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1 アイ・シー・ネット/開発実務プログラム GIS入門 ～オープンソフトウェア（QGIS）を使って地図を作成～ QGIS活用コース 2013年12月8日 Pacific Spatial Solutions, LLC 今木洋大 2 導入編との違い • 導入編 – – – – ベクタデータ GISの基本コンセプト QGISの使い方の基本 講義中心 • 活用編 – – – – – ベクタ、ラスタ、WMS 様々なプラグイン 地図の作成 データの解析 実習中心 • カバーできないトピック – ベクタレイヤの編集 – ユーザーインターフェースの 高度なカスタマイゼーション – データベース – GRASS、SEXTANTE – アクション – グラフのオーバーレイ – Inkscapeでの地図作成 – GPS – プラグインの作成 – Python などなど 3 What’s new? • コンポーザー （地図作成・印刷 機能の強化） • フィールド計算機 （関数の大 幅強化） • シンボル （カラーランプの大幅 強化、ラスタシンボルの強化） • ラベリング • SEXTANTE （解析モジュール） • Pythonコンソール （Pythonによ るQGISの操作） • その他多数 • ラスタツールバー • 日本語対応の強化 • ．．． 4 QGIS活用コース 講習内容 １．はじめに（30min） 活用編について オープンソース GISについて ソフトウェアーインストールの確認 ２．各種データの取り扱い（60min） ラスタ ベクタ テキスト WMS 実習 ３．属性テーブルとフィールド計算機（30min） 属性テーブル 外部テーブルの結合 フィールド計算機 ４．プラグイン （60min） プラグインの管理 基本のプラグイン サードパーティープラグイン 実習 ５．レイヤプロパティ（60min） カラーマップ・スタイルマネージャ ラスタ ベクタ ラベリング 実習 ６．地図の作成（90min） マップコンポーザー 実習 アトラスの作成 5 １．はじめに （30min） オープンソース GISについて 実習： ソフトウェアーインストールの確認 6 復習 • オープンソースソフトウェアーとは、あるライセ ンス契約の元、ソースコードが公開されてい るソフトウェアーのことであり、そのライセンス 下ではソフトウェアーの改変とその再配布が 許されている。 (http://opensource.org/, 2007). 7 実習１ • ソフトウェアーのインストールの確認 • QGISの起動 – ￥map￥basic_map.qgsをダブルクリックして開く 8 ２．各種データの取り扱い （60min） ラスタ ベクタ テキスト WMS 実習 9 各種データの取り込み • ラスタ – DEM（数値地図）の取り込み – SRS変換 • ベクタ – SRS変換 – KMLへの出力 • テキスト – CSVファイルとCSVTファイル – 出力 • WMS – WMSレイヤの表示 標高図 10 ラスタデータの取り扱い • QGISのデータの読み込み、書き出しは GDAL/OGRライブラリを利用 • ラスタのデータフォーマットはベクタよりも断然多 い – GDALサポート（120以上） ｖｓ OGRサポート（70） • オープンソースGISのラスタの標準は、GeoTIFF – 通常は、４GB 制限、Big TIFFファイルで４GB以上も取 り扱える – 通常使われるすべてのデータタイプが利用できる – 通常のTIFFファイルでも、world fileがあればGISデー タとして読み込める 11 GDAL • ラスタデータを取り扱うためのライブラリ – http://www.gdal.org/ 12 全世界をカバーするDEMの入手 • SRTM（Shuttle Radar Topography Mission)により、 世界中のDEMが90m解像 度のGeoTiff形式で入手で きる – http://srtm.csi.cgiar.org/ • USGS DEMサイト – GTOPO30など – http://eros.usgs.gov/elev ation-products 13 日本のDEMの入手 • 国土地理院の基盤地図 情報ダウンロードサービ ス – 解像度10m、5m – http://fgd.gsi.go.jp/down load/ • 株式会社エコリス「基盤 地図情報 標高DEM データ変換ツール」 – http://www.ecoris.co.jp/ 14 ラスタデータの入手後 • ダウンロードしたそのままでデータを使えるこ とはあまりない • データの前処理 – ファイルフォーマットの変換 – ラスタタイルのマージ又はヴァーチャルラスタ – 空間参照系の変換（再投影） – クリッピング（切り抜き） 15 ラスタタイルのマージ • DEMのように多数のラスタがタイルとして提 供されている場合のデータの扱い – マージ： ラスタのタイルをくっつけて、一つのラス タファイルを作成する 16 ラスタのマージ • 複数の隣接するラス タレイヤをひとつに 合わせる • 「ラスタ」メニュー、 「その他」、「結合」 • Gdal_mergeを利用 17 ラスタのSRS変換 • ラスタの空間参照系を 変換したファイルを作 成 • 「ラスタ」メニュー、「投 影法」、「ワープ（再投 影）」 • gdal_warpを利用 18 ラスタのSRS変換 ーリサンプリングー • SRS変換に際し、リサンプリングの 方法を指定する必要がある – 近似：カテゴリカルデータ • 対象データ例：植生タイプ – 双線型、キュービック、その他：定 量的データ • 対象データ例：DEM • 処理速度：双線型＞キュービック＞ キュービックスプライン＞ランチョ シュ • アルゴリズムの高度さ：双線型＜ キュービック＜キュービックスプライ ン＜ランチョシュ 19 ベクタデータの入手後 • ダウンロードしたそのままでデータを使えるこ とが多い • データの前処理 – ファイルフォーマットの変換 – 空間参照系の変換 20 OGR：ベクタデータ • ベクタデータを取り扱うためのライブラリ – http://www.gdal.org/ogr/index.html 21 ベクタのSRS変換 • ラスタに比べ、シンプル • レイヤリストで対象を右 クリックし、「名前を付 けて保存」を選択 • CRSの設定で、 「Selected CRS」を選び、 目的とするSRSを選択 22 テキストファイル • ベクタデータの補足データ – ベクタレイヤに結合して使われることが多い • QGISではベクタレイヤの一つとして取り扱われる – CSV（カンマ区切りテキスト）ファイル形式のみ – インポート、エクスポートのサポート • 属性テーブルのエクスポート – オプションにより、様々な情報を付加して出力できる – インポートしたCSVファイルのフィールドデータは自動 的にテキストとして認識される • フィールドのデータタイプを定義するには、CSVTファイルを 作成 23 テキストファイルのエクスポート • OGR生成オプション（レイヤ） – ジオメトリー出力をしたい場 合は、以下の4つのいずれか を指定 • GEOMETRY=AS_WKT – ジオメトリをわかりやすいテキ ストフォーマットで出力 • GEOMETRY=AS_XYZ – 点のXYZ座標値を出力 • GEOMETRY=AS_XY – 点のXY座標値を出力 • GEOMETRY=AS_YX – 点のYX座標値を出力 – CSVTファイルの作成 • CREATE_CSVT=YES/NO – 列のデータタイプなどの出力 24 CSVTファイル • CSVファイルに収められたテーブル情報の、各列のデータ タイプを定義するファイル • 以下のデータタイプをサポート – – – – Integer Real String Date (YYYY-MM-DD), Time (HH:MM:SS+nn) and DateTime (YYYY-MM-DD HH:MM:SS+nn) • 文法 – “データタイプ”,”データタイプ”,”データタイプ” • e.g., "Integer","String" – 桁数と精度を指定できる（オプション） • e.g. "Integer(5)","Real(10.7)","String(15)". 25 WMSレイヤ • Web Map Service • 手っ取り早い既存の地図情報の表示を可能 にする • インターネット経由で地図画像（JPEG、PNG)を 動的にダウンロード • 衛星画像、地形陰影図、行政界など様々 • 個人でもサーバーを立ち上げれば配信が始 められる 世界各地のデータが利用できる WMSサーバー • 国境、大河川、湖など (NOAA) – http://nowcoast.noaa.gov/wms/com.esri.wms.Esrimap/ob s?service=wms&version=1.1.1&request=GetCapabilities • 標高図 (SRTM) – http://www.webservice-energy.org/mapserv/srtm? • Bathymetryや人口密度など(Geo Data Portal） – http://gridca.grid.unep.ch/cgibin/mapserv?map=/www/geodataportal/htdocs/mod_ma p/geo_wms.map& • その他多数 26 27 WMSサーバを探して加える １． WMSレイヤの追加 ボタンをクリック ２． 「サーバ検索」タブでキーワードを入れてサーバーの検索 ３． 検索したサーバをリストに追加し、「レイヤ」タブでサーバに接続後、 目的のレイヤを追加 28 WMSを活用して手早くデータの視覚化 29 実習２ データの取り扱いと解析の準備 • ラスタ – DEMと土地利用図の読み込みとSRS変換 – SRSの変換を行う • ベクタ – SRSの変換 – 一部を選択して、新しいベクタとして保存 • WMSレイヤの読み込み – 海底標高図 • QGIS解析環境の設定 – プロジェクトのSRSをEPSG:32645に設定 30 ３．属性テーブルとフィールド計算機 （20min） 属性テーブル 外部テーブルの結合 フィールド計算機 実習 31 属性テーブル • 地物の属性情報をデータ ベースとして保存 • 属性テーブルでできること – 地物の検索 – 属性データの検索 – 属性データ間の演算 – 属性列（フィールド）の追加 と削除 – 属性データの編集 32 外部テーブルの結合 • レイヤリストにある他のレイヤの属性テーブ ルと、共通のキーを使ってテーブル同士を結 合 • CSVファイルを読み込み、レイヤと結合できる • 読み込まれたCSVテーブルの列は、すべてテ キストとして読み込まれる • 各列のデータタイプは、CSVTファイルで定義 できる 33 外部テーブルの結合 市町村テーブル 外部：人口テーブル id place id population 1 日光 1 10000 2 今市 2 50000 3 鹿沼 3 120000 id place population 1 日光 10000 2 今市 50000 3 鹿沼 120000 34 CSVTファイル（復習） • CSVの各列のデータタイプを定義するテキストファイル – – – – ダブルクォーテーションでデータタイプを指定し、カンマで区切る カッコで、サイズ、桁数、精度なども指定できる ファイル名は、CSVファイルの拡張子をCSVTにしたもの データタイプ • Integer, Real, String, Date (YYYY-MM-DD), Time (HH:MM:SS+nn), DateTime (YYYY-MM-DD HH:MM:SS+nn) – 例：”Integer”,”String”, – 例："Integer(5)","Real(10.7)","String(15)" id place 1 日光 2 今市 3 鹿沼 ”Integer”,”String”, 35 フィールド計算機 • 属性テーブルの情報を使って様々な計算を行い、その結果を列に 保存する – 既存列の上書き、または新規列の追加 – エディットモードで使用可能 – バージョン2.0で大幅に関数が強化 • ラインの長さ、ポリゴンの面積計算、データタイプの変換、条件文など – http://www.qgis.org/ja/docs/user_manual/working_with_vector/field_calculator.html • 例 – 65歳以上の人口を全人口で割って、高齢化率を求め、その結果を属 性テーブルに収める – テキストとして保存されてしまった人口属性を整数に変換 – 各点の、ｘ、ｙ座標を属性値として収める – 斜面傾斜各から、急斜面、緩斜面、平地を分ける – 市町村の面積を計算 36 フィールド計算機 属性テーブルで、編集を開始 してから「フィールド計算機の オープン」をクリック • 既存列への上書き、ま たは新規列の追加を 指定してから、実際の 計算式を入力、実行 37 実習３ • 属性テーブルの活用 – 外部テーブルの結合 – フィールド計算機 38 ４．プラグイン （60min） 基本プラグイン サードパーティープラグイン 実習 39 QGISのプラグイン • プラグインにより、QGISの機能を強化 • １５０以上のプラグインがすぐにダウンロード して使える • バージョン2.0のプラグインマネージャによりイ ンストールと管理がより簡単に • デフォルトの解析機能もプラグインが提供 • Pythonを使えば、自分でも作れる！ 40 プラグインの管理 • バージョン2.0で 大幅に改良 – プラグインの管 理とインストール が一つのウィン ドウに • ネットワーク上に ある登録されたレ ポジトリにアクセ スしてプラグイン をダウンロード • レポジトリの追加 も可能 41 プラグインの管理 • 実験的なプラグ インを入れると 150以上のプラ グインが利用可 能 • プラグインリスト – http://plugins. qgis.org/plugin s/ • 実験的プラグイ ン表示 – オンにする 42 代表的なQGISのプラグイン • 基本プラグイン（デフォルトで装備） – ベクタ • fTools、空間検索、座標入力、道路グラフ、トポロジーチェッカー – ラスタ • GDAL Tools、ラスタ計算機、ジオファレンサー、データ補間、ヒートマップ、地域統計、地形解析 – プロセッシング • SEXTANTE – その他 • GRASS、GPS情報 • サードパーティープラグイン（ユーザーがインストール） – ベクタ • MMQGIS、Point Sampling Tool、Statist – ラスタ • Value Tool – その他 • OpenLayers、Photo2Shape、SimpleSVG、Metatools 43 ベクタツール（fTools） 44 バッファ • 点、線、ポリゴンに一定のバッファを発生させ、 新しいファイルとして保存 融合バッファ オプション オン 45 各種空間演算 2つの入力レイヤ 対称差分 交差 統合 クリップ 差分 46 ラスタツール（GDALTools） 標準で用意されている その他のアドイン • デリミテットテキストレイ ヤ追加 • GRASS • 地域統計 • GPS • 空間検索 • ．．． 47 48 デリミテットテキストレイヤ追加 • 緯度経度を含む外部テーブルから点レイヤを 作成 – CSV（カンマ区切りテキストファイル） – QGISの「デリミテットテキストレイヤを追加」ツール でレイヤとしてインプット – ファイルとして保存 49 デリミテットテキストレイヤ追加 1. テキストファ イルの指定 2. レイヤ名の 指定 3. エンコーディ ング指定 4. ファイル形式 指定 5. XY座標に対 応する列の 指定 50 GRASSプラグイン • デスクトップGISのGRASS機能へのアクセス • ベクタ、ラスタの解析が行える • GRASSを学ぶ必要がある – 「オープンソースGIS グラスアプローチ 開発社」 51 地域統計 • ポリゴン内に落ちるラスタ値の統計 – セル総カウント、値の平均と合計 – 例： 管区内の標高の平均を求める 52 プロセッシングメニュー • SEXTANTEプラグイン • 空間データプロセッシン グフレームワーク – GDAL／OGR – GRASS – Orfeo – QGIS – SAGA – その他 53 SEXTANTE • SEXTANTEとは？ – http://www.sextantegis.com/ – JAVAで書かれた空間データ解析ライブラリ – gvSIGなどで利用されてきたが、次世代QGISでは ネイティブに – QGISネイティブの機能加え、R、SAGA、tauDEM、 Orfeo、GRASS、GDAL、OGRなどの機能が利用で きるフレームワーク – ５００以上の解析機能にアクセス プロセッシングメニューから利用でき るツール群 • GDAL/OGR （32） – GdalToolsの機能をカバー • GRASS （157） – ベクタ、ラスタ解析 • GeoServer/PostGIS （8） – データのエクスポート・インポート • Orfeo （76） – 衛星画像解析 • QGIS geoalgorithms （67） – fToolsやMMQGISの機能をカバー • R – Rの機能を活用 • SAGA （243） – SAGAGISの機能が使える • • Script (Python) TauDEM – 水文解析 • Tools for LiDAR data – ２種類のLiDARデータ解析ソフト 54 55 プロセッシングQGIS geoalgorithms • 67種類の解析機能 – Raster tools • ラスタ統計 – Vector analysis tools • ポリゴンに落ちる点など – Vector creation tools • グリッドレイヤの作成など – Vector general tools • レイヤ範囲のポリゴン作成 – Vector geometry tools • バッファーの発生 – Vector overlay tools • クリップや交差など – Vector selection tools • ランダム選択など – Vector table tools • 属性テーブル上の各種操作 56 SEXTANTEのモデラー • 一連の作 業手順を自 動化 • 繰り返し作 業などで効 率化 • ビジュアル でわかりや すく 57 サードパーティーお勧めプラグイン • ベクタ – GroupStat、 Point Sampling Tool • ラスタ – Value Tool • その他 – OpenLayers、Photo2Shape、SimpleSVG、qNote、Google Earth View、Send2GE 58 Group Stats • 属性テーブルの値を 使ってピボット集計 • 面積と長さは、プラ グインから計算 • 結果の出力も可能 59 Point Sampling Tool • 点レイヤ（ベクタ） の各点と位置上 重なるラスタの情 報を取得するプラ グイン • 複数のラスタレイ ヤを一気に串刺 しにできる 60 ValueTool • ポインタ位置 のラスタの値 を取得 • 複数のレイヤ に対応 • パネルから利 用 61 OpenLayersとOverviewプラグイン • OpenLayersを 利用してOSM、 GoogleMapsな どのレイヤに アクセス 62 Photo2Shape • ジオタグ付きの写 真から、ポイント レイヤを発生させ る • 属性テーブルに 画像のパスが記 録されるため、 QGISの機能を 使って点をクリッ クした際に該当す る画像を表示させ るようにできる • Geotag and import photosプラ グイン 63 SimpleSVG • 地図表示されている レイヤをSVG保存 – InkScapeでの再利 用 – ベクタ、ラベルの属 性保存に優れる – ラスタはスクリーン ショット – 手軽に利用できる 64 qNote • プロジェクト に関するメ モを残せる • インストー ル後は、パ ネルとして 表示 65 Google Earth View • ボタンひとつで地図 ビューの画像をGEへ 66 Send2GE • 地図ビュー上で クリックした位 置で、 GoogleEarth上 にプッシュピン を置く 67 実習４ • プラグインを使い、様々なラスタ、ベクタレイヤの解 析 – ラスタ計算機 – 地域統計 – Group Stats 68 ５．レイヤプロパティ （60min） ラスタ ベクタ 高度なラベリング 実習 69 レイヤのプロパティ設定 • 読み込んだラスタ、 ベクタのスタイル、 ラベルなどの見た目 を変えたり、レイヤ に関する様々な情 報を見たり、レイヤ への他のデータの 結合や様々なアプリ ケーションとの連動 を設定する 70 レイヤプロパティ設定の例 • ラスタレイヤプロパティ – カラーマップを活用した多様なカラースタイル設定 – 用意されたカラーマップを登録して、効果的な色設定 • ベクタレイヤプロパティ – 点、線、ポリゴンに様々なスタイルを適用 – SVGで作られた外部データのインポートと利用 • ラベリング – ラベル表示して、バッファ、透過度、ドロップシャドウ 等を設定（バージョン2.0で機能が大幅に強化） 71 見た目を決めるスタイルの管理 スタイルマネージャ • 点、線、ポリゴン、ラスタの見た目 • バグによりデフォルトのスタイル が登録されていない場合がある • ユーザー独自にスタイルを登録 できる • オンラインソースも利用できる 72 ラスタレイヤプロパティ • 設定できるプロパ ティはベクタに比 べ少ない – スタイル • 色、カラーマップ • 透過性 • 「データ無し」の値 – ピラミッド • 様々な解像度でラ スタのオーバー ビューを作成 73 ラスタのレンダータ イプ（塗り分け形式） • • • • 単バンドグレー 単バンド擬似カラー パレットカラー マルチバンドカラー https://maps. google.com/ より引用 Map data ©2012 ZENRIN 74 単バンド疑似カラー • ラスタの塗り分けなど • あらかじめ登録された カラーマップを使って、 効果的に手早くラスタ を塗り分けられる – スタイルマネージャの 活用 • ユーザーが独自にも カラーランプを用意で きる 75 カラーマップの作成 階調 ランダム カラーブリュワー cpt-city 76 cpt-cityで用意されているカラーマップの 一部（全3040） 77 カラーマップの編集 • カラーマップをイン タラクティブに編集 線形補間 離散的 78 表示対象のヒストグラムの調整 ヒストグラムをラス タレイヤ全体の値 に合わせる ヒストグラムをラス タレイヤ全体の値 に合わせる ヒストグラムを 表示された範 囲に合わせる ヒストグラムを 表示された範 囲に合わせる 79 ベクタレイヤプロパティ レイヤプロパティの設定ウィンドウは、 点、線、ポリゴンによって、設定できる 内容が変化する 点 線 独自のシンボルスタイルを作成してイ ポリゴン ンポートすることもできる 80 ポイントシンボルプロパティ • 様々な種類のマー カー、大きさ、回転、 色、透過度などが設 定できる – 楕円、フォント、シン プル、SVG、ベクタ フィールドなどの マーカー – 複数のマーカーの 組み合わせもOK 81 ラインシンボルプロパティ • 線の太さ、色、ペン スタイル（破線な ど）、継ぎ目スタイ ル、頂点スタイルな どを指定 • 複数のラインを組 み合わせ、複雑な ラインパターンも作 成可能 82 ポリゴンシンボルプロパティ • ポリゴンの塗りつぶしの 色、ボーダラインの太さと 色、塗りつぶしスタイル、 ハッチなどを指定 • 複数の塗りつぶし効果を 組み合わせ、複雑なパ ターンの作成も可能 • ボーダーラインだけで、塗 りつぶしをしない時は、 「ブラシ無し」を塗りつぶし スタイルで指定 83 ラベリング • 地物にテキスト情報を付加 • QGIS1.8のラベリング – 手っ取り早いが、気が利か ない • QGIS2.0のラベリング – 大幅に機能を強化 – ラベルの位置、角度、フォ ントサイズの調整、線に 沿った表示、重複ラベルの 調整、影、背景、書式の設 定など 84 ラベリング ツールバーからもアクセス 85 さらに高度なラベリング マニュアルでラベルの属性、位置の調整 複数のラベリングエンジン 条件式を使ったラベリング 属性値を使った値の指定 86 実習５ • ラスタのカラー設定と、ベクタのラベリングに ついて学ぶ – スタイルマネージャを使って、カラーマップを設定 する – ラスタカラーマップを使って、ラスタの色表示をコ ントロールする – ベクタレイヤのラベリング 87 ６．地図の作成 （90min） マップコンポーザーによる地図の作成 実習 88 QGISによる地図作成の手順 1. レイヤの読み込み 2. レイヤプロパティの変更 – スタイル – ラベル 3. 表示範囲の決定 4. プリントコンポーザーの起動 – 地図の貼り付け – 凡例、縮尺、タイトル、方位記号などの貼り付け – 出力 • イメージ • PDF • SVG 89 プリントコンポーザー • 表示した情報を地図として手っ取り早く作成、印刷 90 プリントコンポーザー： ツールバー 画像をはりつける ドラッグアンドドロップ でキャンバスに地図 を貼り付ける タイトルを貼り付ける 凡例を貼り付ける 縮尺を貼り付ける 矢印、テーブル、 HTMLの挿入 91 地図アイテムのプロパティ設定 • 各地図アイテム にはアイテムに 応じたプロパ ティ設定ができ る • アイテムプロパ ティタブには 様々な設定項 目が入れ子に なっている 92 実習で使うアイテムプロパティ 地図 スケール バー 凡例 ラベル HTML 93 プリントコンポーザー： 出力 地図を出力する 94 アトラスの作成 • ポリゴンで指定された範 囲に順次クローズアップ して、地図を出力 – 例：東北6県のクマの分 布図を各県ごとに作成 する • 設定したら、指定の出 力形式で出力 95 出力した地図の完成度 • QGISファイルメニューから「イメージで保存」 – 最も手っ取り早く、QGISのキャンバスに表示されてい るイメージを出力 • マップコンポーザーによる地図の出力 – 比較的簡単に、地図を作成できる – QGIS2.0になり、機能大幅アップで本格的地図も可 – アトラス機能は魅力的 • オープンソースソフトInkScapeによる地図の作成 – コンポーザーからSVG保存して、InkScapeで開く – 完成度の高い地図を作成 – 技術と時間が必要 96 InkScapeによる地図の作成 97 実習６ • マップコンポーザーを使った地図の作成 – 東北6県のツキノワグマの分布地図作成 – 以下のアイテムを加える • • • • • • 方位記号 スケールバー タイトル 凡例 全体図 画像（オプション） – 地図アトラスで出力