Tematizzazione ed analisi di RASTER (QGIS3)

Frequentemente ricerche e rilevamenti di carattere scientifico esitano nella produzione di set di dati di tipo raster. I dati raster sono essenzialmente griglie di punti a cui vengono assegnati specifici valori. Effettuando operazioni matematiche su tali valori si possono realizzare analisi interessanti. QGIS dispone di una serie di strumenti di analisi residenti, contenuti nel Calcolatore Raster. In questa esercitazione esploreremo gli usi comuni del Calcolatore Raster e le opzioni disponibili qualora si vogliano tematizzare dei dati di tipo raster.

Descrizione del compito

Useremo una griglia di dati che descrive la densità della popolazione mondiale per individuare e visualizzare quelle aree del pianeta che, nel periodo compreso tra il 1990 e il 2000, sono state teatro di cambiamenti drammatici nella densità della popolazione.

Altri aspetti che avremo modo di apprendere nel corso dell’esercizio

  • Eseguire copia/incolla delle tematizzazioni tra layer/livelli diversi

Ottenere i dati necessari.

Useremo il dataset Gridded Population of the World (GPW) v4 della Columbia University. Specificamente, ci occorre la conta Population Count per tutto il pianeta con risoluzione di 2.5 Gradi Minuti in formato GeoTiFF per l’anno 2000 and 2010. Attenzione che avete bisogno di essere registrati al portale Earth Data account per scaricare il dato.

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Per comodità, potete scaricare direttamente una copia del dataset dal seguente link:

gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min_tif.zip

gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min_tif.zip

Fonte Dati [GPW4]

Procedimento

  1. Aprire QGIS e usate il pannello Browser per identificare i file scaricati da internet. Espandere il file gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min_tif.zip e trascinare nella vista di QGIS il file``gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min.tif`` .

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  1. Un nuovo livello gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min sarà aggiunto al pannello Layers. Anche per il file gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min_tif.zip aggiungete il file gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min.tif alla vista.

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  1. Vediamo questi livelli. Cliccate il pulsante Identify sul Attributes Toolbar. Quando questo strumento è attivato, cliccate su qualsiasi punto nella vista di QGIS

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  1. Il valore associato a quel pixel verrà visualizzato nel pannello Identify Results. Nel pannello Identify Results cambiare il Mode a Top down. Questa impostazione ci farà vedere i risultati dei pixel di tutti i livelli caricati su QGIS invece di solamente quello in cima. Confronta il valore di tutti e due i livelli. La risoluzione del raster è approsimatamente 5km x 5km, quindi i valori rappresentano un’area del pixel (25 sq. km).

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  1. Chiudi il pannello Identify Results . Andiamo a tematizzare i livelli con dei colori. Clicca il pulsante Open the layer Styling panel sul pannello Layers.

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  1. Nel pannello Layer Styling clicca il menù a tendina Render type e seleziona Singleband pseudocolor renderer.

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  1. Questa tematizzazione assegna una scala di colori. Quella predefinita va dal bianco al rosso con il valore minimo che viene assegnato al bianco ed il valore massimo al rosso. I valori intermedi sono assegnati mediante interpolazione. Espandete la parte Min / Max Value Settings e selezionate l’opzione Cumulative count cut. Vedere che la tematizzazione è molto migliorata. La forbice è impostato tra il 2% e il 98% dei valori dei dati, quindi i valori estremi nel raster non verranno inclusi nel minimo e nel massimo, dando quindi una rappresentazione molto più rappresentativa.

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  1. Chiudi il pannello Layer Styling . Possiamo ripetere tutti i passaggi per il secondo raster, ma c’è un modo più veloce di copiare una tematizzazione già presente. Tasto destro sul livello gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min e selezionate Stili ‣ Copia lo Stile.

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  1. Ora passate con il tasto destro sul livello ancora non tematizzato, gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min e selezionate Stili ‣ Incolla Stile.

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  1. Gli stessi parametri verranno assegnati a questo livello. Questa opzione è molto utile in particolare quando volete confrontare dei raster diversi usando le stesse identiche categorie. Infatti se visualizziamo e nascondiamo il livello superiore, vediamo le differenze di popolazione nei due anni.

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  1. L’obiettivo è di creare una rappresentazione in mappa con le differenze di popolazione. Calcoliamo la differenza tra le due layer usanto il Calcolatore Raster Raster ‣ Calcolatore raster.

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  1. Nella sezione Raster bands potete selezionare i livelli facendo DOPPIO click con il mouse. Le bande del raster hanno il nome del file con il simbolo @ ed il numero della banda. Siccome i nostri raster hanno una banda sola, avranno @1 aggiunto alla fine del nome. Il calcolatore raster applica operazioni matematiche ai valori dei raster. In questo caso vogliamo una formula che trova la differenza tra la popolazione del 2010 e del 2000. Inserisci la formula seguente. Clicca il pulsante vicino Output layer.

"gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min@1" - "gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min@1"
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  1. Inserisci population_change_2010_2000.tif come Output file.Clicca il pulsante OK per iniziare il calcolo.

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  1. Una volta completato il calcolo verrà aggiunto un nuovo libello population_change_2010_2000 al pannello Layers . Cambiamo tematizzazione in modo che gli aumenti e diminuzioni di popolazione siano più definiti. Clicca il pulsante Open the layer Styling panel nel pannello Layers panel.

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  1. One option is to use the similar styling technique as earlier and choose a diverging color ramp. Click the Color ramp drop-down and select Spectral ramp. Click the drop-down again and choose Invert Color Ramp to assign blues to low values and reds to high values.

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  1. Questa è una buona tematizzazione ma possiamo crearne una più facilmente interpretabile con 4 categorie, Diminuzione, Neutorale, Crescita and Forte crescita. Vai alla sezione con le classi ed i colori e seleziona tutte le righe. Tieni premuto il tasto Shift per selezionare tutte le righe. Clicca il pulsante Remove selected row(s).

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  1. Modifica la modalità Interpolation in Discrete. Andremo a creare una mappa manualmente. Clicca il pulsante Add values manually . Inserisci -100 come Value e Diminuzione (Decline) come Label. A questa categoria diamo il colore blu. La mappatura della scala dei colori funziona in modo da dare a tutti i valori uguali o minori del valore inserito il colore assegnato. Vedrete che ora la mappa nella vista fa vedere solo i pixel dove c’è stata una diminuzione della popolazione.

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  1. Complete the color-map with suitable values. I chose 100, 1000 and 100000 as the upper-bounds for the Neutral, Growth and High Growth categories respectively. Assign colors to each of created categories, for example beige, orange and red.

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  1. Una volta soddisfatti, chiudete il pannello Layer Styling.

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