Räumliche Abfragen ausführen (QGIS3)

Räumliche Abfragen sind das Herzstück vieler GIS-Analysen. Sie erlauben die Selektion von Objekten eines Layers in Abhängigkeit von der räumlichen Beziehung (überschneiden, beinhalten, berühren usw.) zu Objekten aus anderen Layern. In QGIS wird diese Funktionalität über die Verarbeitungswerkzeuge Nach Position selektieren und Nach Position extrahieren bereit gestellt.

Überblick über die Aufgabe

Wir werden mit 2 Layern der Stadt Melbourne in Australien arbeiten. Die Layer enthalten alle Pubs und Bars der Stadt sowie alle U-Bahn-Stationen. Unser Ziel ist es, alle Bars und Pubs in einem Umkreis von 500 Metern um eine U-Bahn-Station zu finden.

Weitere Fähigkeiten, die wir erlernen

  • Die Wahl der richtigen Projektion und die Reprojizierung von Vektordaten

  • Erstellung von Puffern

  • Die Arbeit mit dem Datenformat geopackage (.gpkg)

Beschaffung der Daten

Die Open-Data-Plattform der Stadt Melbourne bietet viele Datensätze über die Stadt an, die mit einem GIS verarbeitet werden können.

Wir laden den Datensatz der U-Bahnstationen Melbournes herunter: Metro Train Stations with Accessibility Information. Die Daten sollen im Original Format exportiert werden.

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Wir laden folgenden Datensatz herunter: Bars and pubs, with patron capacity. Der Datensatz wird von der Behörde City of Melbourne’s Census of Land Use and Employment (CLUE) bereit gestellt. Wir exportieren die Daten als CSV.

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Der Einfachheit halber können wir eine Kopie der Datensätze unter folgenden Links herunterladen:

metro_stations_accessbility.zip

Bars_and_pubs__with_patron_capacity

Datenquelle: [CITYOFMELBOURNE]

Arbeitsablauf

  1. Wir suchen im QGIS-Browser den Datensatz metro_stations_accessbility.zip und erweitern ihn. Die Datei metro_stations_accessbility.shp ziehen wir in den Arbeitsbereich. Der neue Layer metro_stations_accessbility wird nun im Layer-Panel angezeigt.

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  1. Der Datenlayer der Bars und Pubs liegt im CSV-Format vor. Um ihn in QGIS zu laden, wählen wir Layer ‣ Layer hinzufügen ‣ Getrennte Textdatei als Layer hinzufügen…. (Siehe Import von Tabellenblättern oder CSV-Dateien (QGIS3) für weitere Details zum Import von CSV-Dateien)

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  1. Im Fenster Datenquellenverwaltung | Getrennte Texte wählen wir als Dateiname die Datei Bars_and_pubs__with_patron_capacity.csv aus. Die Werte X-Feld und Y-Feld sollten schon mit x coordinate und y coordinate gefüllt sein. Wir betätigen die Schaltfläche Hinzufügen.

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  1. Ein neuer Layer Bars_and_pubs__with_patron_capacity wird zum Layer-Panel hinzugefügt. Beide Eingabelayer sind im Koordinatenbezugssystem (KBS) EPSG:4326 WGS84. definiert. Um räumliche Analysen ausführen zu können, wird empfohlen, ein projiziertes Koordinatenbezugssystem (KBS) zu verwenden. Deshalb werden wir zunächst die Layer in ein geeignetes regionales KBS reprojizieren, welches Verzerrungen minimiert und uns erlaubt, mit Abstandseinheiten wie Metern anstelle geographischer Grade zu arbeiten. Dazu wählen wir Verarbeitung ‣ Werkzeugkiste.

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  1. Wir suchen das Werkzeug Vektoren allgemein ‣ Layer reprojizieren und starten es durch Doppelklick.

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  1. Wir wählen Bars_and_pubs__with_patron_capacity als Eingabelayer und betätigen die Schaltfläche KBS wählen neben Ziel KBS.

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  1. Bei einem projizierten Koordinatenbezugssystem für unsere Analyse sollte es sich um ein regionales KBS für das betreffende Gebiet handeln. Für Australien ist das Map Grid of Australia (MGA) 2020 ein UTM-basiertes Gittersystem, das für lokale und regionale Karten verwendet wird. Melbourne liegt in der UTM-Zone 55, sodass wir das KBS GDA 2020 / MGA zone 55 EPSG:7855` auswählen können.

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Bemerkung

Wenn man sich nicht sicher ist, welches lokale KBS für das Arbeitsgebiet passend ist, kann man das KBS mit einer UTM-Zone basierend auf dem geographischen Datum WGS84 verwenden. Die UTM-Zone des Arbeitsgebietes kann man mit Hilfe der website UTM Grid Zones of the World herausfinden.

  1. Als nächstes betätigen wir die Schaltfläche neben Reprojiziert und wählen Speichere in GeoPackage.... Geopackage ist das empfohlene offene Format für räumliche Daten und das Standardaustauschformat in QGIS3. Eine einzelne GeoPackage-Datei (.gpkg) kann mehrere Vektor- und Rasterlayer enthalten.

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  1. Wir nennen das GeoPackage spatialquery und betätigen die Schaltfläche Speichern.

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  1. Bei der Abfrage des Layernamens geben wir bars_and_pubs ein und bestätigen mit OK. Dann betätigen wir die Schaltfläche Starte, um den Layer zu reprojizieren.

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  1. Das Fenster zeigt nach Ausführung des Algorithmus den Protokoll Tab. Die Erstellung des Ausgabelayers bars_and_pubs wird hier angezeigt.

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  1. Jetzt werden wir den Layer metro_stations_accessbility reprojizieren. Dazu wechseln wir im Fenster Layer reprojizieren zurück zum Tab Parameter. Wir wählen metro_stations_accessbility als Eingabelayer. Das Ziel KBS lassen wir unverändert. Dann betätigen wir die Schaltfläche neben Reprojiziert und wählen Speichere in GeoPackage.... Wir wählen dieselbe Ausgabedatei spatialquery. (Eine GeoPackage-Datei kann mehrere Layer enthalten, sodass wir auch den neuen Layer in derselben Datei speichern können.) Wir geben metro_stations als Layername ein und betätigen die Schaltfläche Starte.

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  1. Zurück im QGIS Hauptfenster sehen wir 2 neue Layer im Layer Bereich: bars_and_pubs und metro_stations. Die Sichtbarkeit der Ausgangslayer können wir ausschalten. Jetzt führen wir die räumliche Abfrage aus. Da wir die Bars und Pubs in einem Umkreis von 500m um die U-Bahnstationen suchen, ist der erste Schritt die Erstellung eines Puffers um die U-Bahnstationen. Der Puffer repräsentiert unser Suchgebiet. Gehe unter Verarbeitungswerzeuge zu Vektoren allgemein ‣ Puffer und klicke zum Start doppelt darauf.

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  1. In the Buffer dialog, select metro_stations as the Input layer. Set 500 meters as the Distance. Save the output to the same spatialquery geopackage and enter metro_stations_buffers as the Layer name. Click Run.

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  1. Wir sehen den neu hinzugefügten Layer metro_stations_puffer im Bereich Layer. Nun können wir ermitteln, welche Punkte des Layers bars_and_pubs innerhalb der Fläche des Layers metro_stations_puffer liegen. Gehe unter Verarbeitungswerkzeuge zu Vektorauswahl ‣ Nach Position extrahieren und klicke zum Start doppelt darauf.

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Bemerkung

Nach Position extrahieren erstellt einen neuen Layer mit den passenden Features der räumlichen Abfrage. Wenn man nur Features selektieren möchte, genügt das Tool Nach Position selektieren.

  1. Im Dialogfenster Nach Position extrahieren wählen wir bars_and_pubs als Objekte extrahieren aus. Wähle Schneidet als geometrisches Prädikat. Setze metro_stations_puffer bei Durch Vergleich mit Objekte aus ein. Speichere die Ausgabe in die geopackage spatialquery als Layer ausgewählt. Klicke auf Starte.

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  1. Nachdem der Prozess abgeschlossen wurde, sehen wir wie der Layer ausgewählt neu im Bereich Layer erscheint. Beachte, dass dieser Layer nur die Punkte enthält, die innerhalb der Pufferpolygone liegen.

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  1. Unsere Analyse ist abgeschlossen. Wir bemerken vielleicht, dass die Pufferpolygone oval sind. Das liegt daran, dass unser Projekt KBS noch auf EPSG:4326 WGS84 eingestellt ist. Um die Ergebnisse besser zu visualisieren, können wir unter Projekt ‣ Eigenschaften ‣ KBS das KBS GDA 2020 / MGA zone 55 EPSG:7855 wählen, dass wir auch für die Analyse verwendet haben. Nachdem wir das KBS eingestellt haben, erscheinen die Puffer mit ihrer korrekten Form.

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