열지도 만들기 (QGIS3)

열지도는 밀도 포인트 정보에 대해서 시각화하는데 중요한 도구입니다. 열지도는 사용하는 데이터에 대한 정보의 밀도를 결정하는데 유용한 보간법입니다. 열지도는 보통 범죄정보, 교통 사고, 주택밀집도 등 시각화 하는데 사용됩니다. QGIS의 점 레이어 스타일도구에서 열지도를 표현할 수 있고 점 레이어를 통해 레스터를 만들 수 있는 열지도(케널 밀도 추정) 알고리즘도 있습니다.

작업 개요

UK Surrey의 범죄위치 데이터를 활용하여 범죄율이 높은 지역의 열지도를 만들것입니다.

이 예제에서 필요한 다른 기술

  • 가상필드사용하기 및 적절하게 표현하기

데이터 획득

data.police.uk 는 도로에 따른 범죄, 결과 등 관련 정보를 CSV 형태로 제공합니다. `Surrey Police https://data.police.uk/data/>`_ 정보를 내려받아서 묶여있는 파일을 풀어서 CSV파일을 얻습니다.

아래 링크에서 다음 데이터를 손쉽게 내려받을 수 있습니다:

2019-02-surrey-street.csv

정보 출처 [POLICEUK]

과정

  1. 오픈스트리트맵에서 기본지도를 열어준 다음 CSV파일을 열어줍니다. ‘데이터 소스 관리자’를 열어주세요.

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  1. 왼편 패널에서 ‘탐색기’창을 누른후 ‘XYZ Tiles’에서 ‘OpenStreetMap’을 찾습니다. 그리고 오른쪽 마우스클릭한 후 ‘캔버스에 선택한 레이어(들)추가’를 눌러 QGIS레이어를 생성합니다.

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  1. ‘구분자로 분리된 텍스트’항목으로 갑니다. 이곳에서 CSV파일 형태로 구성된 범죄 정보를 넣어줄 예정입니다. ‘...’을 누른 후 ‘파일명’에 내려받았던 2019-02-surrey-street.csv 을 넣으세요. Geometry Definition항목에서 “X 필드”와 “Y 필드”는 에 관련한 내용으로 “경도”와 “위도”로 나타내게 됩니다. Geometry CRS`는 ``EPSG:4326 - WGS 84` 로 설정합니다. 예시데이터 항목에 속성이 알맞게 들어가는지 확인 후 추가 및 닫기합니다.

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  1. 레이어 패널에 내려받은 두가지 레이어가 있습니다- “오픈스트리트맵”과 2019-02-surrey-street. `2019-02-surrey-street``레이어를 오른쪽 클릭 한 후 ‘레이어로 확대/축소’를 합니다.

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  1. 범죄 사고 점 정보를 오픈스트리트 맵을 기본으로 하는 지도에 올려서 봅니다. 정보를 둘러보시죠. 정보의 밀집정도가 높아 어디가 범죄율이 높은지 찾아내기 힘듭니다. 이런 경우에 열지도 시각화를 통해 쉽게 찾아낼 수 있습니다. 2019-02-surrey-street 레이어를 활성화 시킨후 ‘오픈레이어 스타일링 도구’를 눌러줍시다.

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  1. 렌더링 드롭박스에서 “열지도”를 고릅니다. ‘레이어 스타일 패널’은 캔버스에서 내가 변경해준 값에 대해 어떻게 변화했는지 캔버스에서 바로 확인할 수 있도록 고안되었습니다. 이 레이어는 현재 그레이스케일의 형태로 보여집니다.

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  1. 열지도는 보통 높은 밀도의 점 벡터들이 있는 구간에 “열”형태로 노랑-빨강 또는 흰-빨강의 색상표로 사용됩니다. ‘색상표’를 누른 후 “Reds”를 사용합니다.

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  1. 그 다음 ‘반지름’값을 설정해줍니다. 이 값은 개별의 점 정보 주변에 얼마나 영향을 미치는지 설정할 수 있습니다. 정보유형에 따라서 이 값이 의미하는 바는 다릅니다. 우리가 예제로 사용하고있는 정보에서는, 반경 5km내에서 범죄 사고가 영향을 미친다고 가정합시다. 오른쪽 제일 아래 프로젝트 좌표정보가 EPSG: 3857``인지 확인합니다. 좌표계의 기본 단위는 '미터'임으로, 반지름 항목에 "5000"을 입력합니다. 다른 파라미터는 `Kernel shape`인데 숨겨져있는 항목입니다. 이것은 주어진 반지름에 대해서 얼만큼 퍼져나갈지 결정하는 함수값입니다. 열지도 렌더링은 "4차"함수를 계산식에서 사용합니다. Kernel 모양은 보통 ``Triangular, Uniform, ``Triweight” 그리고 `Epanechnikov``의 형태의 함수를 사용하기도 합니다. ‘<https://www.geodose.com/2017/11/qgis-heatmap-using-kernel-density.html>’ 이곳에서 열지도와 Kernel shape에 따른 적절한 반지름값 정보를 더 확인하실 수 있습니다.

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  1. 그렇다면 열지도 시각화가 준비되었습니다. Layer Rendering 항목에서 불투명도를 조정해줍시다. 60%로 설정하여 기본지도와 함께 열지도를 볼 수 있게 해줍시다.

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  1. 여러종류의 분석에서, 점의 밀도를 고려하는 것만으로도 충분합니다. 하지만 가끔씩, 개별 점에 대해서 중요도를 다르게 주고 싶을 때도 있습니다. 열지도에서 강도사건보다 더 심각한 범죄가 영향이 크다는 것을 설정할수 있습니다. 한 지역의 점의 정보는 다양하게 분석될 수 있습니다. 이렇게, 개별 점 정보를 **가중치**를 설정하여 다른 의미를 부여해 줄 수 있습니다. 가중치 필드를 생성하여 열지도를 더 발전시켜봅시다. ``2019-02-surrey-street``레이어를 오른쪽 클릭 후 ‘속성 테이블 열기’를 합니다.

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  1. 테이블 필드 중에서 범죄 유형을 구분한 “Crime type”을 확인할 수 있습니다. 다른 범죄 유형에 따라 높은 가중치를 주어 분류해봅시다.

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  1. ‘필드계산기’를 열어봅시다.

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  1. ``Crime type``에 따라 계산식을 통해 가중치를 계산할 것입니다. QGIS는 가상필드 생성하기 기능이 있습니다. 이 기능은 QGIS 프로젝트 상에서는 저장되지만 데이터 원본에는 저장되지 않습니다. 다양하게 계산될 수 있으며 QGIS상에서 어디서든 테이블 값으로 사용될 수 있습니다. 산출필드명에 ``weight``를 입력한 후 ``정수 (integer)`를 설정해줍니다. 표현식 패널안에서 작성을 할 것입니다. 우리는 CASE 진술을 사용할 것입니다. 다른 상태에따라 다른 값을 가집니다. 입력 후 확인을 누릅니다.

CASE
WHEN "Crime type" LIKE 'Violence%' THEN 10
WHEN "Crime type" LIKE 'Criminal%' THEN 5
ELSE 1
END
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  1. 가중치에 대한 정보가 들어있는 새로운 필드가 생성되었습니다.

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  1. 레이어 스타일 패널에 돌아가서, 가중치 부여 항목에서 “weight”를 설정해줍니다.

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  1. 열지도에서 가중치에 따른 변화를 보실 수 있습니다. 레이어 스타일 패널을 닫아줍니다.

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  1. 열지도에 대한 시각화 정보를 파라미터 레스터 레이어 또는 원하는 kernels, 다양한 반지름에 따라 변경하고 싶을 경우 공간툴박스에서 **열지도(커널 밀집도 평가)**를 사용할 수 있습니다. 이제 이 알고리즘을 사용해봅시다. 공간처리 툴박스에 갑시다.

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  1. 열지도를 생성하기 전, 우리는 좌표계를 변경하기 위해 재투영을 할 필요가 있습니다. 거리는 열지도를 계산하기에 있어서 중요하기 때문에, 지리상 좌표계를 사용한다면 맞지 않을 수 있습니다. 공간처리 툴박스에서 벡터일반–> 레이어 재투영을 누릅니다.

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  1. 레이어 재투영에서 ‘좌표계 선택’을 눌러준 후 EPSG:27700 OSGB 1936 / British National Grid 이 좌표계를 설정합니다. 이 좌표계는 영국과 알맞은 좌표계입니다. 확인을 누릅니다.

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  1. 레이어 패널에서 재투영 레이어가 추가되었습니다. ``2019-02-surrey-street``레이어는 비활성화해줍니다.

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  1. 공간처리툴박스에서 ‘보간법 –> 열지도(커널 밀집도 평가)’를 누릅니다.

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  1. 열지도(커널 밀집도 평가) 창에서, 앞에서 진행해왔던 정보값을 동일하게 적용할 것입니다. 반지름은 5000 미터로 설정한 후, 가중치 부여는 “weight” 항목을 설정하고 X,Y의 픽셀 크기는 50미터로 설정합니다. 그리고 Kernel shape는 4차로 설정한 후 확인합니다.

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주석

‘필드값을 반지름으로’라는 항목은 각 개별 점에 대해서 다양한 반지름 값을 부여할 경우 사용합니다. ‘가중치 부여’와 함께 사용하여 얼마나 개별 점이 영향을 주는지 사용할 수 있습니다.

  1. 과정이 끝났다면, 새로운 레스터 레이어가 “결과물”로 나타나있을 것입니다. 기본으로 설정되어 표시되는 시각자료는 ‘단일 밴드 그레이’로 매우 멋스럽지 못합니다. 레스터 스타일 패널을 들어가줍시다.

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  1. “단일 밴드 유사색상”으로 변경해준 후 “Reds”로 색상도를 변경합니다. 이제 레이어가 앞에서 했었던 열지도 시각화처럼 보이네요.

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주석

“결과물”레이어는 ``2019-02-surrey-street``레이어와 다릅니다. 열지도 렌더링에서 열지도 레이어를 표현 시 문제점은 범례를 사용할 수 없습니다. 범례를 사용하여 열지도를 표현하고 싶다면, 범례를 추가하여 ‘새 조판만들기’를 하십시오. 레스터로 만들어진 열지도 만들기는 이러한 경우에 사용할 수 있습니다.

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