiusta” topologicamente) i poligoni (ad es. importato da
formati non topologici come ShapeFile). I boundaries sono spezzati ad
ogni intersezione tra 2 o più poligoni
prune: rimuove i vertici all'interno del threshold da lines e boundaries, un
boundary è “potato” solo se la topologia non viene danneggiata (ad es.
creando una nuova intersezione), il primo e l'ultimo segmento di un
boundary non sono mai modificati.
rmarea: rimuove piccole aree, il boundary più lungo è cancellato
rmline: rimuove tutte le linee o boundary con lunghezza zero (ignora il
threshold)
rmsa: rimuove angoli piccoli tra linee nello stesso nodo
thresh threshold (valore di soglia)
Il threshold è dato in unità di mappa, un valore per ogni “strumento”, nello stesso
ordine (default: 0.0[,0.0,...]).
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Topologia
Esempio: spezzare le linee alle intersezioni
v.clean ­­overwrite ­­verbose input=roadsmajor output=roadsmajor_clean error=intersections tool=break
Esempio: rimuovere i centroidi duplicati
v.clean ­­overwrite ­­verbose input=census output=census_clean tool=rmdac
Esempio: rimuovere i “dangles” e unire i punti più vicini di 10 (metri)
v.clean ­­overwrite ­­verbose input=roads output=roads_clean tool=snap,rmdangle thresh=10
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Attributi
Ogni layer può essere collegato ad una tabella, si deve indicare:
● il layer a cui collegare la tabella;
● la tabella da collegare;
● il campo (colonna) chiave della tabella a cui corrispondono le
categorie delle primitive vettoriali.
Queste informazioni vengono memorizzate nel file dbln per ogni
vettoriale:
1 poi cat /home/paolo/grass/network_analysis/osnabrueck/user1/dbf/ dbf
2 poi2 cat /home/paolo/grass/network_analysis/osnabrueck/user1/dbf/ dbf
Attenzione: è possibile collegare la stessa tabella a più vettoriali
ma le operazioni su un vettoriale la modificano anche per gli
altri, in particolare cancellando un vettoriale collegato la tabella
viene cancellata (ma si può scollegare la tabella).
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Collegamento degli attributi
Il collegamento tra categorie su un layer e tabella di DB si imposta
con v.db.connect.
La sintassi è:
v.db.connect [-pglcod] map=name [driver=name] [database=name]
[table=name] [key=name] [layer=integer] [fs=character] [--verbose] [--quiet]
flags: -p stampa i parametri della connessione attuale ed esce;
-g stampa i parametri della connessione attuale in stile shell script ed esce;
-l stampa solo informazioni relative al layer indicato
-c stampa i nomi e tipi delle colonne del layer specificato;
-o sovrascrive i parametri di una connessione esistente;
-d elimina la connessione specificata (non la tabella);
map nome della mappa di input;
driver driver del DB (dbf, pg, ogr, sqlite – default dbf);
database nome del database (directory per i file);
table tabella;
key nome del campo (colonna) chiave;
layer numero del layer (default 1);
fs separatore dei campi nella tabella.
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v.db.connect
Esempi:
collegare la tabella “strassen” (dbf) al primo layer del vettore
“streets_schools” con campo chiave “cat”
v.db.connect map=streets_schools driver=dbf database=$GISDBASE/
$LOCATION_NAME/$MAPSET/dbf/ table=strassen key=cat layer=1
collegare la tabella “schools” (dbf) al secondo layer del vettore
“streets_schools” con campo chiave “cat”
v.db.connect map=streets_schools driver=dbf database=$GISDBASE/
$LOCATION_NAME/$MAPSET/dbf/ table=schools key=cat layer=2
collegare la tabella “streets” (PostgreSQL) al terzo layer del
vettore “streets_schools” con campo chiave “cat”
v.db.connect map=streets_schools driver=pg database=”host=pgserver.ing.unitn.it,dbname=vectdb,user=paolo” table=streets key=id layer=3
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db.connect
E' possibile impostare parametri di default per la connessione a DB
con db.connect, questi sono usati da v.db.connect senza bisogno
di specificarli ogni volta.
La sintassi è:
db.connect [-pc] [driver=string] [database=string] [schema=string] [group=string]
flags: -p visualizza i parametri della connessione corrente ed esce, -c controlla I
parametri della connessione e li imposta;
driver nome deldriver DB (dbf,pg,sqlite);
database nome del database (directory per i file);
schema tipo di schema usato dal server DB (vuoto per i DBMS che non usano
uno schema);
group utente di default del server DB.
Es.: impostazione di default per driver e database per i dbf
db.connect driver=dbf database=$GISDBASE/$LOCATION_NAME/$MAPSET/dbf/
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Esempi
Visualizzazione di un vettoriale:
d.vect strade_scuole col=black
i punti (=scuole) in rosso, estraendo le etichette dalla colonna
“tipo” della tabella collegata sul layer 2:
d.vect strade_scuole type=point layer=2 llayer=2 col=red disp=attr attrcol=tipo
Creazione del vettoriale “scuole” estraendo da “servizi” i punti con
nome “scuola” nella colonna “tipo”
v.extract input=servizi output=scuole type=point layer=1 new=­1 where=”tipo='Scuola'"
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Licenza
Questa presentazione è © 2014 Paolo Zatelli, disponibile come
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