Analiza rzeźby terenu

Author

Anna Dmowska

1 Cel ćwiczenia

W ćwiczeniu zostaną omówione następujące funkcje stosowane w analizie i przetwarzaniu danych rastrowych:

  • łączenie warstw rastrowych

  • przycinanie warstw rastrowych

  • reklasyfikacja warstw rastrowych

  • analiza rzećźby terenu:

    • spadki terenu (ang. slope)
    • ekspozycja terenu (ang. aspects)
    • cieniowanie (ang. hillshade)

  • stylizacja warstw rastrowych

2 Dane

  • Cyfrowy model wysokości (DEM) pochodzący z projektu SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) pobrany ze strony https://dwtkns.com/srtm30m/ (pliki obejmujące zasięgiem Poznań i okolice: N52E016 oraz N52E017)

  • Pobrane pliki zostały zapisane w formacie HGT (skrót od height). Format HGT jest formatem udostępniania danych przez projekt SRTM.

    • nazwa plików składa się z szerokości i długości geograficznej. N52E016 oznacza, że plik obejmuje zasięgiem obszar o szerokości geograficznej 52N do 53 N oraz długości geograficznej 16 do 17 E.

  • SRTM dostarcza danych o rozdzielczości dane o rozdzielczości 1 sekundy kątowej (odpowiadające ~ 30m).

  • Układ odniesienia dla danych SRTM: WGS84 (EPSG: 4326)

3 Przetwarzanie danych

  1. Wczytać do QGIS plik N52E016.hgt oraz N52E017.hgt
  2. Zapoznać się z informacjami o pliku.
  3. Zapisać oba pliki w formacie GeoTiff.

  • Wczytany do QGIS plik N52E016 oraz N52E017 można wyeksportować do pliku o innym rozszerzeniu, np. GeoTiff

  • Kliknąć prawym klawiszem myszy na nazwę pliku oraz wybrać Export. Następnie wybrać jako typ pliku wynikowego GeoTiff i zapisać oba pliki.

4 Łączenie warstw rastrowych

Połączenie plików

  • Input layers: wskazać pliki do połączenia - N52E016 oraz N52E017
  • output data type - jako wynikowy typ danych wskazać Float32
  • plik wynikowy zapisać jako srtm_poznan.tif

5 Zmiana układu odniesienia

  • Raster - Projections - Warp (reproject)
  • wiecej: https://docs.qgis.org/3.34/en/docs/user_manual/processing_algs/gdal/rasterprojections.html#warp-reproject

Zmiana układu odniesienia z WGS84 na PUWG 1992

  • Input layer: srtm_poznan
  • Source CRS: EPSG:4326
  • Target CRS: EPSG:2180
  • Resampling method to use: bilinear
  • Output file resolution in target georeferenced units: 30m
  • Reprojected: srtm_poznan_30m_2180.tif
  • Output data type: Float32

6 Przycinanie warstw do warstwy wektorowej

Przycięcie warstwy rastrowej srtm_poznan_30m_2180 do warstwy wektorowej.

  • wczytać warstwę ADJA z danych BDOT10k.
  • wyznaczyć strefę buforową o zasięgu 1km wokół miasta Poznania
  • wyznaczyć bounding box dla warstwy poznan_1km (Vector - Research Tools - Extract layer extent). Zapisać warstwę jako poznan_1km_zasieg w geopaczce dane_poznan.

Przycinanie warstwy rastrowej

  • Input layer: srtm_poznan_30m_2180
  • Mask layer: poznan_1km_zasieg
  • Source CRS: EPSG:2180
  • Target CRS: EPSG:2180
  • Target extent: zasięg pliku wynikowego - Calculate from layer poznan_1km_zasieg.
  • X Resolution to output bands: 30
  • Y Resolution to output bands: 30
  • Output data type: Float 32.
  • Clipped: srtm_poznan_30m_2180_1km.

gdalwarp -overwrite -s_srs EPSG:2180 -t_srs EPSG:2180 -te 344947.6151 492661.2154 369927.7419 518878.7234 -te_srs EPSG:2180 -ot Float32 -of GTiff -cutline /home/anna/dane_poznan.gpkg -cl poznan_1km_zasieg -crop_to_cutline /home/anna/srtm_poznan_30m_2180.tif

7 Przycinanie do zasięgu

Używając opcji docięcia do zasięgu dla parametru Clipping extent wybierz opcję draw on map canvas i narysuj poligon obejmujący centrum miasta Poznań. Dotnij warstwę srtm_poznan_30m_2180 do tego zasięgu. Zapisz plik jako srtm_poznan_30m_2180_dociety.

8 Analiza rzeźby terenu

Narzędzia służące do analizy terenu dostępne są w menu

  • Processing – Processing Toolboox - Raster terrain analysis
  • Raster - Analysis (dostarcza algorytmów z biblioteki GDAL, daje dostęp do większej liczby parametrów, np. obliczenia nachylenia terenu w stopniach lub procentach)

8.1 Cieniowanie

  • Processing – Processing Toolboox - Raster terrain analysis - Hillshade

Cieniowanie (ang. hillshade) to metoda wizualizacji rzeźby terenu. Algorytm pozwala na określenie pozycji źródła światła:

  • Z-factor (mnożnik): 1.0

  • Azimuth (horizontal angle) (Azymut, kąt poziomy): 300

    • przyjmuje wartości od 0-360. 0 odpowiada północy (N), 90 - wschód (E), 180 - południe (S), a 270 - zachód (W)

  • Vertical angle (kąt pionowy): 40.0

    • przyjmuje wartości od 0 do 90.

8.2 Nachylenie terenu

Nachylenie (lub spadek) terenu (ang. slope) określa jak stromy jest stok (wyrażony w stopniach)

  • Processing – Processing Toolboox - Raster terrain analysis - Slope (umożliwoa na obliczenia nachylenia terenu w stopniach)

8.3 Ekspozycja terenu

  • Processing – Processing Toolboox - Raster terrain analysis - Aspect

Ekspozycja terenu (ang. aspect) określa kierunek, w którym teren jest nachylony (wyrażony w stopniach w zakresie 0-360).

9 Reklasyfikacja warstw rastrowych

  • Processing – Processing Toolboox - Raster analysis - Reclassify by table

    • Raster layer: aspect_poznan_1km

    • Reclassification table:

      • zdefiniowanie reklasyfikacji min - max - value (wartość po reklasyfikacji)

    • Range boundaries: min < value <= max

      • zdefiniowanie przedziału, np. min < value <= max oznacza np. przedział (45, 135], tj. bez 45, a włączając 135.

    • Output data type: Byte

10 Stylizacja warstw rastrowych

10.1 Cieniowanie rzeźby terenu

  1. Wczytać do QGIS warstwę hillshade_poznan_1km oraz srtm_poznan_30m_2180_1km. Warstwa z cieniowaniem powinna znajdować się pod warstwą DEM.

  2. Ustawić stylizację dla warstwy srtm_poznan_30m_2180_1km (załadować plik srtm_styl.txt).

    • Wybrać F7, aby otworzyć okno stylizacji warstwy.
    • Wybrać Singleband pseudocoloor oraz za pomocą ikony folderu wczytać plik srtm_styl.txt

  3. Ustawić przeźroczystość dla warstwy srtm_poznan_30m_2180_1km na 50%.

10.2 Ekspozycje terenu

  1. Wczytać do QGIS warstwę aspect_poznan_1km

  2. Ustawić stylizację dla warstwy:

    • Wybrać F7, aby otworzyć okno stylizacji warstwy.
    • Wybrać Singleband pseudocoloor
    • Za pomocą \(+\) dodać 5 klas oraz ustawić dla nich odpowiednio kolor czerwony, żółty, zielony, niebieski oraz ponownie czerwony.
    • Wpisać wartości: 45, 135, 225, 315, 360
    • Jako rodzaj interpolacji wybrać discrete

11 Dodawanie nowych palet do QGIS

  • Settings - Style Manager
  • Przejść na zakładkę Color Ramp.
  • Używając znaku \(+\) prejść do Catalog cpt-city

  • W oknie cpt-city wybrać Topography i po prawej zaznaczyć paletę nrwc.

  • Dodanie palety do listy palet w QGIS