Campionare i dati di un raster usando punti o poligoni

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Molti dataset di tipo scientifico e relativi all’ambiente si presentano in forma di griglie raster. Per esempio i dati riguardanti l’altezza del suolo (DEM) sono distribuiti in formato raster. In questi file raster, il parametro che viene rappresentato è codificato nel valore di ciascuno dei pixel del raster. Spesso, abbiamo bisogno di estrarre questi valori relativamente a un dato territorio oppure di aggregarli su un’area definita. Queste funzioni sono disponibili in due plugin di QGIS: il Point Sampling Tool e il Zonal Statistics plugin.

Descrizione dell’esercizio

Data una griglia raster contenente le temperature massime negli Stati Uniti, vogliamo ricavarne le temperature di tutte le aree urbane e quindi calcolare la temperatura media per ciascuna divisione amministrativa degli USA.

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

  • Riproiettare un layer vettoriale

  • Selezionare e rimuovere layer multipli dalla Tabella dei Contenuti di QGIS.

Ottenere i dati necessari

Il servizio fornito da NOAA Climate Prediction Center fornisce dati GIS riguardanti il clima e le precipitazioni negli Stati Uniti. Scaricate la griglia più recente per le temperature massime. Al file verrà assegnato il nome di us.tmax_nohads_ll_{YYYYMMDD}_float.tif.

Useremo inoltre un file CSV da 2013 US Gazetteer che descrive le aree urbane negli USA. Scarichiamo il file Urban Areas Gazetteer File.

Visto che intendiamo aggregare la temperatura sulle varie divisioni amministrative, useremo il 2013 TIGER/Line Shapefiles. Scaricate il Counties (and equivalents) shapefile.

For convenience, you may directly download a copy of the datasets from the links below:

us.tmax_nohads_ll_20140525_float.tif

2013_Gaz_ua_national.zip

tl_2013_us_county.zip

Fonte Dati: [NOAACPC], [USGAZETTEER] [TIGER]

Procedimento

  1. Andate su Layer ‣ Aggiungi raster selezionate il file appena scaricato us.tmax_nohads_ll_{YYYYMMDD}_float.tif e fate click su Apri.

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  1. Una volta che il layer raster è stato caricato, selezionate lo strumento informazioni elemento e fate click in un punto qulsiasi del layer. Vedrete immediatamente il valore della temperatura in gradi celsius indicato come valore di Banda 1 per quella località.

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  1. A questo punto, estraete sul vostro disco il contenuto del file archivio ``2013_Gaz_ua_national.zip``che avete appena scaricato. Quindi andate su Layer ‣ Aggiungi layer testo delimitato.

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  1. Nella finestra di dialogo Crea un vettore da un file di testo delimitato. Individuate il file appena estratto 2013_Gaz_ua_national.txt e apritelo. Scegliete Tab dopo aver sbarrato Delimitatori personalizzati. I punti delle coordinate sono in Latitudine e Longitudine quindi selezionate le INTPTLONG come campo X e INTPTLAT come campo Y.

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  1. Ora sia pronti ad estrarre i valori delle temperature dal layer raster. Installare il plugin Point Sampling Tool. Vedete Usare i Plugins per i dettagli su come installare un plugin.

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  1. Aprite la finestra di dialogo da Plugins ‣ Analyses ‣ Point sampling tool.

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  1. Nella finestra di dialogo Point Sampling Tool selezionate 2013_Gaz_ua_national come il Layer che contiene i punti campione. Dobbiamo scegliere esplicitamente quali sono i campi del layer di input che intendiamo portare nel layer di output. Scegliete i campi GEOID e NAME dal layer 2013_Gaz_ua_national. Possiamo campionare i valori di differenti bande raster simultaneamente, ma considerato il fatto che il nostro raster ha una sola banda, scegliete us.tmax_nohads_ll_{YYYYMMDD}_float: Band 1. Chiamate il vettore di output con il nome di max_temparature_at_urban_locations.shp. Fate click su OK per avviare il processo di campionamento. Fate click su Close quanto il processo sarà concluso.

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  1. Ora vedrete un nuovo layer max_temparature_at_urban_locations caricato in QGIS. Usate lo strumento Informazioni elemento per fare click in qualsiasi punto per vedere i relativi attributi. Vedrete the us.tmax_no field - che contiene i valori dei pixel raster nella posizione del punto. Vedrete il campo us.tmax_no, che contiene il valore del pixel raster comparire nella posizione del punto.

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  1. La prima parte della nostra analisi è fatta. Possiamo rimuovere i layer che non sono più necessari. Tenete premuto il pulsante Shift della tastiera e selezionate con il mouse il layer max_temparature_at_urban_locations e 2013_Gaz_ua_national 2013_Gaz_ua_national . Click con il tasto destro e selezionate Rimuovi per eliminarli dalla TOC di QGIS.

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  1. Andate su Layer ‣ Aggiungi Vettore. Individuate il file scaricato tl_2013_us_county.zip e fate click su Open. Selezionate il file tl_2013_us_county.shp come layer e fate click su OK.

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  1. Il layer tl_2013_us_county` verrà aggiunto a QGIS. Questo layer ci giunge in una proiezione ``EPSG:4269 NAD83 che non si integra con la proiezione del raster. Pertanto ri-proietteremo questo layer in una proiezione EPSG:4326 WGS84.

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  1. Click con il tasto destro del mouse sul layer tl_2013_us_county e selezionate Salva con nome...

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  1. Nella finestra di dialogo Salva i vettori come … fate click su Sfoglia e chiamate il file di output counties.shp. Scegliete SR selezionato nell’apposito menu a discesa che si trova alla voce Sist rif. Fate click su Sfoglia e selezionate WGS 84 come SR. Spuntate la casella :Aggiungi il file salvato alla mappa e fate click su OK.

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  1. A new layer named counties will be add to QGIS.

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  1. Attivate il plugin che si chiama Plugin di statistica zonale. Questo è un plugin interno, per cui è già installato. Vedete Usare i Plugins come attivare un plugin interno.

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  1. Andate su Raster ‣ Statistiche zonali ‣ Statistiche zonali.

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  1. Selezionate il file us.tmax_nohads_ll_{YYYYMMDD}_float come Raster counties``alla voce   :guilabel:`Vettore di poligoni che contiene le zone`. Digitate ZS_ come "prefisso colonna di output". Digitate ``ZS_ come Prefisso colonna di output. Click su OK.

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  1. L’analisi prenderà un quantitativo di tempo variabile che dipende principalmente dalle dimensioni del dataset.

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  1. Una volta che il processo è finito selezionate il layer counties. Usate lo strumento Informazioni elemento e fate click sui poligoni delle divisioni amministrative. Vedrete tre nuovi attributi aggiungersi al layer: ZS_count, ZS_mean and ZS_sum. Questi attributi contengono, nell’ordine, il conteggio dei pixel del raster, la media dei pixel del raster e la somma dei valori dei pixel del raster. Considerando che abbiamo detto di essere interessati alla temperatura media, il campo ZS_mean sarà quello che fa al caso nostro.

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  1. Andiamo a tematizzare questo layer e creiamo una carta delle temperature. Click sul tasto destro del layer ``counties` e selezionate Proprietà.

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  1. Passate sulla scheda Stile. Scegliete Graduato e selezionate come Column` il campo ZS_mean . Scegliete una Scala di colori`e un :guilabel:`Modeo a vostra libera scelta. Fate click su :guilabel:`Classifica per creare delle classi di valori. Fate click su OK. (Andate a vedere Raster, elementi base: tematizzazione ed analisi per maggiori dettagli sulle tematizzazioni.)

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  1. Vedrete i poligoni delle divisioni amministrative tematizzati sulla base delle temperature medie ricavate dalla griglia raster.

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