ggrraassss ggiiss - prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do grass gis geographic resources analysis...

103
Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta Geografický ústav Slovenskej akadémie vied v Bratislave L L i i b b o o r r B B u u r r i i a a n n M M a a r r i i á á n n J J e e n n č č o o M M i i l l o o š š R R u u s s n n á á k k G G R R A A S S S S G G I I S S G G e e o o v v e e d d n n é é a a p p l l i i k k á á c c i i e e

Upload: vananh

Post on 01-Mar-2019

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta

Geografický ústav Slovenskej akadémie vied v Bratislave

LLiibboorr BBuurriiaann

MMaarriiáánn JJeennččoo

MMiilloošš RRuussnnáákk

GGRRAASSSS GGIISS

GGeeoovveeddnnéé aapplliikkáácciiee

Page 2: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

2

Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta

Geografický ústav Slovenskej akadémie vied v Bratislave

GRASS GIS

Geovedné aplikácie

autori: Mgr. Libor Burian RNDr. Marián Jenčo, PhD. Mgr. Miloš Rusnák recenzenti: Mgr. Michal Gallay, PhD. Ing. Karel Jedlička, PhD. jazyková úprava: Bc. Martina Lešková

© Univerzita Komenského v Bratislave, Slovenská akadémia vied v Bratislave

ISBN: 978-80-223-3804-2

Bratislava, 2015

Page 3: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

3

Obsah Predslov ............................................................................................................................................... 5

1. Práca v prostredí GRASS GIS........................................................................................................... 6

1.1 Úvod do GRASS GIS ....................................................................................................................... 7

1.2 Používateľské rozhranie ................................................................................................................ 8

1.3 Moduly GRASS GIS ......................................................................................................................... 9

1.4 Základné nastavenia ...................................................................................................................... 9

1.5 Vzhľad pracovného prostredia GRASS GIS a základný pohyb v ňom .......................................... 14

1.6 Základné operácie s grafickými vrstvami .................................................................................... 19

1.7 Práca s modulmi .......................................................................................................................... 21

1.8 Import údajov .............................................................................................................................. 23

1.9 Región a maska ............................................................................................................................ 26

1.10 Export údajov ............................................................................................................................ 29

2. Analytické nástroje ....................................................................................................................... 31

2.1 Úvod k analytickým nástrojom .................................................................................................... 32

2.2 Interpolácia prostredníctvom modulu v.surf.rst ......................................................................... 32

2.3 Výpočet vybraných morfometrických charakteristík .................................................................. 36

2.4 Mapová algebra ........................................................................................................................... 38

2.4.1 Map calculator ...................................................................................................................... 38

2.4.2 Fokálna štatistika .................................................................................................................. 40

2.4.3 Zonálna štatistika.................................................................................................................. 42

2.5 Reklasifikácia rastrových vrstiev .................................................................................................. 43

2.6 Modelovanie distribúcie slnečného žiarenia ............................................................................... 45

2.7 Hydrologické modelovanie .......................................................................................................... 47

2.8 Nástroje mapovej analýzy ........................................................................................................... 52

2.9 Georeferencovanie ...................................................................................................................... 53

2.10 Vektorizácia priestorových údajov ............................................................................................ 55

2.11 Tvorba ortofotomáp .................................................................................................................. 59

2.12 Pridávanie prvkov mapovej kompozície .................................................................................... 65

2.13 Zobrazenie vrstiev prostredníctvom perspektívnej vizualizácie (modul nviz) .......................... 66

3. Úlohy a cvičenia ............................................................................................................................ 70

3.0 Úvodné slovo ............................................................................................................................... 71

3.1 Cvičenie 1. ................................................................................................................................... 72

3.2 Cvičenie 2. ................................................................................................................................... 73

3.3 Cvičenie 3. ................................................................................................................................... 75

3.4 Cvičenie 4. ................................................................................................................................... 77

3.5 Cvičenie 5. ................................................................................................................................... 79

3.6 Cvičenie 6. ................................................................................................................................... 82

Page 4: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

4

3.7 Cvičenie 7. ................................................................................................................................... 84

3.8 Cvičenie 8. ................................................................................................................................... 86

3.9 Cvičenie 9. ................................................................................................................................... 88

Prílohy

1. Ovládanie GRASS GIS prostredníctvom Quantum GIS ................................................................. 92

2. Zdanlivá dráha Slnka na oblohe..................................................................................................... 95

3. Ortorektifikácia .............................................................................................................................. 97

4. Transformácia súradníc S-JTSK do pravouhlej matematickej súradnicovej sústavy. ................... 99

5. Vstupné údajové súbory potrebné pri riešení príkladov. ............................................................ 100

Použitá literatúra ................................................................................................................... 101

Odporúčaná literatúra ........................................................................................................... 102

CD nosič s modelovými dátami

Page 5: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

5

Predslov

Geografické informačné systémy (GIS) sa stali bežnými nástrojomi na zber, spracovanie,

uchovávanie, správu a analýzu polohovo lokalizovaných informácií. Neustávajúci nárast počtu

používateľov rôznych platforiem GIS, medzi ktorých už dávno nepatria len experti z jednotlivých

geovedných disciplín, vytvára tlak na ich vývoj. V súčasnosti preto existujú dve početné skupiny

operátorov GIS. Prvá, menšia skupina, sa špecializuje na vývoj a rozširovanie systémov (GIS

vývojári) a druhá skupina sa orientuje na využívanie funkcionality jednotlivých GIS platforiem pri

riešení geovedne orientovaných problémov (GIS používatelia).

Existuje široké spektrum návodov, príručiek a skrípt, ktoré sa venujú problematike jednotlivých

GIS platforiem. Mnohé z nich však hovoria rečou GIS vývojárov a môžu byť preto ťažšie

zrozumiteľné pre začínajúceho alebo sporadického používateľa konkrétneho informačného systému.

Predkladaný učebný text je okrem poslucháčov geovedných disciplín venovaný práve tejto skupine

používateľov. Jeho cieľom je priblížiť časť, toho času najrozšírenejšej, Open source GIS technológie

používateľom, ktorí síce majú základné teoretické znalosti o prostredí GIS, prípadne už používajú

niektoré jeho konkrétne platformy, ale nepracujú v prostredí GRASS GIS. Nasledujúci text sa nesnaží

nahradiť užívateľský manuál GRASS GIS. V tomto zmysle nie je vyčerpávajúci. Jeho snahou je

pomôcť každému záujemcovi prekonať bezradnosť po otvorení Úvodného okna tohto systému,

a následne sa zorientovať v možnostiach, ktoré toto programové prostredie poskytuje.

Učebné texty sú venované prostrediu GRASS GIS, prevádzkovanému pod operačným systémom

MS Windows. Aj keď systém GRASS GIS je vyvíjaný v prostredí LINUX, rozšírenosť operačného

systému MS Windows viedla autorov k tomu, že sa v učebných textoch venovali v čase písania textu

aktuálnemu systému GRASS GIS 6.4.3RC2, prevádzkovanému pod týmto operačným systémom.

autori

Page 6: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

6

1. Práca v prostredí

GRASS GIS

Page 7: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

7

1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment

a analýzu priestorových údajov, spracovanie obrazu, tvorbu máp, priestorové modelovanie

a, v neposlednom rade, vizualizáciu mapových výstupov. Ide o programové prostredie, ktoré bolo od

roku 1982 až do roku 1995 vyvíjané v U.S. Army - Construction Engineering Research Laboratory

v Champaign v Illinois. V súčasnosti je celý balík programov, známych pod hlavičkou GRASS GIS so

zdrojovými kódmi, voľne dostupný pre nekomerčné, ale aj komerčné účely v rámci projektu Open

Source Geospatial Foundation ( http://www.osgeo.org/ ).

Dnešná podoba GRASS GIS je výsledkom spolupráce širokej geovednej komunity. Na jeho

vývoji sa spolupodieľali aj slovenskí geovedne orientovaní odborníci. V 90. rokoch minulého storočia

mnohé z jeho modulov spolutvorili Helena Mitášová, Jaroslav Hofierka, Marcel Šúri, Tomáš

Cebecauer, Marián Zlocha, Tomáš Paudits. Ich mená je možné násjť v manuáloch k niekoľkým

modulom, napr. k modulu r.sun, v.surf.rst, r.flow, r.horizon, nviz, v.vol.rst, r3.mask. Niekoľko

nástrojov pre spracovanie vektorových údajov vyvíjali osobnosti z českej geovednej komunity (napr.

Radim Blažek a Jáchym Čepický).

Je veľmi ťažké porovnávať jednotlivé GIS platformy a hovoriť o ich výhodách a nevýhodách.

Takéto porovnanie sa môže rýchlo stať veľmi subjektívnym, a aj v prípade korektne vykonanej

analýzy, nie veľmi výpovedným pre potenciálneho používateľa, ktorý si vyberá konkrétne GIS

prostredie pre riešenie vlastného geograficky orientovaného problému. Vyhneme sa preto porovnaniu

GRASS GIS s ostatnými GIS prostrediami a sústredíme sa len na výpočet niektorých silnejších

a slabších stránok systému. Medzi najsilnejšie stránky systému patrí:

funkčnosť pod operačným systémom UNIX aj pod MS Windows,

modulárna stavba,

možnosť práce v grafickom interface aj v príkazovom riadku,

podpora multitaskingu (počas behu jedného procesu je možné bezkonfliktne spúšťať ďalší

proces),

široké spektrum súradnicových referenčných systémov,

import väčšiny bežne používaných údajových formátov, grafických, geografických

a čiastočne aj priestorových informácií,

pohodlná práca s údajmi v rastrovom formáte,

veľký výber pokročilých analytických nástrojov, špecializovaných na riešenie konkrétnych

geografických úloh.

Naopak medzi slabé stránky systému patrí:

špecifická štruktúra prostredia (programu) výrazne odlišná od ostatných GIS prostredí alebo

iných bežných programov,

menšia spoľahlivosť modulov, ktorá sa mení v závislosti od verzie programu, operačného

systému a jeho hardvérovej platformy,

nízka vizuálna kvalita kartografických výstupov.

Niektoré z uvedených slabších stránok GRASS GIS súvisia s nekomerčným princípom rozvíjania

programového balíka. Tieto princípy umožňujú neprofesionálnym programátorom, ktorí vyvíjajú

vlastné moduly, stať sa členmi vývojového tímu GRASS GIS. Títo programátori nedisponujú

možnosťami komerčných firiem pri testovaní vyvíjaných modulov.

Page 8: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

8

Pred začatím práce v GRASS GIS je nevyhnutné poznať jeho základnú štruktúru. Systém GRASS

GIS tvoria štyri základné časti (Obrázok 1.):

Obrázok 1. Štruktúra prostredia GRASS GIS.

Jadro systému tvorí tá časť GRASS GIS, ktorá zabezpečuje výkon všetkých činností systému,

potrebných pre vykonanie príkazov.

Priestorová databáza je databázový systém, ktorý je upravený na uchovávanie a spravovanie

priestorových údajov. Jadro systému umožňuje pracovať s údajmi tejto databázy, manipulovať

s nimi a ukladať do databázy nové údaje. GRASS GIS ukladá tieto údaje do vlastných

adresárov vo vlastnom formáte.

Analytické nástroje tvoria skupinu nástrojov GRASS GIS, prostredníctvom ktorých systém

dokáže meniť nastavenia grafických výstupov, transformovať geografické údaje alebo

generovať úplne nové geografické informácie na základe spracovania už existujúcich údajov,

uložených v jeho priestorovej databáze (zmena farby polygónu, orezanie polygónu,

interpolácia, ...).

Používateľské rozhranie je program, cez ktorý používateľ komunikuje s programovým

prostredím. V prípade GRASS GIS je to buď príkazový riadok, ktorý pracuje v textovom

režime, alebo ponúkaná škála interaktívnych obrazových prvkov, akými sú menu, vstupné

polia, ikony alebo tlačidlá v rámci zobrazeného okna na monitore počítača (označovaná ako

GUI - Graphical User Interface).

1.2 Používateľské rozhranie GRASS GIS je možné ovládať buď cez príkazový riadok, alebo cez graficky orientované

používateľské rozhranie GUI.

V prípade využívania príkazového riadku (Command line) sa program ovláda pomocou, tzv.

skriptov, čo sú riadky textu. Výhodou používania príkazového riadku je, okrem možnosti

precíznejšieho nastavenia analytických nástrojov, aj možnosť pohodlného opakovaného alebo

dávkového spúšťania príkazov. Ak je našou každodennou úlohou vytvoriť aktuálnu mapu dennej

teploty vzduchu, nemusíme každý deň postupne ručne aktivovať tie isté nástroje, ale použijeme sadu

zostavených skriptov, ktorá po nakopírovaní do príkazového riadku automaticky vykonáva všetky

potrebné príkazy.

Page 9: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

9

Graficky orientované používateľské prostredie GUI GRASS GIS sa vizuálne líši od

používateľských prostredí väčšiny ostatných GIS platforiem. Rozhodnutie o tom, či viac alebo menej

podporuje intuitívne ovládanie programu ako grafické prostredia iných GIS platforiem, necháme na

samotného používateľa. Pôvodné Tcl/Tk GUI pre GRASS GIS bolo vyvinuté v roku 1999

v programovacom jazyku Tcl. Najnovšie GUI GRASS GIS, založené na grafickom toolkite

wxPython, sa vyznačuje relatívne pohodlnejším ovládaním a lepšou prehľadnosťou ako v prípade

pôvodného grafického prostredia Tcl/Tk GUI.

1.3 Moduly GRASS GIS Realizácia jednotlivých úloh v GRASS GIS je podmienená ponukou užívateľských programov

(modulov). Označenie príkazu aktivujúceho daný modul sa začína písmenom symbolizujúcim jeho

príslušnosť k určitej skupine modulov (funkcií). Tak, napríklad:

v.* - skupina modulov na prácu s údajmi vo vektorovom formáte (vector),

r.* - skupina modulov na prácu s údajmi v rastrovom formáte (raster),

r3.* - skupina modulov na prácu s 3D údajmi,

i.* - skupina príkazov na prácu s obrazovými údajmi (imagery),

s.*- skupina príkazov na prácu s bodovými údajmi (site),

d.*- skupina modulov na prácu s grafickými výstupmi,

g.* - skupina modulov, všeobecných príkazov pre manipuláciu s údajmi (general).

Nie všetky moduly GRASS GIS sú v súčasnosti aktivovateľné cez grafické užívateľské

prostredie. Niektoré možno spustiť len prostredníctvom príkazového riadku (Command line)

Príkazovej konzoly (prompt GRASS GIS). Z promptu GRASS GIS môžeme spúšťať aj interaktívny

dialóg. Ak príkaz spustíme bez volieb, aktivovaný modul si pýta všetky vstupy a parametre

v grafickom režime.

1.4 Základné nastavenia Systém sa od bežných počítačových programov odlišuje úvodnou požiadavkou na definovanie

priestoru, v ktorom bude pracovať. Ak by sme tento prístup uplatnili, napr. v prípade MS Word, bolo

by nutné pred otvorením nového dokumentu vo Worde definovať, kde program dokument uloží, jeho

šablónu a dĺžku. Počas písania dokumentu by sme už nemohli tieto nastavenia zmeniť. Tento spôsob

práce bude pre mnohých používateľov niečím novým. Výhodou tohto prístupu je fakt, že používateľ

má istotu, že dátové vrstvy, ktoré vytvoril, sa nachádzajú len v definovanej databáze a nemusí ich

vyhľadávať inde na disku. Z preddefinovaného umiestnenia databázy vyplýva citlivosť GRASS GIS

na akékoľvek ním nesprostredkované zásahy do databázy. Z tohto dôvodu nie je vhodné prevádzať

akékoľvek zásahy do databázy priamo na pamäťových médiách bez spoluúčasti na to určených

nástrojov GRASS GIS (mazanie, prenášanie súborov alebo adresárov1 pomocou nástrojov

operačného systému).

Definovaný priestor, v ktorom pri riešení daných úloh bude GRASS GIS pracovať, nie je dôležitý

len z hľadiska umiestnenia a štruktúry ním vytvorených adresárov priestorovej databázy. Táto

podmienka je aj dôsledkom nutnosti vymedzenia požadovaného geografického priestoru (regiónu),

v rámci ktorého bude systém údaje spracovávať. To znamená, že ešte pred definovaním pracovnej

oblasti musíme poznať rozsah záujmového regiónu a zvoliť si rozlišovaciu úroveň jeho spracovania

(požadované rozlíšenie rastrových vrstiev). Môže sa zdať, že je to obmedzujúca podmienka, ale jej

aplikácia nedovolí vytvárať rastrové vrstvy rôznej veľkosti, rozlíšenia a umiestnenia. Používateľ si

uvedomí výhodu tohto prístupu pri logických operáciách s vrstvami rôznych rastrových údajov.

Po aktivovaní programu sa na monitore počítača ako prvá zobrazí tabuľka Úvodného okna

GRASS GIS (Obrázok 2.).

1 S výnimkou prenášania celistvej priestorovej databázy na iný počítač.

Page 10: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

10

Obrázok 2. Úvodné okno prostredia GRASS GIS.

Program od nás vyžaduje definovať, prípadne nalistovať alebo označiť:

GIS Data Directory – priečinok pre fyzické umiestnenie vytváranej (alebo existujúcej)

priestorovej databázy na disku počítača, teda adresár, kde bude program umiestňovať údaje.

V rámci tohto hlavného adresára si GRASS GIS vytvorí vlastný systém podadresárov.

Project location (projection / coordinate system) – pracovnú lokalitu. Každá lokalita musí mať

nastavený požadovaný súradnicový referenčný systém.

Accesible mapset (directories of GIS files) – názov mapsetu (súboru máp), s ktorým bude

systém pracovať po spustení pracovného prostredia GRASS GIS. V rámci lokality môžeme

vytvoriť niekoľko súborov máp. Všetky vytvorené súbory máp danej lokality budú mať

rovnaký súradnicový referenčný systém, ale môžu mať rôzny rozsah a rozlíšenie rastrových

vrstiev.

Príkladom štruktúry priestorovej databázy je Obrázok 3.

Page 11: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

11

Obrázok 3. Príklad štruktúry databázy v prostredí GRASS GIS.

Úvodné okno GRASS GIS ponúka dve možnosti:

1. Využiť už existujúcu priestorovú databázu (lokalitu) a súbor máp. V tomto prípade je potrebné

dodržať nasledujúci postup:

a. Pomocou rolovacieho menu GIS Data Directory nájdeme umiestnenie už existujúcej

databázy na pamäťovom médiu počítača.

b. V zobrazenej ponuke okna Project location (projection / coordinate system)

(projection / coordinate system) označíme existujúcu lokalitu.

c. V zobrazenej ponuke okna Accesible mapset (directories of GIS files) označíme

existujúci súbor máp. V rámci každej lokality existuje súbor máp s názvom

PERMANENT, ktorý je preddefinovaný a vytvorí sa automaticky po vytvorení novej

lokality. Ak nepotrebujeme špecifické súbory máp, stačí používať len tento súbor

máp.

2. Vytvoriť vlastnú priestorovú databázu, teda v rámci zvolenej GIS Data Directory definovať

Project location (projection / coordinate system) a Accesible mapset. Tieto položky treba vždy

vytvárať vo vyššie uvedenom poradí. Ak, napr. nie je definovaná lokalita, nemôžeme vytvoriť

súbor máp. Proces vytvorenia lokality spustíme po stlačení tlačidla Location wizard. V

novozobrazenom okne začneme definovaním alebo vyhľadaním GIS Data Directory pomocou

tlačidla Browse (Obrázok 4.). Je potrebné zohľadniť veľkosť voľného priestoru na disku, na

ktorý chceme umiestniť GIS Data Directory, pretože v prípade komplikovanejších výpočtov

v prostredí GRASS GIS môže veľkosť dočasných (pomocných) súborov presiahnuť aj 10 GB.

Následne musíme definovať názov novej pracovnej lokality, prípadne jej nadpisu (Location

title). Pokračujeme prostredníctvom tlačidla Ďalej. Na monitore počítača sa objaví okno

zobrazené na Obrázku 5.

Page 12: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

12

Obrázok 4. Prvé okno sprievodcu pre definovanie pracovnej lokality.

Obrázok 5. Okno pre výber súradnicového referenčného systému.

Nové okno nám ponúkne niekoľko možností:

a. Select coordinate system parameters from a list. V tomto prípade využívame zoznam

v GRASS GIS preddefinovaných súradnicových referenčných systémov.

b. Select EPSG code of spatial reference system. V tomto prípade vyhľadávame

v ponuke preddefinovaných súradnicových referenčných systémov pomocou kódu

EPSG alebo podľa názvu. EPSG kód je štvorčíselný kód, ktorý je unikátny pre každý

súradnicový referenčný systém.

c. Read projection and datum terms from a georeferenced data file. V tomto prípade je

nutné mať vytvorený údajový súbor tohto druhu.

Page 13: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

13

d. Read projection and datum terms from a WKT or PRJ file. V tomto prípade je nutné

mať vytvorený údajový súbor tohto druhu.

e. Specify projection and datum term using custom PROJ.4 parameters. V tomto prípade

definujeme súradnicový systém pomocou zápisu v PROJ.4.

f. Create a generic Cartesian coordinate system (XY). V tomto prípade súradnicový

referenčný systém nahradíme matematickou karteziánskou súradnicovou sústavou.

Túto možnosť využívame v prípade, ak nepoznáme súradnicový referenčný systém

priestorových údajov, ktoré máme k dispozícii alebo v prípade, že nie je potrebné

definovať priestorový referenčný systém.

Každá vyššie uvedená voľba má vlastné špecifické okná. Ak, napr. vyberieme možnosť

Create a generic Cartesian coordinate system (XY), na monitore počítača sa nám ako prvé

objaví informačné okno o vytvorenej pracovnej lokalite. Informačné okno zavrieme tlačidlom

Dokončiť. Zobrazí sa nám ďalšie dialógové okno, ktoré nás informuje o možnosti zadať rozsah

a rozlíšenie pre pracovnú oblasť tejto lokality (Obrázok 6.).

Obrázok 6. Dialógové okno zobrazené po úspešnom vytvorení novej pracovnej lokality.

Ak nepoznáme hodnoty rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev,

zvolíme možnosť Nie. V tomto prípade, ak pri importe rastrových vrstiev zvolíme možnosť

Extend region extents based on new dataset, budú tieto hodnoty prevzaté z importovaných

vrstiev. Môže sa však stať, že import nebude úspešný (pozri podkapitolu 1.8 „Import údajov“).

V prípade, že poznáme rozsah pracovnej oblasti a máme vytvorenú predstavu o požadovanom

rozlíšení rastrových vrstiev, vyberieme možnosť Áno. Objaví sa okno z Obrázku 7.

Obrázok 7. Okno pre definovanie rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev.

Page 14: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

14

Vo vstupných poliach North, South, West, East definujeme vo zvolenom súradnicovom systéme

vytváranej lokality hranice rozsahu pracovnej oblasti. V položkách N – S resulution a E – W

resolution definujeme vertikálne a horizontálne rozlíšenie pracovnej oblasti. Tieto nastavenia platia

pre prácu s 2D objektmi. V prípade, že plánujeme pracovať aj s tretím rozmerom, definujeme aj

položky Top – vrchná hranica rozsahu pracovnej oblasti, Bottom – spodná hranica rozsahu

pracovnej oblasti, T – B resolution – výškové rozlíšenie pracovnej oblasti. Po nastavení vyššie

uvedených parametrov pokračujeme tlačidlom Set region.

POZOR!: Pri definovaní rozlíšenia musíme dbať na to, aby numerický rozsah pracovnej

oblasti (amplitúda) bol bezo zvyšku deliteľný jednotkou určujúcou veľkosť bunky rastrovej

vrstvy. Tak, napríklad v prípade East = -10 West = 10, dosahuje amplitúda hodnotu 20. Teda

E – W resolution môže byť 1, 2, 5, ale nemôže byť 3, 4, 7. V prípade, že aj napriek tomu

zadáme nekorektné rozlíšenie rastrovej vrstvy, GRASS GIS ho upraví tak, aby vyššie

uvedené pravidlo platilo. Teda v prípade amplitúdy 20 a E – W resolution = 7, GRASS GIS po

stlačení tlačidla Set region zmení rozsah pracovnej lokality na East = -14 West = 14.

Následne sa nám znovu otvorí Úvodné okno GRASS GIS. V položke Project location (projection /

coordinate system) je už zaradená práve vytvorená pracovná lokalita, pre ktorú existuje jeden súbor

máp (Accesible mapset) s názvom PERNAMENT. V prípade, že potrebujeme aj ďalšie súbory máp,

vytvoríme ich pomocou tlačidla Create mapset. Po stlačení tohto tlačidla sa na monitore počítača

zobrazí okno slúžiace na zadanie názvu nového súboru máp (Obrázok 8.). Novovytvorený prázdny

Obrázok 8. Okno pre zadanie názvu nového súboru máp.

súbor máp sa zobrazí v ponuke položky Accessible mapsets.

V prípade, že chceme aktivovať pracovné prostredie GRASS GIS so zadefinovanou

pracovnou oblasťou, v Úvodnom okne označíme konkrétnu lokalitu (Project location (projection /

coordinate system)), vyberieme požadovaný súbor máp (Accessible mapset) a stlačíme zelené

tlačidlo Start GRASS. Po otvorení okien pracovného prostredia GRASS GIS bude nastavený

vybraný súbor máp.

1.5 Vzhľad pracovného prostredia GRASS

GIS a základný pohyb v ňom Po spustení pracovného prostredia GRASS GIS vidíme tri základné okná, ktoré slúžia na

komunikáciu s prostredím (používateľský interface):

1. Programové okno (Obrázok 9.) je informačné okno, ktoré beží na pozadí. Používateľ ho

nepoužíva, ale nesmie ho zatvoriť. V prípade zatvorenia Programového okna sa činnosť

GRASS GIS ukončí.

Page 15: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

15

Obrázok 9. Programové okno prostredia GRASS GIS.

2. Mapové okno (Obrázok 10.) slúži na vizualizáciu priestorových údajov. Vektorové alebo

rastrové grafické vrstvy sa zobrazujú na mapovom plátne okna. Na mapovom plátne môžeme

pri základných nastaveniach zobraziť len 2D grafické vrstvy. Vo vrchnej časti okna sa

nachádza lišta s tlačidlami/ikonami základných nástrojov pre prácu s mapovým náhľadom.

Týmito nástrojmi sú v poradí zľava doprava:

Display map – nástroj na prekreslenie mapových vrstiev, ktoré boli zmenené alebo

upravené.

Render map – nástroj na prekreslenie všetkých mapových vrstiev (proces môže trvať dosť

dlho).

Erase display – nástroj na zmazanie aktuálneho mapového náhľadu.

Pointer – ukazovadlo (bez funkcie).

Querry selected raster / vector map(s) – nástroj na zistenie atribútovej hodnoty

vektorových a rastrových mapových vrstiev (dopytovanie). Kliknutím myšou na dané

miesto mapovej vrstvy, označenej ako aktívna vrstva v dialógovom okne Map layers

Hlavného okna (pozri nižšie), zistíme atribútovú hodnotu vektorového objektu alebo

hodnotu priradenú k bunke rastra na tomto mieste.

Pan – nástroj umožňujúci posun mapovej kompozície.

Zoom in – nástroj na zväčšenie časti mapového náhľadu.

Zoom out – nástroj na zmenšenie mapového náhľadu.

Zoom to selected map layer(s) – nástroj, ktorý prispôsobí mapový náhľad rozsahu

zobrazovaných mapových vrstiev, to znamená, že všetky vrstvy, ktoré sú v danom

momente v okne záložky Map layers Hlavného okna vybrané ako zobrazované vrstvy,

budú celé zobrazené v mapovom náhľade.

Various zoom options – nástroj na špecifické nastavenie priblíženia a oddialenia

mapového náhľadu.

Analyze map – ikona, ktorá sprístupní nástroje na meranie vzdialenosti a tvorbu profilu v

rámci rastrovej vrstvy alebo vytvorenie histogramu početností v rastrovej vrstve

(podkapitola 2.8 „Nástroje mapovej analýzy“).

Add map elements – nástroj na pridanie mierky mapy, severky, legendy a vrstvy popisiek

do mapovej kompozície (podkapitola 2.12 „Pridávanie prvkov mapovej kompozície“).

Save display to graphic file – nástroj na uloženie aktuálneho mapového náhľadu do

externého rastrového súboru *.png, *.bmp, *.gif, atď.

Print display – nástroj na tlač mapového náhľadu.

Page 16: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

16

Obrázok 10. Mapové okno prostredia GRASS GIS.

Pod mapovým plátnom v pravej dolnej časti Mapového okna sa nachádzajú informácie

o vybraných vlastnostiach a nastaveniach mapového náhľadu. Tieto informácie sa menia

v závislosti od zvoleného parametra v rolovacom menu, nachádzajúcom sa vpravo od

zobrazovanej informácie. Základné informácie o týchto nástrojoch sú uvedené v Tabuľke 1.

Tabuľka 1. Popis základných funkcií rolovacieho menu Mapového okna.

Názov nástroja: Popis funkcie:

Coordinates zobrazuje súradnice kurzora

Extent zobrazuje nastavené hodnoty rozsahu pracovnej oblasti

Comp. region zobrazuje nastavené hodnoty rozsahu a rozlíšenia pracovnej oblasti

Show comp. extent zobrazuje hranice pracovnej oblasti na mapovom plátne

Display mode umožňuje nastaviť spôsob zobrazenia zvoleného mapového výrezu

Display resolution umožňuje nastaviť (obmedziť) rozlíšenie zobrazovaných rastrových vrstiev

Display geometry zobrazuje hodnoty rozlíšenia mapového náhľadu

Map scale zobrazuje mierku mapového náhľadu

Go to zmení mapový náhľad na náhľad so stredom určeným zadanými súradnicami

Projection umožňuje použitie definovaného kartografického zobrazenia, resp. projekcie

(transformácia súradníc)

3. Hlavné okno je hlavným komunikačným oknom GRASS GIS (Obrázok 11.).

Page 17: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

17

Obrázok 11. Hlavné okno prostredia GRASS GIS.

V hornej časti Hlavného okna sa nachádza kontextové menu, ktoré sa skladá z nasledujúcich

položiek:

a. File – menu modulov vykonávajúcich všeobecné operácie s vrstvami a prostredím.

b. Settings – menu modulov, ktoré umožňujú nastavenie vrstiev, pracovnej oblasti

a prostredia.

c. Raster – menu modulov na vykonávanie analytických operácií s rastrovými vrstvami.

d. Vector – menu modulov na vykonávanie analytických operácií s vektorovými

vrstvami.

e. Imagery – menu modulov na vykonávanie analytických operácií s obrazovými údajmi

(leteckými a kozmickými snímkami, atď.).

f. Volumes – menu modulov na vykonávanie analytických operácií s 3D vrstvami.

g. Databases – menu modulov na vykonávanie operácií s databázami.

h. Help – pomocník.

Obrázok 12. Tlačidlá/ikony pre rýchly prístup k vybraným modulom.

Pod hlavným menu sa nachádza lišta s tlačidlami/ikonami pre rýchly prístup k vybraným

modulom, ktoré nie sú obsiahnuté v kontextovom menu (Obrázok 12.). Tlačidlá v prvom rade:

Page 18: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

18

a. Start new map display otvorí nové Mapové okno,

b. Create new workspace vytvorí nový projekt,

c. Open existing workspace file otvorí existujúci projekt,

d. Save current workspace to file uloží súčasný stav prostredia do projektu,

e. Add multiple raster or vector maps layers umožní hromadné pridanie vrstiev,

f. Add rater map layer pridá rastrovú vrstvu,

g. Add various raster map layers pridá rastrovú vrstvu špecifického formátu,

h. Add vector map layer pridá vektorovú vrstvu,

i. Add various raster map layers pridá vektorovú vrstvu špecifického formátu,

j. Add group pridá danú skupinu vrstiev,

k. Add grid or vector labels overaly na mapovom plátne vytvorí podkladovú sieť, alebo

pridá existujúcu vrstvu popisov,

l. Delete selected map odstráni mapovú vrstvu z mapového náhľadu a zruší jej zaradenie

v záložke Map layers Hlavného okna (vrstva sa nevymaže z databázy).

Tlačidlá v druhom rade:

m. Edit vector maps umožní upraviť (editovať) vektorovú vrstvu,

n. Show atribute table zobrazí tabuľku atribútov vybranej vektorovej vrstvy,

o. Import / link raster or vector data umožní importovať údaje v rastrovom alebo

vektorovom formáte (výhodnejšie je import údajov riešiť prostredníctvom

kontextového menu),

p. Raster map calculator aktivuje mapovú kalkulačku,

q. Georectifier umožní georeferencovať rastrové vrstvy,

r. Graphic modeler umožní reťazenie modulov,

s. Cartographic composer umožní vytvoriť kompozíciu mapového výstupu,

t. Show GUI settings umožní upravovať nastavenia grafického používateľského

prostredia GUI,

u. Show manual sprístupní interaktívny manuál GRASS GIS.

V strednej časti Hlavného okna je vyčlenený priestor pre zobrazovanie údajov, ktoré

prislúchajú k záložkám umiestneným v spodnej časti okna (Obrázok 13.).

Obrázok 13. Záložky Hlavného okna.

Po aktivovaní GRASS GIS sa nám ako aktívna záložka automaticky zobrazí záložka Map

layers. Táto záložka slúži k manažovaniu mapových vrstiev v rámci otvorených Mapových

okien. GRASS GIS dokáže naraz zobrazovať niekoľko Mapových okien a v nich niekoľko

grafických vrstiev, pričom platí princíp, že vyššie umiestnená grafická vrstva na mapovom

plátne prekrýva nižšie umiestnenú vrstvu. Ďalšie záložky sprístupňujú ďalšie funkcie GRASS

GIS alebo informácie o nich. Bežný používateľ okrem záložky Map layers využije pri

komunikácii so systémom aj záložku Command console.

Záložka Command console (Príkazová konzola, Parser) umožňuje ovládať GRASS GIS

prostredníctvom príkazového riadku (Comand line) a zároveň poskytuje informácie o práve

prebiehajúcich procesoch. V prípade ovládania GRASS GIS prostredníctvom Príkazovej

konzoly, jednotlivé moduly používateľ spúšťa po napísaní textového skriptu do príkazového

riadku, umiestneného pod priestorom pre zobrazovanie údajov prebiehajúceho procesu,

klávesou Enter. Začínajúci používateľ pravdepodobne nebude využívať túto možnosť.

Existuje však niekoľko príkazov GRASS GIS, pri ktorých je i pre začiatočníka praktickejšie

nevyhýbať sa práve tejto forme komunikácie s prostredím. Tieto príkazy je možné vyhľadať

v ponuke roletového menu Find module(s), ukrytého pod tlačidlom Clik here to show search

module engine, umiestneným nad priestorom pre zobrazovanie údajov prebiehajúceho

procesu, a tak ich vložiť do príkazového riadku. Samozrejme, pre používateľa so

skúsenosťami je pohodlnejšie príkazy priamo napísať do príkazového riadku.

Page 19: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

19

1.6 Základné operácie s grafickými

vrstvami Najčastejšie používané priestorové údaje sú vo vektorovom alebo v rastrovom formáte.

Vektorové grafické vrstvy môžu obsahovať bodové, líniové alebo polygónové (areálové) údaje vo

forme priestorovo uzavretých entít (objektov). Každá entita je definovaná prostredníctvom svojho

umiestnenia v priestore a prostreníctvom unikátneho identifikátora v databáze (tabuľke atribútov),

pozri Obrázok 14. V prípade GRASS GIS ide o automaticky vytváranú atribútovú položku cat. To

však neznamená, že napr. disjunktný geografický areál, skladajúci sa z viacerých častí v GRASS GIS,

nemôže tvoriť jednu kategóriu, ktorá je vlastná viacerým grafickým objektom. Nezameniteľnosť tejto

kategórie zabezpečuje identifikátor zvyčajne obsiahnutý v atribútovej položke ID, pozri Obrázok 15.

Obrázok 14. Ukážka spoločnej atribútovej tabuľky pre všetky prvky v jednej vektorovej

údajovej vrstve.

Obrázok 15. Ukážka rozdielu medzi atribútmi cat a ID.

GRASS GIS rozoznáva vektorové vrstvy typu 2D (poloha definovaná pomocou súradníc X, Y)

a 3D (poloha definovaná pomocou súradníc X, Y a Z). Grafická vrstva umiestnená vyššie vždy

vizuálne prekrýva vrstvu umiestnenú nižšie (Obrázok 16.). Tento problém zobrazovania umožňuje

GRASS GIS čiastočne odstrániť pomocou definovania stupňa priehľadnosti danej grafickej vrstvy.

Page 20: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

20

Obrázok 16. Zmena poradia vrstiev a vplyv na ich viditeľnosť v mapovom náhľade.

Pracovať s grafickými vrstvami umožňujú nasledujúce nástroje:

Vektorovú vrstvu môžeme pridať do mapového náhľadu prostredníctvom ikony rýchleho

prístupu Hlavného okna Add vector layer. V danom momente môžeme pridať len vektorovú

vrstvu, ktorá je súčasťou aktuálneho súboru máp.

Rastrovú vrstvu môžeme pridať do mapového náhľadu prostredníctvom ikony rýchleho

prístupu Hlavného okna Add raster layer. V danom momente môžeme pridať len rastrovú

vrstvu, ktorá je súčasťou aktuálneho súboru máp.

Zmeniť poradie vrstiev umožňuje záložka Map layers Hlavného okna. Platí, že vrstva, ktorej

názov je umiestnený v priestore pre zobrazovanie údajov záložky vyššie, sa nachádza vyššie aj

v rámci mapového náhľadu. V prípade, že chceme meniť poradie vrstiev, kurzorom prejdeme

na riadok s názvom vrstvy, ktorú chceme presúvať. Po stlačení ľavého tlačidla myši

a následným presunutím riadku zmeníme poradie vrstiev v mapovom náhľade.

Odstrániť vrstvu z mapového náhľadu umožňuje voľba Remove kontextového menu

vektorovej vrstvy, ktoré sa nám po kliknutí pravým tlačidlom myši na riadok s názvom vrstvy,

ktorú chceme odstrániť, objaví nad otvorenou záložkou Map layers Hlavného okna. Použitím

tejto voľby odstránime vrstvu z mapového náhľadu, ale nie z priestorovej databázy

(kedykoľvek ju môžeme znovu pridať do mapového náhľadu).

Zmeniť škálu farieb zobrazovanej rastrovej vrstvy umožňuje v záložke Map layers Hlavného

okna voľba Set color table kontextového menu rastrovej vrstvy, ktoré sa nám po kliknutí

pravým tlačidlom myši na riadok s názvom vrstvy, ktorej škálu farieb chceme zmeniť, objaví

nad otvorenou záložkou Map layers Hlavného okna. Otvorí sa okno modulu r.colors (Raster /

Manage colors / Color rules [r.colors]). Na vykonanie požadovanej operácie môžeme využiť

nasledujúce nastavenia prvých dvoch záložiek okna tohto modulu:

o Required

Name of input raster map – vstupné pole pre vloženie názvu rastrovej vrstvy,

ktorej chceme zmeniť škálu farieb.

o Colors

Type of color table – vstupné pole pre definovanie druhu tabuľky farieb, ktorú

chceme použiť. GRASS GIS má prednastavených niekoľko tabuliek farieb,

ktoré môžeme použiť pri definovaní farebnej škály rastrovej vrstvy. Operátor

si v tomto prípade vyberá, ktorú tabuľku využije.

Zmeniť farebnosť vektorovej vrstvy, hrúbku líniových prvkov, symbol bodových prvkov

a niektoré ďalšie operácie umožňuje voľba Properties kontextového menu vektorovej vrstvy,

ktoré sa nám po kliknutí pravým tlačidlom myši na riadok s názvom vrstvy, ktorej grafické

nastavenia chceme zmeniť, objaví nad otvorenou záložkou Map layers Hlavného okna. Otvorí

sa okno modulu d.vect. Toto okno sa otvorí aj po dvojkliknutí ľavým tlačidlom myši na riadok

s názvom vektorovej vtstvy. V rámci tohto modulu existuje niekoľko záložiek. Na vykonanie

uvádzaných operácií môžeme využiť nasledujúce nastavenia záložiek okna tohto modulu:

Page 21: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

21

o Required

Name of input vector map – vstupné pole pre vloženie názvu vektorovej

vrstvy, ktorej grafické nastavenie chceme zmeniť.

o Colors

Feature color – vstupné pole pre definovanie farby línií vektorových prvkov.

Area fill color – vstupné pole pre definovanie farby výplne grafických

prvkov.

o Lines

Line width – vstupné pole pre definovanie hrúbky líniových prvkov.

o Symbols

Point and centroid symbol – vstupné pole pre definovanie typu symbolu.

Symbol size – vstupné pole pre definovanie veľkosti symbolu.

1.7 Práca s modulmi Pri práci s modulmi je potrebné uvedomiť si význam ich nastaviteľných parametrov. Práca

s niektorými modulmi ako s čiernymi skrinkami nemusí viesť vždy k dosiahnutiu korektného výstupu.

Prednastavené hodnoty parametrov, ktoré moduly GRASS GIS ponúkajú, sú hodnoty definované

vývojárom modulu a nemusia byť vhodné pre riešenie každej úlohy. Preto ešte pred použitím modulu

je potrebné prečítať si jeho manuál a snažiť sa pochopiť význam jeho jednotlivých parametrov,

hlavne ich extrémnych nastavení. Hľadanie optimálnych hodnôt nastavenia jednotlivých parametrov

môže byť kľúčom k úspešnému vytvoreniu požadovanej grafickej vrstvy s pridanou informačnou

hodnotou.

Ako vidieť na Obrázku 17., okná jednotlivých modulov GRASS GIS sa zvyčajne skladajú

z niekoľkých základných častí:

horná lišta zvyčajne uvádza názov modulu, ktorý okno obsluhuje,

záhlavie okna uvádza základný popis modulu,

záložky v prípade komplexnejších modulov otvárajú ďalšie okná s dodatočnými možnosťami

nastavení,

zaškrtávacie pole slúži k nastaveniu ponúkanej možnosti (možnosť buď platí, alebo neplatí),

vstupné pole umožňuje zadať hodnotu nastavenia (niekedy je v poli hodnota prednastavená),

vstupné pole s rolovacím menu ponúka niekoľko predvolených hodnôt,

tlačidlo s názvom Zatvoriť umožňuje zatvoriť okno,

tlačidlo s názvom Run umožňuje spustiť modul so zadanými parametrami,

tlačidlo s názvom Copy umožňuje vygenerovať a do schránky operačného systému uložiť

textovú formu príkazu (skript), ktorý sa následne dá skopírovať do príkazového riadku

Príkazovej konzoly,

tlačidlo s názvom Pomocník umožňuje zobraziť manuál k modulu.

Page 22: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

22

Obrázok 17. Okno vybraného modulu GRASS GIS.

Po nastavení parametrov máme dve možnosti ako modul spustiť:

1. Pomocou tlačidla Run. Modul sa automaticky spustí a v jeho okne sa otvorí záložka Command

output. V priestore záložky pre zobrazovanie údajov sa objaví popis priebehu bežiaceho

procesu. V prípade, že proces úspešne prebehne, objaví sa šedý riadok s textom Command

finished. V prípade, že proces neprebehol korektne, v okne sa vypíše druh chyby červeným

písmom. Niekedy sa objavia modré texty, ktoré neznamenajú chybu, ale výstrahu. Používateľ

ich môže ignorovať, ale nie je zbytočné oboznámiť sa s poskytovanou informáciou.

2. Pomocou príkazového riadku Príkazovej konzoly. Skript, ktorý vložíme do príkazového

riadku, spustíme stlačením klávesy Enter. V priestore okna Príkazovej konzoly pre

zobrazovanie údajov sa podobne ako v predchádzajúcom prípade objaví popis priebehu

bežiaceho procesu (Obrázok 18.).

Page 23: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

23

Obrázok 18. Ukážka okna záložky Command console po úspešnom spustení modulu.

1.8 Import údajov Prostredie GRASS GIS disponuje všetkými potrebnými nástrojmi na vytváranie nových

alebo editovanie už existujúcich geografických údajov. V prípade začínajúcich používateľov GRASS

GIS, kvôli ťažkopádnosti jeho editačného prostredia, môžeme na tento zámer využívať aj prostredie

inej GIS platformy. Externé údajové súbory potom musíme importovať do prostredia GRASS GIS.

Veľmi rozšíreným externým vektorovým údajovým formátom je ESRI Shape (hovorovo len shape).

Na import údajov v tomto formáte, alebo vo väčšine ostatných GRASS GIS podporovaných externých

vektorových formátoch, slúži modul v.in.ogr (File / Import vector data / Common import formats

[v.in.ogr]) (Obrázok 19.). Modul umožňuje definovať tieto nastavenia:

Source type – oblasť na definovanie druhu zdroja údajov:

o File – údajovým zdrojom je jeden súbor.

o Directory – údajovým zdrojom je zložka (viacero súborov).

o Database – údajovým zdrojom je databáza.

o Protocol.

Source – oblasť na definovanie formátu importovaných údajov a miesta ich uloženia:

o File – v prípade Source type – File umiestnenie súboru, v prípade Source type –

Directory umiestnenie zložky.

o Format – definovanie formátu importovaného súboru (prednastavený ESRI Shape).

List of OGR layers – zoznam dostupných vrstiev, ktoré môžeme importovať. Tento zoznam sa

vytvorí až po správnom zadaní nastavení v Source type a v Source. Vrstvy, ktoré chceme

importovať, musia mať označené zaškrtávacie pole, ktoré sa nachádza pred položkou Layer id.

Options – jednotlivé nastavenia:

o Extend location extents based on new mapset – označenie tejto možnosti prepíše

súradnicový referenčný systém a rozsah pracovnej oblasti na súradnicový referenčný

systém, ktorý má importovaná vrstva. Pri použití tohto nastavenia sa môže stať, že

GRASS GIS nespozná súradnicový referenčný systém importovanej vrstvy a import

sa nezrealizuje.

Page 24: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

24

o Override dataset projection (use location’s projection) – označenie tejto možnosti

ponechá nastavený súradnicový referenčný systém.

o Limit import to the current region – označenie tejto možnosti zmení rozsah

importovaných údajov len na údaje, ktoré sa nachádzajú vo vnútri definovanej

pracovnej oblasti.

o Create 3D output – označenie tejto možnosti vytvorí 3D vrstvu.

o Allow output files to overwrite existing files – označenie tejto možnosti umožní

prepísať už existujúcu vrstvu v databáze GRASS GIS s identickým názvom.

Obrázok 19. Okno modulu v.in.ogr.

POZOR!: Niekedy môže import veľkého množstva údajov trvať aj niekoľko minút.

Formátom, ktorý sa často využíva na prenášanie priestorových údajov medzi rôznymi

programovými platformami je formát ASCII point, tiež označovaný ako vrstva oddeleného textu

(CSV, hovorovo XYZ). Ide o text, ktorý môže mať, napr. nasledovný tvar zápisu:

X Y Z A1 A2 ID 20154,25 148564,25 100 2 45 1 20154,27 148784,20 120 7 20 2 15475,85 117584,11 110 10 30 3 65484,57 456751,45 111 5 20 4 .....

Z názvu formátu vyplýva, že sa využíva predovšetkým na prenos bodových údajov. V podstate ide

o údajovú maticu. Údajové polia v matici sú oddelené pomocou znakov alebo skupiny znakov.

V druhom cvičení tohto učebného textu je popísaný import matice, kde ako oddelovač je použitý

tabulátor. Maticu je ale možné oddeľovať aj čiarkami, pomlčkami, lomkami, atď. V matici nesmú

chýbať minimálne 2 stĺpce, ktoré určujú polohu bodu (stĺpec pre X-ovú a Y-ovú súradnicu) a za

Page 25: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

25

ideálnych okolností aj stĺpec s unikátnym identifikátorom (v prípade vyššie uvedeného zápisu stĺpec

ID). Importovať je možné 2D aj 3D údaje.

Na samotný import údajov slúži modul v.in.ascii. (File / Import vector data / ASCII points /

GRASS ASCII vector import [v.in.ascii]). V rámci záložiek tohto modulu je možné nastaviť

nasledujúce parametre:

Required,

kde definujeme:

o ASCII file to be imported, ... – umiestnenie ASCII súboru na disku počítača pomocou

tlačidla Browse.

o Name of the output vector map – názov výstupnej vektorovej vrstvy v prostredí

GRASS GIS.

Input format,

kde definujeme:

o Don’t expect a header when reading in standard format – táto možnosť zamedzí

systému čítať hlavičku. Používame ju v prípade, že vstupný súbor žiadnu hlavičku

nemá. Za hlavičku považujeme aj prvý riadok matice, ktorý obsahuje informácie

o názvoch stĺpcov.

o Field separator – oddeľovač polí, t.j. znak, alebo skupina znakov, ktoré od seba

oddeľujú jednotlivé stĺpce matice. V prípade tabulátora použijeme znak \t.

Points,

kde definujeme:

o Number of header lines to skip of at top of input file – počet riadkov hlavičky

(zadaný počet riadkov nebude program počas importu brať do úvahy, bude ich

preskakovať).

o Number of column used as X coordinate – číslo stĺpca so súradnicou X.

o Number of column used as Y coordinate – číslo stĺpca so súradnicou Y.

o Number of column used as Z coordinate – číslo stĺpca so súradnicou Z.

o Number of column used as category – číslo stĺpca s unikátnym identifikátorom.

Obrázok 20. Okno modulu r.in.arc.

Rastrové údaje sa často importujú vo formáte ASCII. Tento výmenný formát nie je pre svoje

nároky na pamäťový priestor veľmi vhodný pre dlhodobé ukladanie údajov, ale umožňuje ich

Page 26: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

26

nekonfliktné načítanie do rôznych GIS prostredí. Na import rastrových údajov vo formáte ASCII Grid,

slúži modul r.in.ascii (File / Import raster data / ASCII grid import [r.in.ascii]).

Formát ESRI ASCII Grid sa využíva na import z prostredia ArcGIS. Na import tohto formátu do

prostredia GRASS GIS slúži modul r.in.arc (File / Import raster data / ESRI ASCII grid import

[r.in.arc]). Ukážka okna tohto modulu je na Obrázku 20. K importu väčšiny ostatných GRASS GIS

podporovaných rastrových formátov môžeme využiť modul r.in.gdal (File / Import raster data /

Common formats import [r.in.gdal]).

1.9 Región a maska Pracovný región alebo pracovná oblasť GRASS GIS je nastavená oblasť v tvare rovnobežníka,

v rámci ktorej systém pracuje s rastrovými údajmi. Stabilné nastavenie pracovnej oblasti pre daný

súbor máp neumožňuje vytvoriť a uložiť v ňom rastrové vrstvy s rôznym rozlíšením, veľkosťou alebo

polohovým priradením. Nastavenie pracovnej oblasti v Úvodnom okne GRASS GIS sme rozoberali

v podkapitole 1.4 „Základné nastavenia“. Pracovná oblasť sa dá upravovať aj po otvorení pracovného

prostredia GRASS GIS pomocou modulu g.region (Settings / Region / Set region [g.region])

(Obrázok 21.).

Obrázok 21. Okno modulu modulu g.region.

V rámci záložiek Existing, Bounds a Resolution okna tohto modulu je potrebné nastaviť nasledujúce

parametre:

Existing

o Set current region from named region: – táto možnosť nastaví rozsah pracovnej

oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev podľa popisného súboru,

o Set region to match this raster map: – táto možnosť prispôsobí rozsah pracovnej

oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev zadanej rastrovej vrstve,

o Set region to match this 3D raster map (both 2D and 3D values): – táto možnosť

prispôsobí rozsah pracovnej oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev zadanej 3D

rastrovej vrstve,

o Set region to match this vector map: – táto možnosť prispôsobí rozsah pracovnej

oblasti zadanej vektorovej vrstve.

Page 27: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

27

Bounds

o Value for the northern edge – hodnota súradnice Y najsevernejšieho bodu,

o Value for the southern edge – hodnota súradnice Y najjužnejšieho bodu,

o Value for the eastern edge – hodnota súradnice X najvýchodnejšieho bodu,

o Value for the western edge – hodnota súradnice X najzápadnejšieho bodu,

o Value for the top edge – hodnota najvyššieho bodu (platí len pre prácu v 3D),

o Value for the bottom edge – hodnota najnižšieho bodu (platí len pre prácu v 3D).

Resolution

o Number of rows in new region – počet riadkov pracovnej oblasti,

o Number of columns in new region – počet stĺpcov pracovnej oblasti,

o Grid resolution 2D (both north – south and east – west) – rozlíšenie bunky v 2D,

o 3D grid resolution (north – south, east – west and top – bottom) – rozlíšenie bunky

v 3D,

o North – south grid resolution – rozlíšenie v smere sever – juh,

o East – west grid resolution – rozlíšenie v smere východ – západ,

o Top – bottom grid resolution 3D – rozlíšenie v smere vrch – spodok.

Informácie o aktuálnom nastavení pracovnej oblasti získame pridaním prípony (návestia) -p

k príkazu g.region. Príkaz je možné spustiť aj prostredníctvom kontextového menu Hlavného okna

g.region -p (Settings / Region / Display region [g.region -p]). Po vykonaní tohto príkazu sa vo

vyčlenenom priestore Príkazovej konzoly pre zobrazovanie údajov objaví výpis nastavených

parametrov pracovnej oblasti (Obrázok 22.).

Obrázok 22. Ukážka výstupu modulu g.region s návestím -p.

Po aktivovaní príkazu g.region –p sa objavia nasledujúce informácie:

projection – informácie o použitom referenčnom súradnicovom systéme,

north – hodnota súradnice Y v najsevernejšom bode,

south – hodnota súradnice Y v najjužnejšom bode,

west – hodnota súradnice X v najzápadnejšom bode,

east – hodnota súradnice X v najvýchodnejšom bode,

Page 28: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

28

nsres – rozlíšenie rastrových vrstiev v smere sever – juh,

ewres – rozlíšenie rastrových vrstiev v smere východ – západ,

rows – počet riadkov rastrových vrstiev,

cols – počet stĺpcov rastrových vrstiev,

cells – celkový počet buniek.

Maska je oblasť v tvare polygónu, ktorá slúži na zakrytie nežiadúcich častí pracovnej oblasti

(Obrázok 23.). To znamená, že údaje, ktoré existujú v oblasti pod maskou, sa nebudú zobrazovať a

nebudú vstupovať do výpočtov pri vytváraní nových rastrových vrstiev. Pracovná oblasť je vždy

definovaná prostredníctvom rovnobežníka, zatiaľ čo maska môže mať tvar ľubovoľného polygónu.

Obrázok 23. Ukážka príkladu pracovnej oblasti a masky.

Masku nasadzujeme pomocou modulu r.mask (Raster / Mask [r.mask]) (Obrázok 24.).

Obrázok 24. Okno modulu r.mask.

V rámci záložiek Create, Remove a Optional okna tohto modulu je potrebné nastaviť nasledujúce

parametre:

Create

Raster map to use as MASK – názov vstupnej rastrovej vrstvy, ktorá sa bude využívať

ako maska. Vytvoriť ju môžeme konverziou polygónovej vektorovej vrstvy.

Vektorová vrstva môže obsahovať jeden alebo aj viac polygónov, t.j. areálov, kde

nechceme, aby sa v mapovom náhľade v rámci pracovnej oblasti zobrazovali údaje.

Category values to use for MASK – hodnoty buniek rastra, ktoré budú systémom

chápané ako maska. Ak máme rastrovú vrstvu, kde symbol * definuje okolie

Page 29: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

29

záujmovej oblasti a 1 alebo ľubovoľné iné číslo je hodnota v záujmovej oblasti, tak tu

nastavíme symbol *.

Remove

Remove existing MASK (overrides other options) – príkaz na odstránenie existujúcej

masky. Pokiaľ ponecháme vyplnené zaškrtávacie pole tohto príkazu a chceme použiť

novú masku, GRASS GIS to neumožní.

Optional

Overwrite existing MASK – nastavená maska prepíše existujúcu masku.

POZOR!: Zmena masky sa prejaví až po obnovení mapového náhľadu (tlačidlo Render map pre

prácu v Mapovom okne).

1.10 Export údajov Ako už bolo uvedené v podkapitole 1.1 „Úvod do GRASS GIS“, prostredie GRASS GIS je

ideálnym prostredím pre analýzu priestorových údajov, ale nie je najvhodnejším prostredím pre ich

kartografickú reprezentáciu. Aj z tohto dôvodu je niekedy potrebné využívať moduly umožňujúce

export údajov do formátov podporovaných inými GIS platformami. Export rastrových údajov do

formátu ESRI ASCII umožňuje modul r.out.arc (File / Export raster map / ESRI ASCII grid export

[r.out.arc]). Jedna z podôb okna tohto modulu je na Obrázku 25.

Obrázok 25. Okno modulu r.out.arc.

V rámci tohto modulu v záložke Optional môžeme v rolovacom menu s názvom Number of decimal

places definovať počet desatinných miest hodnôt buniek vo výstupnej rastrovej vrstve.

POZOR!: Pre následný import vrstvy do prostredia ArcGIS je vhodné použiť na to určený

modul v ArcToolbox.

Na export vektorových údajov do formátu ESRI shape je určený modul v.out.ogr (File / Export

vector map / Common export formats [v.out.ogr]). Ukážka okna tohto modulu je na Obrázku 26.

Page 30: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

30

Obrázok 26. Okno modulu v.out.org.

Page 31: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

31

2. Analytické nástroje

Page 32: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

32

2.1 Úvod k analytickým nástrojom Vykonávanie priestorových analýz v GRASS GIS umožňujú analytické moduly. Každý z týchto

modulov reprezentuje jeden alebo skupinu algoritmov. V súčasnosti GRASS GIS disponuje širokým

spektrom modulov, pričom počet modulov je možné zvyšovať prostredníctvom pridávania externých

modulov. Základné ovládanie analytických modulov sa v zásade nelíši od ovládania modulov

využívaných pre potreby importu a exportu údajov. V tomto učebnom texte predstavíme len niekoľko

vabraných modulov. Pôjde o moduly často využívané pre potreby fyzickogeografického alebo

geoekologického výskumu. Pre využitie širšieho spektra modulov doporučujeme pokročilému

používateľovi obrátiť sa na manuál GRASS GIS alebo na ostatné literárne zdroje, uvedené v

odporúčanej literatúre. Text sa konkrétne zameriava na prácu s digitálnym výškovým modelom a jeho

derivátmi a na modelovanie distribúcie slnečného žiarenia. Taktiež poskytuje základné informácie,

potrebné pre hydrologické modelovanie a zobrazovanie 3D objektov v priestore.

2.2 Interpolácia prostredníctvom modulu

v.surf.rst Interpolácia v chápaní technológie GIS je pracovný postup, ktorý na základe predpokladu

priestorovej autokorelácie priestorovej informácie mení diskrétnu bodovú priestorovú informáciu na

spojitú priestorovú informáciu. Diskrétnu bodovú informáciu môže predstavovať tachymetricky

zamerané bodové pole s určenou nadmorskou výškou, pole bodov línií reprezentujúcich vrstevnicové

pole, sieť meteorologických staníc s pravidelným meraním teploty vzduchu, atď. Spojitá priestorová

informácia, ktorá je generovaná z diskrétnej bodovej informácie, je v prvých dvoch prípadoch v GIS

reprezentovaná rastrovou vrstvou nadmorských výšok, teda digitálnym terénnym modelom (DTM) a v

treťom použitom príklade rastrovou mapou plochy/povrchu reprezentujúceho rozloženie teplôt

vzduchu.

V súčasnosti existuje široké spektrum interpolačných algoritmov. Každý interpolačný algoritmus

sa vyznačuje špecifickými vlastnosťami. Tieto vlastnosti určujú jeho výhody a nevýhody a taktiež

oblasť jeho použitia. V prípade prostredia GRASS GIS je veľmi často využívaný algoritmus RST

(regularizovaný splajn s tenziou). RST je špecifická aproximačná, resp. interpolačná funkcia dvoch

premenných, ktorá v miestach bodov diskrétneho vstupného bodového poľa, určených súradnicami X

a Y (uzlové body), nadobúda funkčné hodnoty blízke (aproximácia), resp. zhodné (interpolácia) so

skalárnymi hodnotami priradenými k týmto bodom. V GRASS GIS slúži táto funkcia na výpočet

skalárnych hodnôt v ťažiskách buniek generovaného rastra reprezentujúceho vytváraný povrch

(DTM). Zjednodušený náčrt fungovania interpolačného algoritmu využívajúceho na interpoláciu

funkciu dvoch premenných je na Obrázku 27.

Obrázok 27. Ukážka fungovania interpolačného algoritmu využívajúceho funkciu dvoch

premenných.

Page 33: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

33

Algoritmus RST v prostredí GRASS GIS je nastavený tak, aby bol bez obmedzení schopný naraz

pracovať s 700 vstupnými bodmi. V prípade, že vstupné bodové pole má väčší počet bodov ako 700,

je potrebné použiť segmentáciu bodového poľa. Proces segmentácie spočíva vo vytvorení čiastkových

susedných vstupných bodových polí. To znamená, že v prípade 2800 bodov vstupného bodového poľa

sa interpolačný algoritmus spustí 4x nad štyrmi rôznymi vstupnými bodovými poľami. Výsledkom sú

4 vygenerované rastre modelovaného povrchu, ktoré algoritmus následne zlúči do jedného rastra

reprezentujúceho predmetný DTM. Tento postup je načrtnutý na Obrázku 28.

Obrázok 28. Postupnosť krokov interpolačného algoritmu RST.

Využívanie segmentácie si dnes vynucuje predovšetkým spracovanie veľkého množstva bodov

bodových polí generovaných rôznymi technikami detekcie Zemského povrchu. Jedným z hlavných

problémov segmentácie je zabezpečenie hladkého spojenia jednotlivých segmentov (pri vizualizácii

výslednej rastrovej vrstvy môže byť hranica medzi segmentami jasne badateľná). Tento problém sa

vyskytuje hlavne v prípadoch, keď pri čiastkovom procese interpolácie využívame len body ležiace

v rámci segmentu. Tento problém rieši algoritmus RST pomocou dvoch hodnôt segmentácie:

Prvá hodnota udáva počet bodov v segmente (Maximum number of points in a segment).

Druhá hodnota udáva počet bodov potrebných pre aproximáciu (Minimum number of points

for approximation in a segment).

Vždy platí, že počet bodov v segmente je nižší, ako počet bodov potrebných pre aproximáciu. Význam

vyššie uvedených hodnôt ilustruje Obrázok 29.

Page 34: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

34

Obrázok 29. Ukážka počtu bodov v segmente (Maximum number of points in a segment)

a počtu bodov potrebných pre aproximáciu (Minimum number of points for approximation in

a segment). Počet bodov v segmente reprezentuje množina bodov, ktorá leží vo vnútri

segmentu. Počet bodov potrebných pre aproximáciu reprezentuje množina bodov, ktoré ležia

vo vnútri oblasti aproximácie.

Správnym nastavením hodnôt segmentácie dokážeme zabezpečiť hladšie napojenie jednotlivých

segmentov. Hladkosť napojenia segmentov je vhodné overiť si, napr. prostredníctvom rastrov (alebo

izočiar) parciálnych derivácií vygenerovaných pomocou toho istého modulu. Niekedy je nutné

predĺžiť výpočtový čas a zväčšiť hranicu oblasti aproximácie, teda zvoliť vyššiu hodnotu počtu bodov

potrebných pre aproximáciu. Ideálny je výpočet len v rámci jedného segmentu, teda RST aproximácia

pri počte bodov v segmente nastavenom na hodnotu počtu bodov vstupujúcich do výpočtu celého

DTM. V tomto prípade, každý uzlový bod RST aproximácie (body vstupného bodového poľa) sa

podieľa svojou váhou na stanovení hodnoty modelovanej veličiny v danej bunke rastra. Spôsobuje to

výraznejšie zhladenie modelovaného povrchu oproti povrchu získaného s využitím segmentácie.

Samotný algoritmus interpolácie pomocou RST je obsiahnutý v module v.surf.rst (Raster /

Interpolate surface [v.surf.rst]). Ukážka okna tohto modulu je na Obrázku 30. Vstupmi pre modul

v.surf.rst môžu byť body alebo línie (v podobe izolínií) s priradenou hodnotou interpolovanej veličiny.

Vstupom pre vytvorenie DTM teda môže byť nielen diskrétne bodové pole bodov nadmorských

výšok, ale aj vektorová vrstva vrstevníc.

Obrázok 30. Okno modulu v.surf.rst.

Page 35: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

35

POZOR!: Modul v.surf.rst bol vyvíjaný najmä pre tvorbu DTM. Tomuto účelu sú prispôsobené

aj hodnoty jeho prednastavených parametrov. Teda nie všetky nastavenia sú vhodné, napr. pre

potreby interpolácie hodnôt teploty vzduchu, hrúbky humusového horizontu, zakyslenia pôdy,

atď.

V rámci záložiek Required, Outputs, Parameters a Optional kontextového menu okna tohto

modulu je možné nastaviť nasledujúce parametre:

Required

Name of imput vector map – názov vstupnej vektorovej vrstvy. Vrstva môže byť

bodová alebo líniová.

Outputs

Output surface raster map (elevation) – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotou

interpolovanej veličiny, teda názov modelovanej plochy.

Output slope raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotou sklonu plochy

v smere maximálneho spádu.

Output aspect raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami orientácie

plochy voči svetovým stranám.

Output profil curvature raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami

normálovej krivosti plochy v smere dotyčnice k spádnici.

Output tangential curvature raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy

s hodnotami normálovej krivosti plochy v smere dotyčnice k vrstevnici.

Output mean curvature raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami

strednej krivosti plochy.2

Parameters

Name of raster map used as mask – názov rastrovej vrstvy, ktorá bude použitá ako

maska (táto možnosť sa dá nahradiť využitím modulu r.mask).

Name of attribute column with values to be used for approximation – názov stĺpca

v tabuľke atribútov vstupnej vektorovej vrstvy (bodovej alebo líniovej), ktorý

obsahuje hodnoty interpolovanej veličiny (interpolovať sa dajú len numerické

hodnoty).

Tension parameter – hodnotu parametra tenzie aproximačnej funkcie (RST).

Smoothing parameter – hodnotu parametra zhladenia aproximačnej funkcie (RST).

Maximu number of points in segment – maximálny počet bodov v segmente (počet

bodov v segmente).

Minimum number of points for approximation in a segment – minimálny počet bodov

potrebných pre aproximáciu.

Minimum distance between points – minimálnu vzdialenosť medzi bodmi. V prípade,

že vzdialenosť medzi dvoma susednými bodmi je menšia ako je nastavená

vzdialenosť, jeden z bodov sa vylúči z aproximácie.

Maximu distance between points on isoline (to insert additional points) – maximálnu

vzdialenosť bodov na izolínii. Nastavenie sa využíva len v prípade vstupnej

izolíniovej vrstvy. V prípade, že vzdialenosť dvoch lomových bodov na izolínii je

väčšia ako zadaná vzdialenosť, algoritmus pridá medzi tieto body ďalší bod, a tým

spresní výpočet výslednej vrstvy.

Optional

Allow output files to overwrite existing files – prepísanie vrstvy s rovnakým názvom.

2 Mean curvature, ktorá je v GRASS GIS, ale i v iných GIS rovná polovičnej hodnote súčtu normálových

krivostí v smere dotyčnice k spádnici a k vrstevnicini, nie je strednou krivosťou plochy, ktorá je

matematicky definovaná ako polovičná hodnota súčtu hlavných, to znamená, extrémnych normálových

krivostí plochy. Normálové krivosti v smere dotyčnice k spádnici a k vrstevnici nie sú vždy hlavnými

krivosťami plochy (Krcho, 2001).

Page 36: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

36

Okrem iných nastavení, algoritmus RST využíva tenziu a zhladenie (smoothing). Obidva

uvádzané parametre menia charakter aproximačnej matematickej funkcie. Parameter tenzie hovorí

o tuhosti aproximačnej funkcie. Vysoká hodnota tenzie dáva funkcii charakter elastickej membrány,

v prípade použitia porovnania s gumou, charakter elastickej a mäkkej gumy. Splajnom tenkej platne

modelovaný povrch s vyššími hodnotami tenzie sa v uzlových bodoch RST aproximácie stále viac

približuje k ich reálnym výškam3, avšak v ich okolí môže dôjsť k veľkým výškovým odchýlkam.

V miestach výrazných zmien sklonov reálnej plochy dochádza vďaka väčšej pružnosti funkcie často k

“vybúleniu“ výškového modelu, t. j. k vzniku falošných depresií alebo vrcholov (singularít). Naopak,

nízka hodnota tenzie dáva aproximačnej funkcii charakter tenkej platne, v prípade použitia porovnania

s gumou, charakter tuhej a tvrdej gumy. Znižovanie hodnoty tenzie sa v uzlových bodoch RST

aproximácie prejaví stále väčšími odchýlkami namodelovaných výšok od výšok bodov vstupného

výškového poľa, avšak v ich okolí už nedochádza k tak výrazným výškovým odchýlkam. S hodnotou

parametra tenzie blížiacou sa k nule sa stále viac dostávame k modelu, síce rôzne nakloneného, ale

extrémne zhladeného povrchu. V GRASS GIS je preto pre tento parameter prednastavená hodnota 40.

Ukážka vplyvu zmeny parametra tenzie na výslednú plochu je na Obrázku 31.

Obrázok 31. Vplyv zmeny tenzie na charakter výslednej plochy.

Parameter smoothing kontroluje výškovú odchýlku v uzlových bodoch RST aproximácie. Ak má

nulovú hodnotu, aproximačná funkcia RST sa zmení na interpolačnú funkciu. Výšky vypočítané

v uzlových bodoch RST aproximácie sa v tomto prípade neodchyľujú od výšok bodov vstupného

bodového poľa, takže parameter rmsdevi v popisnom súbore rastrovej vrstvy reprezentujúcej

vytvorený DTM nadobudne hodnotu rovnú nule. Nulový parameter smoothing však podporuje vznik

falošných singularít mimo uzlových bodov, podobne ako v prípade nastavených vyšších hodnôt tenzie.

V GRASS GIS je preto pre tento parameter prednastavená hodnota 0,1.

2.3 Výpočet vybraných morfometrických

charakteristík Ak chceme z podkladovej rastrovej vrstvy reprezentujúcej DTM danej plochy vypočítať jej

morfometrické charakteristiky prvého4 a druhého

5 rádu a neurobili sme to už pri generovaní DTM

v prostredí GRASS GIS, použijeme modul r.slope.aspect (Raster / Terrain analysis / Slope and aspect

[r.slope.aspect]). Ukážka okna tohto modulu je na Obrázku 32.

3 Stredná odchýlka (parameter rmsdevi v popisnom súbore k rastrovej vrstve vygenerovanej RST aproximáciou

(použi príkaz r.info)) vykazuje minimálnu hodnotu. 4 Sklon georeliéfu v smere maximálneho spádu a orientácia georeliéfu voči svetovým stranám.

5 Normálové krivosti, t.j. normálová krivosť plochy v smere dotyčnice k spádnici a dotyčnicová krivosť, t.j.

normálová krivosť plochy v smere dotyčnice k vrstevnici.

Page 37: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

37

Obrázok 32. Okno modulu r.slope.aspect.

Okno modulu obsahuje záložky:

Required

Name of elevation raster map – názov vstupnej rastrovej vrstvy (DTM).

Outputs

Name of output slope raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotou

sklonu georeliéfu v smere maximálneho spádu.

Name of output aspect raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotou

orientácie georeliéfu voči svetovým stranám6.

Name of profile curvature raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotou

normálovej krivosti v smere dotyčnice k spádnici.

Name of tangential curvature raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy

s hodnotou normálovej krivosti v smere dotyčnice k vrstevnici.

Name for output first order partial derivative dx(E-W slope)raster map – názov

výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami prvej smerovej derivácie dx v smere východ-

západ.

Name for output first order partial derivative dy(N-S slope)raster map – názov

výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami prvej smerovej derivácie dy v smere sever -

juh.

Name for output second order partial derivative dxx raster map – názov výstupnej

rastrovej vrstvy s hodnotami druhej smerovej derivácie dxx.

Name for output second order partial derivative dyy raster map – názov výstupnej

rastrovej vrstvy s hodnotami druhej smerovej derivácie dyy.

Name for output second order partial derivative dxy raster map – názov výstupnej

rastrovej vrstvy s hodnotami druhej smerovej derivácie dxy.

6 Východnej orientácii je priradená hodnota 0°, resp. 360°, severnej orientácii je priradená hodnota 90°,

západnej orientácii je priradená hodnota 180° a južnej orientácii je priradená hodnota 270°. Ak bol použitý

národný geodetický referenčný systém S-JTSK, vypočítané hodnoty orientácie reliéfu voči svetovým stranám je

potrebné v mapovej kalkulačke opraviť o hodnotu meridiánovej konvergencie.

Page 38: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

38

Settings

Format for reporting the slope – definuje formát výpočítanej hodnoty sklonu

georeliéfu v smere maximálneho spádu.

Degrees – stupne

Percent – percentá

Type of output aspect and slope maps – definuje spôsob zaokrúhľovania hodnôt

sklonu a orientácie v ich výstupných rastrových vrstvách.

Float – desatinné číslo

Double – desatinné číslo s dvomi desatinnými miestami

Integer – celé číslo

Minimum slope val. (in percent) for which aspect is computed – minimálna hodnota

sklonu, pre ktorú bude vypočítaná orientácia georeliéfu voči svetovým stranám.

V prípade nastavenej hodnoty 1 bude algoritmus ignorovať všetky svahy so sklonom

menším ako 1% a priradí im nedefinovanú hodnotu orientácie voči svetovým stranám.

Optional

Allow output files to overwrite existing files – prepísanie vrstvy s rovnakým názvom.

Niektoré morfometrické charakteristiky, ako je napr. horizontálna krivosť plochy (plan

curvature)7, sa dajú vypočítať prostredníctvom modulu r.param.scale (Raster / Terrain analysis /

Terrain parameters [r.param.scale]). Tento modul využíva na výpočet morfometrických

charakteristík aproximačnú matematickú funkciu definovanú len v malej vymedzenej oblasti. Modul

pracuje s postupnosťou nasledujúcich krokov:

1. Výber bunky rastra, pre ktorý bude výpočet priestorovo platný.

2. Výber okolia bunky, v ktorom bude prebiehať aproximácia.

3. Aproximácia pomocou metódy najmenších štvorcov.

4. Výpočet zvolenej morfometrickej charakteristiky.

5. Posun na ďalšiu bunku (návrat k bodu 1.).

2.4 Mapová algebra Pojmom mapová algebra sa vo všeobecnosti označujú postupy, ktoré umožňujú vykonávať

logické, aritmetické a štatistické operácie s jednou alebo viacerými rastrovými vrstvami, ktorých

výsledkom je nová rastrová vrstva. Do tejto skupiny nástrojov patrí mapová kalkulačka a fokálna

alebo zonálna štatistika.

2.4.1 Map calculator Mapová kalkulačka je nástroj, ktorý sa využíva pre potreby vykonávania numerických výpočtov

alebo logických operácií v rámci jedného alebo medzi viacerými rastrami. Rastrovú vrstvu si môžeme

predstaviť ako maticu. Súčet dvoch rastrových vrstiev je potom súčtom dvoch matíc. Ak, napr.

chceme vypočítať hodnoty Langovho dažďového faktora, ktorý je rovný podielu zrážok a teploty

vzduchu, potrebujeme na realizáciu výpočtu dva vstupné rastre (raster priemernej teploty vzduchu

a raster príslušného úhrnu zrážok). V GRASS GIS na vytvorenie rastrovej vrstvy, v ktorej bude

jednotlivým bunkám priradená hodnota podielu hodnôt buniek rastrovej vrstvy úhrnu zrážok

a rastrovej vrstvy priemernej teploty, potrebujeme špecifický nástroj, ktorý bude schopný túto

aritmetickú operáciu zrealizovať pre každú bunku nastavenej pracovnej oblasti. V tomto prípade

naplno využívame výhodu GRASS GIS, spočívajúcu v nutnosti prednastavenia rozsahu a rozlíšenia

pracovnej oblasti, ktorá dopredu zabezpečuje stopercentné polohové prekrytie jednotlivých buniek do

výpočtu vstupujúcich rastrových vrstiev aktuálneho súboru máp.

7 Horizontálna krivosť vyjadruje krivosť horizontálneho (nie normálového) rezu plochy, teda krivosť vrstevnice

v mape.

Page 39: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

39

V prostredí GRASS GIS je mapová kalkulačka integrovaná v module r.mapcalc (Raster / Raster

map calculator [r.mapcalc]). Samotný postup výpočtu Langovho faktora sa skladá z nasledujúcich

krokov:

1. Výber hodnoty bunky s pozíciou 1. riadok a 1. stĺpec v oboch vrstvách vstupujúcich do

výpočtu.

2. Výpočet výslednej hodnoty a jej priradenie bunke nového rastra s tou istou pozíciou.

3. Výber hodnoty bunky s pozíciou 1. riadok a 2. stĺpec v oboch vrstvách vstupujúcich do

výpočtu.

4. Výpočet výslednej hodnoty a jej priradenie bunke nového rastra s tou istou pozíciou.

5. Výber hodnoty bunky s pozíciou 1. riadok a 3. stĺpec v oboch vrstvách vstupujúcich do

výpočtu.

...

Ukážka fungovania výpočtu pomocou modulu r.mapcalc je na Obrázku 33.

Obrázok 33. Ukážka výpočtu prostredníctvom modulu r.mapcalc.

Samotný modul r.mapcalc využíva pre svoje ovládanie jednoduchý jazyk, ktorý je podobný SQL.

Výraz (Expression) sa skladá z operátorov (Operators) a operandov (Operands), ktoré sú zobrazené

v okne modulu na Obrázku 34.

Obrázok 34. Okno modulu r.mapcalc.

Page 40: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

40

Okno pracuje ako kalkulačka, kde pomocou tlačidiel a čísel zadávame syntax matematického

výrazu. Medzi základné operátory patria:

+ súčet

- rozdiel

* súčin

/ podiel

> väčší ako

>= väčší alebo rovný ako

< menší ako

<= menší alebo rovný ako

== rovný

!= nerovný

^ mocnina

V položke operandy nachádzame nasledujúce nastavenia:

Name for new raster map to create – názov výstupnej rastrovej vrstvy.

Insert mapcalc function – vloženie funkcie do výrazu. Ide, napríklad o funkcie sínus, tangens,

logaritmus, podmienky, modus, medián, minimum, atď. Tieto funkcie sa dajú prirovnať

k funkciám v prostredí MS Excel.

Insert existing raster map – vloženie názvu existujúcej rastrovej vrstvy, ktorá bude vstupovať

do výpočtu. V tejto položke je k dispozícii ponuka rastrových vrstiev aktuálneho súboru máp,

ktoré po výbere môžeme pohodlne vložiť do vytváraného výrazu.

Ponuka operátorov a operandov nám teda pomáha pri tvorbe syntaxu matematického alebo logického

výrazu, ktorý sa postupne objavuje v poli Expression.

Príklady výrazov:

a + b súčet hodnôt buniek rastra a a rastra b,

a – b rozdiel hodnôt buniek rastra a a rastra b,

(a * a) – 2 * b rozdiel druhej mocniny hodnôt buniek rastra a a dvojnásobku hodnôt buniek

rastra b,

cos(a) kosínus hodnôt buniek rastra a,

if (a > 20) = 2 podmienka, ktorá znamená, že ak hodnota bunky rastra a je väčšia ako 20,

hodnota bunky výstupného rastra bude 2.

2.4.2 Fokálna štatistika Fokálna štatistika je založená na operáciách, ktoré sa uskutočňujú nad rastrovou vrstvou, v tzv.

plávajúcom okne. To znamená, že po uskutočnení operácie (výpočtu) v zadefinovanom okolí

skúmanej, to znamená centrálnej bunky rastrovej vrstvy, sa centrálnou bunkou stáva susedná bunka.

Algoritmus fokálnej štatistiky v GRASS GIS je založený na opakovaní nasledujúcich krokov:

1. Vytvorenie okna s rozmermi n x n buniek, pričom skúmaná bunka sa nachádza v strede tohto

okna (centrálna bunka).

2. Výpočet v rámci vytvoreného okna.

3. Priradenie vypočítanej hodnoty bunke výstupného rastra, ležiacej nad centrálnou bunkou.

4. Presun do nasledujúcej bunky (posun okna).

5. Nová bunka preberá úlohu centrálnej bunky.

Princíp fokálnej štatistiky je demonštrovaný na Obrázku 35. Na tomto obrázku je v rámci

plávajúceho okna, vytvoreného v rôznych opakovaných štádiách procesu, zisťovaná minimálna

a maximálna hodnota buniek a vypočítaná priemerná hodnota buniek v plávajúcom okne. Výsledné

Page 41: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

41

hodnoty sú priradené bunkám výstupného rastra, ležiacim nad centrálnymi bunkami (skúmanými

pixlami).

Obrázok 35. Práca plávajúceho okna.

Tento druh analýzy sa dá využiť, napr. pri výpočte vertikálnej výškovej členitosti reliéfu.

Vertikálnu výškovú členitosť reliéfu môžeme vyjadriť pomocou rozdielu maximálnej a minimálnej

hodnoty nadmorskej výšky v rámci zadefinovanej oblasti. Nástroje fokálnej štatistiky sa dajú využiť aj

pre potreby zhladzovania povrchu modelovanej veličiny. V GRASS GIS sú nástroje fokálnej štatistiky

integrované v module r.neighbors (Raster / Neightborhood analysis / Moving window [r.neighbors]).

Ukážku okna modulu r.neighbors je na Obrázku 36.

Obrázok 36. Okno modulu r.neighbors.

V rámci záložiek Required a Neigborhood hlavného okna tohto modulu je potrebné nastaviť

nasledujúce parametre:

Required

Name of input raster map – názov vstupnej rastrovej vrstvy.

Page 42: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

42

Name for outpust raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy.

Neighborhood

Use circular neighborhood – kruhové plávajúce okno namiesto štvorcového

(problematické pri plávajúcich oknách malých rozmerov).

Neighborhood operation – operácia, ktorá bude realizovaná v rámci plávajúceho

okna:

average – zaokrúhlená priemerná hodnota buniek plávajúceho okna,

median – polovičná hodnota súčtu hodnôt bunky s maximálnou a minimálnou

hodnotou,

mode – najčastejšie sa vyskytujúca hodnota v plávajúcom okne,

minimum – minimálna hodnota bunky plávajúceho okna,

maximum – maximálna hodnota bunky plávajúceho okna,

range – rozsah hodnôt buniek (rozdiel medzi maximálnou a minimálnou

hodnotou buniek plávajúceho okna),

stddev – zaokrúhlená štandardná štatistická odchýlka hodnôt najbližších

buniek,

sum – suma hodnôt buniek plávajúceho okna,

variance – zaokrúhlený štatistický rozptyl hodnôt najbližších buniek,

diversity – počet buniek líšiacich sa svojou hodnotou oproti hodnote

centrálnej bunky,

interspersion – percento počtu buniek s rôznymi hodnotami oproti hodnote

centrálnej bunky plus 1.

Neightborhood size – veľkosť strany štvorca plávajúceho okna (vždy nepárne číslo)

alebo priemer kruhu plávajúceho okna (jednotkou je jeden pixel).

2.4.3 Zonálna štatistika Zonálna štatistika je založená na operáciách, ktoré sa uskutočňujú nad rastrovou vrstvou vo

vopred definovaných oblastiach (zónach). Medzi často využívané operácie patrí, napr. hľadanie

maximálnej alebo minimálnej hodnoty v rámci jednotlivých oblastí. Princíp zonálnej štatistiky

v prípade zisťovania súčtu hodnôt buniek ležiacich v rámci jednotlivých oblastí je demonštrovaný na

Obrázku 37.

Obrázok 37. Ukážka výpočtu sumy hodnôt buniek rastra ležiacich v rámci jednotlivých

oblastí. Hore sa nachádza rastrová vrstva oblastí a dole je rastrová vrstva, ktorá vstupuje do

výpočtu.

Page 43: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

43

Obrázok 38. Okno modulu r.statistics.

Ďalším príkladom využitia zonálnej štatistiky je výpočet priemerných nadmorských výšok

povodí, kde vrstvu oblastí predstavujú jednotlivé povodia, a rastrová vrstva vstupujúca do výpočtu je

rastrovou vrstvou nadmorských výšok (DTM). V tomto prípade bude vypočítaná priemerná

nadmorská výška daného povodia priradená k všetkým bunkám výstupného rastra ležiacim nad daným

povodím.

V GRASS GIS sú nástroje zonálnej štatistiky integrované v module r.statistics (Raster / Overlay

rasters / Statistical overlay [r.statistics]). Ukážka okna modulu r.statistics je na Obrázku 38. V rámci

záložiek Required a Optional okna tohto modulu je potrebné nastaviť nasledujúce parametre:

Required

Name of base raster map – názov rastrovej vrstvy zadefinovaných oblastí.

Name of cover raster map – názov rastrovej vrstvy s hodnotami veličiny, s ktorými

budú realizované výpočtové operácie.

Method of object-based statistic – definovanie výpočtovej operácie, napr.:

mode – modus

median – medián

maximum – maximum

...

Optional

Resultant raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy.

2.5 Reklasifikácia rastrových vrstiev V niektorých špecifických prípadoch je potrebné nahradiť pôvodné hodnoty buniek rastrových

vrstiev novými hodnotami podľa definovaných pravidiel. Najčastejšie ide o nahradenie spojitej škály

hodnôt intervalmi, ktoré sú potom reprezentované jednou hodnotou. Tento problém sme schopní

vyriešiť pomocou mapovej kalkulačky. Napriek tomu je pre potreby reklasifikácie v prostredí GRASS

Page 44: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

44

GIS implementovaný modul r.reclass (Raster / Change category values and labels / Reclassify

[r.reclass]). Ukážka okna tohto modulu je na Obrázku 39.

Obrázok 39. Okno modulu r.reclass.

V rámci záložiek Required a Optional okna je potrebné nastaviť nasledujúce parametre:

Required

Raster map to be reclassified – názov rastrovej vrstvy, ktorá bude reklasifikovaná.

Name for output raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy.

Optional

File containing reclass rules – názov textového súboru na disku počítača s pravidlami

reklasifikácie, ak taký existuje.

or enter values interactively – pravidlá reklasifikácie napísané prostredníctvom

klávesnice alebo skopírované z externého textového súboru.

Pri písaní pravidiel reklasifikácie je nutné dodržať ich predpísanú formu. Sú to jednoduché

skripty. Platí, že ak pôvodná hodnota nadobúda dané vlastnosti, nová hodnota sa bude rovnať

zadefinovanej hodnote. Ukážky pravidiel reklasifikácie sú uvedené v Tabuľke 2. Každé pravidlo je

nutné vpísať do nového riadka. Najvhodnejšie je pravidlá formulovať tak, aby pokrývali celý rozsah

hodnôt buniek rastrovej vrstvy.

Tabuľka 2. Príklady použitia formálnych pravidiel reklasifikácie.

pravidlo popis

45 = 2 hodnota 45 nadobudne hodnotu 2

1 2 3 = 1 hodnoty 1, 2, 3 nadobudnú hodnotu 1

4 thru 10 = 3 všetky hodnoty v intervale 4 až 10 nadobudnú hodnotu 3

* = NULL všetky hodnoty nevymenované v predošlých pravidlách nadobudnú hodnotu NULL

Page 45: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

45

2.6 Modelovanie distribúcie slnečného

žiarenia Distribúciu slnečného žiarenia, dopadajúceho na georeliéf, umožňuje v prostredí GRASS GIS

modelovať modul r.sun (Raster / Solar radiance and shadows / Solar irrradiance and irradiation

[r.sun]). Výstupom tohto modulu sú rastrové mapy priameho, rozptýleného/difúzneho a celkového

žiarenia dopadajúceho na georeliéf, odrazeného žiarenia, dĺžky denného oslnenia a mapy uhla dopadu

slnečného lúča na georeliéf v danom časovom momente. Základným parametrom pre určenie týchto

charakteristík je pozícia Slnka nad dotykovou rovinou ku georeliéfu, prípadne nad miestnym

horizontom (príloha 2. „Zdanlivá dráha Slnka na oblohe“). Pre výpočet pozície Slnka a odvodených

charakteristík oslnenia je v module r.sun potrebné zadať niekoľko vstupných rastrových vrstiev

a parametrov, napr. rastrové vrstvy DTM, orientácie georeliéfu voči svetovým stranám a sklonu

georeliéfu, časový údaj a v prípade, že lokalita nemá definované korektné kartografické zobrazenie, aj

zemepisné súradnice v podobe rastrových vrstiev zemepisnej šírky a dĺžky. Modul r.sun funguje

v dvoch režimoch:

1. V režime 1 modul počíta v definovanom časovom momente nasledovné charakteristiky:

- uhol dopadu slnečného lúča (°),

- výkon priameho slnečného žiarenia dopadajúceho na georeliéf (W.m-2

),

- výkon rozptýleného žiarenia dopadajúceho na georeliéf (W.m-2

),

- výkon georeliéfom odrazeného žiarenia (W.m-2

),

- výkon celkového žiarenia dopadajúceho na georeliéf, t. j. sumu výkonu priameho a

rozptýleného slnečného žiarenia (W.m-2

).

2. V režime 2 modul počíta v časovom intervale jedného konkrétneho kalendárneho dňa

nasledovné charkteristiky:

- dĺžku oslnenia georeliéfu v hodinách,

- príkon priameho slnečného žiarenia dopadajúceho na georeliéf (Wh.m-2

.deň-1

),

- príkon rozptýleneho žiarenia dopadajúceho na georeliéf (Wh.m-2

.deň-1

),

- príkon georeliéfom odrazeného žiarenia (Wh.m-2

.deň-1

),

- príkon celkového žiarenia dopadajúceho na georeliéf, t. j. sumu príkonu priameho a

rozptýleného slnečného žiarenia (W.m-2

.deň-1

).

Časový údaj vstupujúci do výpočtu jednotlivých parametrov je poradové číslo dňa v priebehu

roka (interval <1, 365>). V režime 1 musí byť tento údaj doplnený miestnym hodinovým časom

(interval <0, 24>), pre ktorý chceme realizovať výpočet.

Príkon slnečného žiarenia je zoslabovaný vlastnosťami atmosféry Zeme. Zároveň je slnečné

žiarenie odrážané od zemského povrchu. Modul r.sun umožňuje definovať vstupné premenné,

prostredníctvom ktorých je možné vyššie uvedené skutočnosti popísať. Konkrétne to sú parametre

Linkeho koefiecientu zákalu atmosféry a odrazivosť povrchu (albedo). Parametre môžu byť zadané

prostredníctvom rastrovej vrstvy alebo konštanty platnej pre celé územie. Koeficient zoslabenia

priameho alebo rozptýleného žiarenia bezoblačnej oblohy, vzhľadom na priame alebo rozptýlené

žiarenie skutočnej oblohy, umožňuje vo výpočtoch zohľadniť aj chod oblačnosti. Jednotlivé

charakteristiky oslnenia je možné počítať so zohľadnením vplyvu okolitého georeliéfu na zatienenie,

ale aj bez tohto vplyvu.

POZOR!: Pri modelovaní väčších území môžeme relatívne dlhý čas výpočtu, pri ktorom sa

zohľadňuje zatienenie okolitým georeliéfom, efektívne skrátiť, ak medzi vstupné údaje (The

horizon information input map prefix) zaradíme modulom r.horizon, vygenerované rastre uhlov

horizontu pre azimuty meniace sa na základe zvoleného kroku. Modul r.horizon môžeme

aktivovať po napísaní jeho textového skriptu do príkazového riadku Príkazovej konzoly.

Ukážka okna modulu r.sun je na Obrázku 40.

Page 46: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

46

Obrázok 40. Okno modulu r.sun.

V rámci záložiek Required, Input_options, Output_options a Optional okna modulu r.sun je

potrebné nastaviť nasledujúce parametre:

Required

Name of input elevation raster map - názov vstupnej rastrovej vrstvy DTM,

No. of day of the year (1 - 365)(valid range 1 - 365) - poradové číslo dňa, pre ktorý

budú realizované výpočty.

Input_ options

Name of the input aspect map - názov vstupnej rastrovej vrstvy orientácie georeliéfu

voči svetovým stranám,

A single value of the orientation (aspect), 270 is south - konštantnú hodnotu orientácie

georeliéfu voči svetovým stranám, ak nie je zadaný názov vstupnej rastrovej vrstvy

orientácie georeliéfu voči svetovým stranám,

Name of input slope raster map - názov vstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami sklonu

georeliéfu v smere maximálneho spádu,

A single value of inclination - konštantnú hodnotu sklonu georeliéfu v smere

maximálneho spádu, ak nie je zadaný názov vstupnej rastrovej vrstvy sklonu

georeliéfu v smere maximálneho spádu,

Name of Linke atmospheric turbidity coeficient raster map - názov rastrovej vrstvy

Linkeho koeficientu zákalu atmosféry,

Page 47: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

47

Single value of Linke atmospheric turbidity coeficient - konštantnú hodnotu Linkeho

koeficientu zákalu atmosféry, ak nie je zadaný názov vstupnej rastrovej vrstvy

Linkeho koeficientu zákalu atmosféry,

Name of ground albedo coeficient input raster map - názov rastrovej vrstvy albeda,

A single value of ground albedo coeficient - konštantnú hodnotu albeda, ak nie je

zadaný názov vstupnej rastrovej vrstvy albeda,

Name of input raster map containing latitudes - názov rastrovej vrstvy geografickej

šírky, ak existuje,

Name of input raster map containing longitudes - názov rastrovej vrstvy geografickej

dĺžky, ak existuje,

Name of real-sky beam radiation coeficient input raster map - názov rastrovej vrstvy

koeficientu zoslabenia priameho žiarenia bezoblačnej oblohy, vzhľadom na priame

žiarenie skutočnej oblohy, ak existuje,

Name of real-sky diffuse radiation coeficient input raster map - názov rastrovej vrstvy

koeficientu zoslabenia rozptýleného žiarenia bezoblačnej oblohy, vzhľadom na

rozptýlené žiarenie skutočnej oblohy, ak existuje,

The horizont information input map prefix - názov predpony rastrových vrstiev, ktoré

sú výstupom modulu r.horizon,

Angle step size for multidirectional horizont - krok výpočtu v rámci jednotlivých

výsekov horizontu.

Output options

Output indicence angle raster map (mode 1 only) - názov výstupnej rastrovej vrstvy

hodnôt uhla dopadu slnečných lúčov (vrstva je generovaná len v prípade módu 1),

Output beam irradiance [W*m-2

](mode 1) or irradiation raster map - v prípade módu

1, názov výstupnej rastrovej vrstvy výkonu priameho slnečného žiarenia

dopadajúceho na georeliéf a v prípade módu 2, názov výstupnej rastrovej vrstvy

denného príkonu priameho slnečného žiarenia dopadajúceho na georeliéf,

Output insolation time raster map [h] (mode 2 only) - názov výstupnej rastrovej

vrstvy dennej dĺžky oslnenia georeliéfu v hodinách (vrstva je generovaná len v

prípade módu 2),

Output diffuse irradiance [W*m-2

] (mode 1) or irradiation raster map - v prípade

módu 1, názov výstupnej rastrovej vrstvy výkonu rozptýleného žiarenia dopadajúceho

na georeliéf a v prípade módu 2, názov výstupnej rastrovej vrstvy denného príkonu

rozptýleneho žiarenia dopadajúceho na georeliéf,

Output ground reflected irradiance [W*m-2

](mode 1) or irradiation raster map - v

prípade módu 1, názov výstupnej rastrovej vrstvy výkonu georeliéfom odrazeného

žiarenia a v prípade módu 2, názov výstupnej rastrovej vrstvy denného príkonu

georeliéfom odrazeného žiarenia,

Output global / total irradiance / irradiation [W*m-2

](mode 1) or irradiance /

irradiation raster map - v prípade módu 1, názov výstupnej rastrovej vrstvy výkonu

celkového žiarenia dopadajúceho na georeliéf a v prípade módu 2, názov výstupnej

rastrovej vrstvy denného príkonu celkového žiarenia dopadajúceho na georeliéf.

Optional

Time step when computing all-day radiation sums - časový krok výpočtu,

Declination value (overriding the internally computed value) - hodnotu deklinácie

Slnka v prípade, že používateľovi nevyhovuje hodnota počítaná modulom r.sun,

Local (solar) time (to be set for mode 1 only) - miestny čas, ktorý sa zadáva v prípade,

že chceme aktivovať mód 1.

2.7 Hydrologické modelovanie Do prostredia GRASS GIS je implementovaných niekoľko modulov, ktoré sa využívajú pre

potreby hydrologických analýz. DTM, ktorý vstupuje do výpočtov realizovaných v rámci týchto

Page 48: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

48

modulov, musí spĺňať podmienku sprietočnenia. Sprietočnenie modelu spočíva v úpravách hodnôt

nadmorskej výšky v tých bunkách DTM, ktoré vytvárajú prekážku pre odtok zrážkovej vody. Táto

situácia nastáva často, pretože vstupné bodové polia nadmorských výšok sú väčšinou získavané

metódami, ktoré nerešpektujú kostru georeliéfu. Niektoré vlastnosti interpolačných funkcií taktiež

podporujú vznik tvarov reliéfu, ktoré vytvárajú prekážku pre odtok zrážkovej vody, napr. vznik

falošných singularít, uvádzaný pri popise parametra tenzie a zhladenia v podkapitole 2.1 „Interpolácia

prostredníctvom modulu r.surf.rst“. Najčastejšie chyby DTM s návodom na ich odstránenie sú

uvedené na Obrázku 41.

Obrázok 41. Korekcie DTM pomocou vypĺňania a zrezávania.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že tieto chyby môžeme podľa príčiny vzniku rozdeliť do

niekoľkých kategórií:

1. Vlastnosť reálneho terénu, ktorý na základe existencie depresií, resp. bariér, nie je vždy

hydrologicky korektný. Pre potreby hydrologického modelovania je nutné upraviť ho.

2. Chyby vyplývajúce z merania, ktoré vznikajú v procese získavania priestorových informácií.

3. Chyby interpolačného algoritmu.

Korekčné algoritmy, slúžiace k sprietočneniu DTM, sú založené na princípe vyhľadávania miest, kde

by mohli nastať situácie znázornené na Obrázku 41. Po vyhľadaní odtokovej bariéry alebo

depresie nasleduje ich:

zrezanie – situácia na Obrázku 41. vpravo,

vypĺňanie – situácia na Obrázku 41. vľavo.

V GRASS GIS zakomponovaný modul r.fill.dir (Raster / Hydrologic modeling / Depressionless map

and flowlines [r.fill.dir]) preferuje druhú uvádzanú možnosť. Ukážka hlavného okna tohto modulu je

na Obrázku 42. Tento modul okrem toho, že vytvára hydrologicky korektný DTM, dokáže pre každú

bunku rastra vypočítať gravitačne podmienený smer toku látky. Táto rastrová vrstva je vyžadovanou

vrstvou pre ďalšie hydrologické analýzy.

V rámci záložky Required okna modulu r.fill.dir je potrebné nastaviť nasledujúce parametre:

Name of existing raster map containing elevation surface – názov vstupnej rastrovej

vrstvy (DTM),

Output elevation raster map after filling – názov výstupnej rastrovej vrstvy po

hydrologických korekciách (sprietočnený DTM),

Output direction raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami smeru

toku v jednotlivých bunkách.

Page 49: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

49

Obrázok 42. Okno modulu r.fill.dir.

Jedným z dôležitých parametrov pre hydrologické modelovanie alebo modelovanie erózno-

akumulačných procesov je prispievajúca/príspevková plocha. Príspevková plocha sa dá s určitou

mierou zovšeobecnenia interpretovať ako plocha na svahu, z ktorej všetka voda (látka) odteká do

skúmaného bodu. V rámci rastrovej vrstvy DTM, príspevkovú plochu skúmanej bunky tvoria všetky

bunky, v ktorých gravitačne podmienený smer toku hmoty spôsobuje, že prenášaný materiál sa

dostane do skúmanej bunky (Obrázok 43.). Malo by platiť pravidlo, že ľubovoľná bunka, ktorá je

súčasťou príspevkovej plochy skúmanej bunky, nemôže byť zároveň súčasťou príspevkovej plochy

inej bunky, ktorá nebola súčasťou predchádzajúcej príspevkovej plochy.

Obrázok 43. Výpočet príspevkovej plochy.

Takto chápaný výpočet príspevkovej plochy umožňuje realizovať modul r.terraflow (Raster /

Hydrologic modeling / Flow accumulation [r.terraflow]). Tento modul počíta aj topographic

convergence index (TCI), nazývaný tiež aj topographic wetness index (TWI) alebo compound

topographic index(CTI). Je definovaný nasledujúcou rovnicou:

TCI = ln ( α

tg β ), (1)

kde

α – príspevková plocha,

β – sklon georeliéfu v smere maximálneho spádu.

Page 50: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

50

V rámci záložiek Required a Optional hlavného okna tohto modulu je potrebné nastaviť

nasledujúce parametre:

Required

Name of elevation raster map – názov vstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami

nadmorskej výšky (DTM),

Name for output filled (flooded) elevation raster map – názov výstupnej rastrovej

vrstvy po hydrologických korekciách,

Name for output flow direction raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy

s hodnotami smeru toku v jednotlivých bunkách,

Name for output sink-watersheed raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy

s vyčlenenými povodiami,

Name for output flow accumulation raster map – názov výstupnej rastrovej vrstvy

s hodnotami počtu prispievajúcich buniek (po prenásobení veľkosťou bunky ide

o príspevkovú plochu),

Name for output topographic convergence index (tci) raster map – názov výstupnej

rastrovej vrstvy s hodnotami indexu TCI.

Optional

Allow output files to overwrite existing files – prepísanie už existujúcej vrstvy

v databáze GRASS GIS s rovnakým názvom,

Name of file containing runtime statistics – názov súboru obsahujúceho základné

štatistické údaje.

POZOR!: Názov je pred každým výpočtom nutné zmeniť.

Ďalším modulom, umožňujúcim realizáciu hydrologických analýz, je modul r.flow (Raster /

Hydrologic modeling / Flow lines [r.flow]), ktorý dokáže generovať korektný priebeh spádových

kriviek. Na tvorbu spádových kriviek je využitý nasledujúci algoritmus vyhľadávania ich lomových

bodov:

1. Výber bunky rastra, z ktorej bude vychádzať modelovaná spádová krivka.

2. Definovanie bodu ležiaceho vo vnútri vybranej bunky ako lomového bodu modelovanej

spádovej krivky.

3. Vyhľadanie bunky s najnižšou hodnotou nadmorskej výšky v okolí vybranej bunky. Bunka

s najnižšou hodnotou nadmorskej výšky nadobúda funkciu vybranej bunky.

4. Návrat do kroku 2., pokiaľ nebola naplnená ani jedna z nasledujúcich podmienok:

a. Nájdená bunka s najnižšou hodnotou nadmorskej výšky leží na okraji rastrovej

vrstvy.

b. Nebola nájdená bunka s najnižšou hodnotou nadmorskej výšky, to znamená, že

hodnoty nadmorských výšok všetkých okolitých buniek sú väčšie ako nadmorská

výška potenciálnej vybranej bunky.

5. Definovanie bodu určeného v kroku 2. ako posledného lomového bodu modelovanej spádovej

krivky.

6. Výber bunky, ktorá sa nachádza v stanovenej vzdialenosti od bunky, z ktorej bola vedená

predchádzajúca spádová krivka (návrat na krok 2.).

Základný princíp algoritmu je znázornený na Obrázku 44.

Page 51: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

51

Obrázok 44. Princíp algoritmu tvorby spádových kriviek prostredníctvom modulu r.flow.

V demonštrovanom prípade sú lomové body spádových kriviek vyhľadávané v smere

klesajúcej nadmorskej výšky.

Počet buniek, cez ktoré prechádza spádová krivka, definuje parameter dĺžky spádovej krivky.

Ukážka okna modulu r.flow je na Obrázku 45.

Obrázok 45. Okno modulu r.flow.

V rámci záložiek Required a Optional hlavného okna tohto modulu je potrebné nastaviť

nasledujúce parametre:

Page 52: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

52

Required

Input elevation raster map – názov vstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami nadmorskej

výšky (DTM).

Optional

Compute upslope flowlines instead of default downhill flowlines – po aktivovaní tohto

nastavenia bude modul generovať spádové krivky v smere proti spádu

(“hore kopcom“),

Input aspect raster map – názov vstupnej rastrovej vrstvy orientácie georeliéfu voči

svetovým stranám,

Number of cells between flowlines – počet buniek medzi východiskovými bodmi po

sebe modelovaných spádových kriviek,

Output flowline vector map – názov výstupnej vektorovej vrstvy so spádovými

krivkami,

Output flowpath length raster map – názov rastrovej vrstvy s hodnotami vzdialenosti

bodu od začiatku teoretického toku hmoty,

Output flowline density raster map – názov rastrovej vrstvy s vypočítanou hustotou

spádových kriviek.

2.8 Nástroje mapovej analýzy Ide o skupinu nástrojov, ktoré slúžia na tvorbu špecifických nemapových výstupov, a ktoré je

možné aktivovať len prostredníctvom menu v Mapovom okne. Ikona Analyze map (dvanásta ikona

zľava na Obrázku 10.) umožňuje prístup k nástrojom Measure distance, Profile surface map, Create

histogram of raster map:

Measure distance - nástroj mapovej analýzy, ktorý meria vzdialenosti v rámci mapového

náhľadu. Po aktivácii nástroja dôjde k transformácii kurzoru myši na piktogram ceruzky. V

rámci mapového plátna myšou klikáme na miesta, medzi ktorými chceme určiť vzdialenosť

(kreslíme líniu). Výsledné hodnoty sa zobrazujú v priestore pre zobrazenie údajov Príkazovej

konzoly v Hlavnom okne. Nástroj umožňuje určiť i dĺžku línií, zložených z viacerých

lomových bodov.

Profile surface map - nástroj na tvorbu profilov nad vybranými rastrovými vrstvami. Ak

máme vybranú rastrovú vrstvu nadmorskej výšky, výsledkom bude výškový profil v smere

zadanej línie. Po aktivovaní nástroja sa na monitore počítača objaví dvojica okien (Obrázok

46.). V okne Select raster map to profile definujeme rastrové vrstvy, nad ktorými chceme

skonštruovať profil. Môžeme vybrať jednu alebo viac rastrových vrstiev. Vrstvy vyberáme

prostredníctvom nastavení Select raster map 1(required), Select raster map 2 (optional) a

Select raster map 3 (optional). Výber potvrdíme tlačidlom OK. Otvorí sa hlavné okno

nástroja. Tu prostredníctvom ikony Draw transect in map display window to profile (druhá

ikona zľava) aktivujeme nástroj na kreslenie profilov. Následne priamo na mapovom plátne

Mapového okna nakreslíme jednoduchú alebo lomenú líniu trasy profilu. Požadovaný profil sa

zobrazí v hlavnom okne nástroja po aktivovaní ikony Draw /re-draw profile (tretia ikona

zľava). Grafický výstup je možné exportovať prostredníctvom ikony Save display to graphic

file (deviata ikona zľava), alebo priamo tlačiť prostredníctvom príkazu Print display (desiata

ikona zľava).

Page 53: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

53

Obrázok 46. Dve hlavné okná nástroja Profile surface map.

Create histogram of raster map - nástroj na vytvorenie frekvenčného histogramu hodnôt v

rámci rastrovej vrstvy. Ukážka hlavného okna tohto nástroja je na Obrázku 47. Ikona Create

histogram of raster map hlavného okna (prvá zľava) otvára kontextové menu modulu

d.histogram. Ak nemáme na mapovom plátne zobrazenú aktívnu rastrovú vrstvu v jeho

záložke Required, je potrebné definovať rastrovú vrstvu, pre ktorú sa bude histogram počítať.

Pomocou nástrojov umiestnených v záložke Optional, je možné histogram upravovať. Modul

sa spúšťa pomocou tlačidla OK. Výsledok sa zobrazí v predtým prázdnom poli hlavného okna.

Výstup je možné exportovať prostredníctvom ikony Save display to graphic file (piata ikona

zľava), alebo priamo tlačiť prostredníctvom ikony Print display (šiesta ikona zľava).

Obrázok 47. Okno nástroja Create histogram of raster map.

2.9 Georeferencovanie GRASS GIS poskytuje všetky štandardné nástroje na geometrickú transformáciu

a georeferencovanie rastrových údajov. Vzhľadom na užívateľsky pohodlný proces georeferencovania

v mnohých iných GIS prostrediach, je menej pravdepodobné, že prostredie GRASS GIS budeme často

používať s týmto zámerom. Napriek tomu by asi nebolo rozumné sa v týchto učebných textoch úplne

vyhnúť problému georeferencovania rastrových údajov.

Na transformáciu a vloženie rastrov máp alebo leteckých snímok v negeoreferencovaných

formátoch do referenčného súradnicového systému používanej (cieľovej) pracovnej lokality, môžeme

v GRASS GIS použiť modul Georectify (File / Georectify). Pred spustením tohto modulu musíme

urobiť niekoľko nutných úkonov. Potrebné je vytvoriť novú (zdrojovú) lokalitu, do ktorej importujeme

mapy, ktoré chceme súradnicovo pripojiť. Z ponuky súradnicových referenčných systémov pre

zdrojovú lokalitu na Obrázku 5. si vyberieme možnosť Create an arbitrary non-earth Cartesian

coordionate system (XY). Zároveň si môžeme, ale aj nemusíme, vytvoriť nový súbor máp. Pri druhej

Page 54: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

54

voľbe si vystačíme s automaticky vytvoreným súborom máp s názvom PERMANENT. Na výzvu

zadať rozsah a rozlíšenie novej pracovnej lokality zadáme v zobrazenom okne (Obrázok 7.) v riadku

North a v riadku East hodnotu počtu riadkov a stĺpcov najväčšieho rastra, ktorý sa budeme snažiť

súradnicovo pripojiť. Po importovaní súradnicovo nepripojeného rastra alebo rastrov, ak sme sa prepli

do cieľovej pracovnej lokality, aktivujeme modul Georectify (File / Georectify).

Po spustení modulu Georectify sa nám zobrazí okno Select mapy type and location mapset, kde

definujeme práve vyššie spomínanú lokalitu (Select source location) a súbor máp (Select source

mapset). Pokračujeme príkazom Ďalej. V ďalšom okne je prostredníctvom príkazu Select Image /map

group to georectify nutné definovať skupinu máp pripravených na georeferencovanie. Novú skupinu

máp vytvoríme prostredníctvom nástroja Create/edit group ..., kde v záložke Required definujeme

názov tejto skupiny a v záložke Optional prostredníctvom položky Name of raster map(s) to include in

group definujeme vrstvy, ktoré chceme, aby táto skupina obsahovala. Pokračujeme tlačidlom Ďalej.

V následne otvorenom okne Select map to display ground control points (GCP) creation

pomocou záložky Select source map to display definujeme, ktoré vrstvy budeme v tomto kroku

georeferencovať a pomocou záložky Select target map to display, ktoré vrstvy nám poslúžia ako

podklad pre georeferencovanie. Nakoniec nám modul Georectify ponúkne manažér pre zadanie

lícovacích bodov Manager Ground Control Points s nástrojovou lištou. V hornej časti nástrojovej lišty

(Obrázok 48.) sú umiestnené ikony nástrojov pre mapové plátna a nastavenie parametrov

georeferencovania:

Display map

Render map

Erase display

Update GCP coordinates

Pan

Zoom in

Zoom out

Various zoom options

Návestie, resp. prepínač medzi cieľovou a zdrojovou mapou

Return to previous zoom

Zoom to selected map layer(s)

Georectifer settings

Georectifer manual

Quit georectification tool.

V dolnej časti nástrojovej lišty sú umiestnené ikony nástrojov na editáciu zoznamu lícovacích bodov:

Add new GCP to the list

Delete selected GCP

Clear selected GCP

Recalculate RMS error

Georectify

Save GCPs to POINTS file

Reload GCPs from POINTS file.

Obrázok 48. Lišta nástrojov manažéra pre zadanie lícovacích bodov.

Page 55: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

55

Pod nástrojovou lištou je umiestnená tabuľka lícovacích bodov a plátna pre zdrojovú i pre cieľovú

mapu (Source Display a Target Display).

Pokiaľ sa nám na plátnach zobrazila zdrojová i cieľová mapa, môžeme začať určovať dvojice

umiestnení každého lícovacieho bodu (GCP). Najprv si označíme riadok v zozname lícovacích bodov

pre prvý lícovací bod a kurzorom myši na cieľovom plátne zadáme cieľovú polohu lícovacieho bodu.

Následne zmeníme pozíciu kurzoru myši do oblasti zdrojového plátna a zadáme zdrojovú polohu

lícovacieho bodu. Takto pokračujeme, až máme zadané súradnice vo všetkých ponúknutých riadkoch

pre zadaný stupeň geometrickej transformácie. Pre prvý stupeň sú to tri riadky/tri lícovacie body, pre

druhý stupeň je to šesť riadkov/šesť lícovacích bodov a pre tretí stupeň je to desať riadkov/desať

lícovacích bodov. Ak chceme doplniť cieľové a zdrojové umiestnenie ďalšieho lícovacieho bodu pre

vybraný stupeň transformácie, použijeme prvú ikonu v dolnej časti nástrojovej lišty (Add new GCP to

the list). Stupeň geometrickej transformácie nastavíme pomocou záložky Rectification nástroja

Georectifer settings, ktorý nájdeme pod treťou ikonou sprava v hornej časti nástrojovej lišty. Prvý

stupeň geometrickej transformácie nám dokáže zdrojovú mapu posunúť, zväčšiť alebo zmenšiť, otočiť

a skosiť. Oporúčame ho používať pri transformácii skenovaných mapových podkladov. Pri

transformácii leteckých snímok je niekedy nutné použiť vyššie stupne transformácie, ktoré dokážu

raster geometricky transformovať v rôznych smeroch. Štvorec sa, napr. môže deformovať na

nepravidelný štvoruholník. Pri použití týchto stupňov geometrickej transformácie je potrebné dávať

pozor, aby nevznikla neželaná deformácia zdrojovej snímky.

2.10 Vektorizácia priestorových údajov GRASS GIS poskytuje taktiež aj všetky štandardné nástroje na vektorizáciu alebo editáciu

vektorových údajov. Vzhľadom na pohodlnosť vektorizácie v iných GIS prostrediach sa v prostredí

GRASS GIS často používajú importované vektorové údaje. To však nevylučuje ich editáciu v GRASS

GIS. S týmto zámerom, alebo napr. v prípade, že potrebujeme použiť masku na importované rastrové

mapy a nemáme jej externú vektorovú vrstvu, bude vhodné využiť vektorizačné nástroje GRASS GIS.

GRASS GIS rozlišuje bodové, líniové a plošné vektorové objekty. Líniové objekty sú

reprezentované postupnosťou lomových bodov (vertex) medzi počiatočným a koncovým/uzlovým

bodom línie (node). Plošný vektorový objekt je geometricky reprezentovaný uzavretým polygónom,

tvoreným uzavretou hraničnou alebo obvodovou líniou, prípadne, navzájom v uzlových bodoch

nadväzujúcimi hraničnými líniami na jednej strane a centroidom plochy na strane druhej. Hraničné

líniové objekty, tzv. boundary a centroidy, je možné v GRASS GIS vytvárať aj ako samostatné

objekty, čo nám dáva možnosť využiť ich pri následných opravách topológie vytváranej alebo

editovanej vektorovej vrstvy.

Obrázok 49. Tri základné grafické entity, ktoré je možné vytvoriť v prostredí GRASS GIS.

GRASS umožňuje interaktívne editovanie existujúcej vektorovej vrstvy buď priamo, pomocou

kontextového menu vektorových vrstiev, ktoré sa zobrazí po kliknutí pravým tlačidlom myši na riadok

s názvom aktívnej vrstvy (Obrázok 50.), alebo sprostredkovane pomocou modulu v.digit, ktorý bol

vyvinutý pre pôvodné grafické používateľské rozhranie (Tcl/Tk GUI). V prvom prípade si v

Page 56: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

56

kontextovom menu aktívnej vrstvy vyberieme z ponúknutých možností príkaz Start editing. Po

spustení interaktívneho editačného módu sa v Mapovom okne zobrazí lišta nástrojov (Obrázok 51.).

Obrázok 50. Ukážka kontextového menu vrstvy s aktívnou voľbou Start editing a neaktívnou

voľbou Stop editing.

V jej ľavom rohu je umiestnené rolovacie menu, ktoré ponúka možnosť vytvorenia novej

vektorovej vrstvy alebo možnosť výberu a následnej editácie už existujúcej vrstvy. Po aktivovaní

riadku New vector map sa nám na monitore zobrazi okno8 z Obrázku 52. Vo vstupnom poli Name for

new vector map musíme zadať názov novej vektorovej vrstvy, ktorú chceme vytvoriť. V prípade

potreby môžeme zmeniť ponúkaný názov cat stĺpca kľúčovej atribútovej položky. Voľbu potvrdíme

tlačidlom OK. Na monitore sa objaví manažér atribútovej tabuľky novovytváranej vektorovej vrstvy.

Prostredníctvom skupiny ponúk Add column môžeme pridať nový stĺpec atribútovej tabuľky a

definovať typ a veľkosť jeho premenných. Prostredníctvom skupiny ponúk Rename column môžeme

premenovať už existujúci stĺpec atribútovej tabuľky. Pri využívaní týchto možností je potrebné

uvedomiť si, že zadefinovaná štruktúra atribútovej tabuľky bude platná pre všetky typy grafických

objektov novej vektorovej vrstvy.

Obrázok 51. Sada nástrojov na editovanie vektorovej vrstvy, ktorá sa zobrazí v Mapovom

okne po spustení editačného módu.

8 Toto okno môžeme vyvolať aj pomocou kontextového menu Hlavného okna GRASS GIS (Vector / Develop

vector map / Create new vector map ).

Page 57: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

57

Obrázok 52. Okno modulu pre vytvorenie novej vektorovej vrstvy.

Ak chceme editovať už existujúcu vektorovú vrstvu, musíme v ponuke rolovacieho menu

nástrojovej lišty na Obrázku 51. nalistovať jej názov. Po výbere jednej z týchto dvoch možností

(vytvorenie novej vektorovej vrstvy alebo výber už existujúcej vrstvy) môžeme začať používať ikony

nástrojovej lišty.

Nástrojová lišta ponúka nasledujúce možnosti (zľava do prava):

Digitize new point – vytvorenie nového bodu. Po umiestnení nového bodu sa otvorí okno,

ktoré vyžaduje zadanie údajov do atribútovej tabuľky.

Digitize new line – vytvorenie novej línie. Pomocou tohto nástroja ľavým tlačidlom myši

pridávame jednotlivé body línie. Tvorbu línie ukončíme kliknutím na pravé tlačidlo myši.

Otvorí sa okno, ktoré vyžaduje zadanie údajov do atribútovej tabuľky.

Digitize new boundary – vytvorenie novej hraničnej línie (nie plochy). Pomocou tohto

nástroja ľavým tlačidlom myši pridávame jednotlivé body hraničnej línie. Tvorbu hraničnej

línie ukončíme kliknutím na pravé tlačidlo myši. Otvorí sa okno, ktoré vyžaduje zadanie

údajov do atribútovej tabuľky. Kvôli tvorbe plôch je potrebné izolované hraničné línie

prepojiť (uzavrieť).

Digitize new centroid – pomocou tohto nástroja umiestňujeme centroid ešte neexistujúcej

plochy. Po umiestnení centroidu do vnútra areálu, ktorý je obkolesený uzavretým polygónom,

vytvoreným hraničnou líniou alebo navzájom nadväzujúcimi hraničnými líniami, sa areál

stane reálnym plošným objektom. Otvorí sa okno, ktoré vyžaduje zadanie údajov do

atribútovej tabuľky.

Digitize new area – vytvorenie novej plochy. Pomocou tohto nástroja ľavým tlačidlom myši

pridávame body obvodovej línie plochy a jej tvorbu ukončíme kliknutím na pravé tlačidlo

myši. Ak vytvorená obvodová línia je uzavretá, otvorí sa okno, ktoré vyžaduje zadanie údajov

do atribútovej tabuľky. Údaje budú vziahnuté k centroidu plochy, nie k vytvorenej obvodovej

línii.

Move vertex – zmena pozície existujúcich lomových bodov.

Add vertex – pridanie lomového bodu.

Remove vertex – odstránenie lomového bodu.

Edit line / boundary – editovanie línie/hraničnej línie. Prostredníctvom tohto nástroja

dokážeme editovať aj uzavreté objekty.

Move feature(s) – premiestnenie objektu.

Delete feature(s) – vymazanie objektu.

Display / update categories – zobrazenie/editovanie atribútu cat.

Display / update attributes – zobrazenie/editovanie ostatných atribútov.

Additional tools (copy, flip, connect, etc.) – ďalšie nástroje na editáciu vrstvy.

Digitalization settings – nastavenie nástrojov digitalizácie.

Page 58: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

58

Quit digitalizer – ukončenie editácie vrstvy. Objaví sa okno, ktoré umožňuje potvrdiť uloženie

zmien uskutočnených počas editácie. Editáciu údajov môžeme ukončiť aj prostredníctvom

výberu možnosti Stop editing v ponuke kontextového menu vrstvy.

Pred začiatkom vektorizácie je vhodné nastaviť jednotlivé nástroje vektorizácie (Digitalization

settings), napr. symboly jednotlivých typov objektov, ale predovšetkým hodnotu funkcie Snapping

threshold umiestnenej v záložke General. Hodnotu prichytávania je možné nastaviť pomocou zadania

počtu pixlov alebo v mapových jednotkách, t.j. v jednotkách mapového zobrazenia, napr. v metroch.

Pri manuálnej vektorizácii nie je možné trafiť myšou dvakrát do toho istého bodu, čo je nevyhnutnou

podmienkou pre vytvorenie uzavretého polygónu hraničnej alebo obvodovej línie. Preto si musíme

pred vektorizáciou plošných objektov, vzhľadom na rozlíšenie pracovnej oblasti a zvolenú veľkosť

mapového náhľadu (zoom), nastaviť správnu hodnotu tejto funkcie. Funkcia Snapping threshold

zabezpečí priradenie tých istých súradníc koncového uzlového bodu uzavretého polygónu, ako má

jeho počiatočný uzlový bod aj v prípade, že kurzor myši umiestnime vedľa počiatočného uzlového

bodu do vzdialenosti menšej ako je nastavená hodnota funkcie Snapping threshold. Ak si v záložke

General aktivujeme aj prichytávanie k lomovým bodom, t.j. označíme zaškrtávacie políčko funkcie

Snap also to vertex, nastavenie príliš veľkej hodnoty pre funkciu Snapping threshold nám môže

v priebehu vektorizácie nových línií spôsobovať problémy s neželaným skákaním kurzoru myši do

niektorých lomových bodov už existujúcich línií.

Ponúkané nástroje GRASS GIS na vektorizáciu objektov umožňujú počas vektorizácie realizovať

všetky úkony vedúce k vytvoreniu vektorovej vrstvy požadovaných topologických vlastností. Kvôli

vytvoreniu topológie potrebujeme v záložke General nástrojov digitalizácie (Digitalization settings)

označiť funkciu Break lines at intersection9. Tento príkaz spôsobí, že uzlový bod sa vytvorí vždy

v mieste, kde v rámci tvorby vektorovej kresby došlo k prekríženiu alebo napojeniu línií. Ak chceme

vytvoriť vrstvu navzájom hraničiacich plôch, kvôli zrýchleniu procesu vektorizácie by sme mali

vyriešiť problém duplicitnej vektorizácie spoločného úseku obvodových línií, alebo navzájom

nadväzujúcich úsekov hraničných línií dvoch susedných plôch. Okrem nepohodlného prichytávania

prvého a posledného bodu novovytváranej hraničnej línie k lomovým bodom už existujúcich

hraničných línií sa môžeme duplicitnej vektorizácii hraničných línii medzi dvomi plochami vyhnúť

využitím ďalšej možnosti, t.j. vytvorením uzlového bodu prekrížením línií. Ak použijeme tento

postup, pri vytváraní vektorovej kresby sa nemusíme v miestach začiatku a konca spoločnej hranice

susediacich plôch zdržiavať kontrolou prichytávania kurzoru myši k lomovým bodom už existujúcej

hraničnej línie. Novú hraničnú líniu kreslíme tak, aby sa krížila s už nakreslenou hraničnou líniou,

tvoriacou uzavretý polygón susednej plochy bez ohľadu na to, či v danom mieste existuje jej lomový

bod. Potom pokračujeme s kresbou vo vnútri polygónu bez ohľadu na kresbu vektorizovaného

podkladu až k miestu, kde sa končí spoločná hranica vytváraných plôch. Hraničnú líniu vedieme tak,

aby znova došlo k prekríženiu. Ďalej už pokračujeme podľa kresby vektorizovaného podkladu až

k miestu prvého kurzorom zosnímaného bodu novovytváranej hraničnej línie. Samozrejme, môžeme

voliť aj obdobný postup, ktorého modifikácia bude spočívať v tom, že prvý a posledný zosnímaný bod

novovytváranej hraničnej línie, ktorý v tomto prípade nemusí byť identický, bude ležať vo vnútri už

vytvoreného uzavretého polygónu susednej plochy. V oboch prípadoch je ešte nutné odstrániť

nepotrebnú alebo obe nepotrebné línie presahujúce do vnútra skôr vytvoreného uzavretého polygónu.

Po aktivovaní ikony Delete feature(s), umiestnenej na nástrojovej lište, ľavým tlačidlom myši

označíme nepotrebnú presahujúcu líniu a akciu potvrdíme pravým tlačidlom myši. Posledným krokom

je vytvorenie samotných plôch, čo dosiahneme vložením centroidu na ľubovoľné miesto vo vnútri

oblasti každej budúcej plochy vymedzenej jednotlivými hraničnými líniami. Po skončení editácie

a uložení vektorovej vrstvy sa v mapovom okne GRASS GIS objaví kresba práve vytvorenej

vektorovej vrstvy. Na jej ošetrenie odporúčame použiť modul v.clean (Vector / Topology maintenance

/ Clean vector map [v.clean]).

9 Obdobnú funkciu nájdeme v ponuke nástrojovej lišty, ukrytej pod ikonou Additional tools (copy, flip, connect,

etc.). Ak po jej aktivovaní zaškrtneme políčko Break selected lines/boundaries at intersection a na mapovom

plátne ťahom myši so súčasne stlačeným ľavým tlačidlom označíme všetky už nakreslené hraničné línie ako

vybrané línie, a následne stlačíme pravé tlačidlo myši, v miestach, kde sa nám krížili vybrané línie, vzniknú

uzlové body.

Page 59: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

59

Ak sa pre vektorizáciu alebo editáciu rozhodneme využiť pôvodný modul v.digit (Vector /

Develop vector map / Digitize vector map using Tcl/Tk digitizer [v.digit]), v jeho úvodnom okne

v záložke Required nalistujeme názov vektorovej vrstvy a tlačidlom Run modul aktivujeme. Na

monitore sa objaví vektorizačné plátno a v.digit toolbox, t.j. lišta príkazov modulu v.digit. Po

aktivovaní ikony príkazu Open settings sa na monitore objaví tretie okno nazvané settings,

prostredníctvom ktorého môžeme nastaviť jednotlivé parametre vektorizácie. V jeho záložke Settings

je možné nastaviť hodnotu Snapping treshold. V záložke Table je potrebné potvrdiť nastavenia

kľúčovej položky atribútovej tabuľky tlačidlom OK. V záložke Background, po aktivovaní tlačidla

Add comand, je možné do novo ponúknutého riadku napísať príkaz d.rast map=‘názov rastrovej

vrstvy’ na základe ktorého sa na pozadie vektorizačného plátna natiahne rastrová vrstva, ktorú chceme

použiť ako podklad pre vektorizáciu. Samotný proces vektorizácie je intuitívny a môžeme ho

pohodlne ovládať pomocou ikon a tlačidiel okna v.digit toolbox, v ktorom tri spodné paralelne

umiestnené polia na zobrazovanie informácií poskytujú vysvetľujúci popis funkcionality troch

tlačidiel myši.

2.11 Tvorba ortofotomáp GRASS GIS umožňuje ortorektifikáciu (príloha 3. „Ortorektifikácia“) leteckých meračských

snímok (LMS) pomocou modulu i.ortho.photo. Tento modul vyžaduje pre svoju činnosť grafický

zobrazovací systém X window system, ktorý je súčasťou UNIXových systémov (Linux a jeho

jednotlivé distribúcie Debian, Ubuntu, Fedora a pod.). Tento modul funguje na UNIX-ových

inštaláciách GRASS GIS. Pre použitie v systéme MS Windows je potrebné nainštalovať, tzv. “Cygwin

GRASS GIS inštaláciu“ (to znamená nainštalovať GRASS GIS pomocou prostredia cygwin, ktoré

umožňuje, aby grafické rozhranie X servera bežalo aj na systémoch MS Windows).

Inštalácia sa skladá z dvoch krokov. Prvým je inštalácia softwéru Cygwin, druhým krokom je

inštalácia Cygwin GRASS GIS. Cygwin sa dá stiahnuť zo stránky www.cygwin.com (inštalačný súbor

setup.exe). Jeho inštalácia spočíva v nasledujúcich krokoch:

1. Spustíme inštaláciu a vyberieme nasledovné možnosti:

a. Install from internet.

b. Definujeme Root Directory – priečinok, kam sa má naištalovať softvér (odporúčame

C:\cygwin), ktorý je prednastavený. Budú tam uložené všetky dáta, ktoré budeme

používať (pracovná lokalita a súbory máp). Potrebné je zabezpečiť dostatočný voľný

priestor na disku počítača.

c. Vyberieme Local Package Directory (miesto, kam sa budú ukladať inštalačné balíky).

d. Vyberieme Your Internet Connection.

e. V záložke Choose A Download Site vyberieme mirror site (nezáleži ktorú).

f. Inštalujeme jednotlivé programové balíky Cygwin. Môžeme ponechať pôvodné

nastavenia a nainštalujeme balíky, ktoré sú nevyhnutné pre fungovanie GRASS GIS:

i. bc - Utils balíky

ii. file - Utils balíky

iii. nedit - Editors balíky (alebo iný textový editor pre konverziu z DOS

formátu do UNIXového textového formátu)

iv. fvwm - X11 balíky

v. netpbm - Graphics balíky

vi. unzip - Archive balíky

vii. util-linux - Utils balíky

viii. wget - Web balíky.

2. Dokončíme inštaláciu Cygwin.

Cygwin GRASS GIS môžeme inštalovať, aj keď je už nainštalovaná verzia GRASS GIS pre MS

Windows. Z toho vyplýva, že obidva programy môžeme mať spustené naraz na jednom počítači. Vo

verzii MS Windows si môžeme pripraviť vrstvy, podklady a LMS a potom prejsť k ortorektifikácii v

Cygwin GRASS GIS. Samotná inštalácia Cygwin GRASS GIS spočíva v nasledujúcich krokoch:

Page 60: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

60

1. Pripravíme si prostredie pre inštaláciu Cygwin GRASS GIS:

a. Vytvoríme odkaz inštalačného súboru setup.exe na ploche monitora (inštalačného

súboru Cygwinu, ktorý sme inštalovali v predchádzajúcich krokoch).

b. Upravíme vlastnosti vytvoreného odkazu (klikneme pravým tlačidlom myši na odkaz

a aktivujeme riadok properties). V okne upravíme cestu k súboru pridaním parametra

–X (napr.: cestu C:\cygwindownload\setup.exe upravíme na

C:\cygwindownload\setup.exe –X).

c. Ikonu odkazu premenujeme na Cygwin-Setup.

2. Aktivujeme odkaz Cygwin-Setup:

a. Pokračujeme v inštalácii.

b. Vyberieme si vlastnú URL adresu pre inštaláciu (v okne User URL) a v okne Choose

A Download Site vložíme adresu

http://grass.osgeo.org/grass64/binary/mswindows/cygwin/.

c. Vyberieme adresu Download Site http://grass.osgeo.org.

d. Nainštalujeme jednotlivé balíčky GRASS GIS, pričom nesmieme zabudnúť vybrať

všetky dostupné balíčky (hlavne grass v balíčku Database). Použijeme príkaz install

(kliknutím na default).

e. Dokončíme inštaláciu.

Niekedy dochádza k problémom so spúšťaním X-systému, preto je vhodné upraviť environment

variables v systéme MS Windows (v System Properties - rovnomerná záložka vo vlastnostiach Tento

Počítač v MS Windows XP alebo v novších verziách Start/Control Panel/System a možnosť Advanced

system settings). Vyberieme Environment Variables a v možnosti System Variables upravíme Path

pridaním cesty C:\cygwin\bin; pred všetky ostatné. Samotný Cygwin GRASS GIS spustíme pomocou

príkazového riadku Gygwin (ikona na ploche) príkazom startx. Otvorí sa nám X-Windows, kde

Cygwin GRASS GIS spustíme príkazom grass64, prípadne rozšíreným príkazom grass64 –tcltk. Na

monitore počítača sa otvorí Úvodné okno GRASS GIS. Pre pohodlnejšiu prácu v prostredí Cygwin

GRASS GIS je lepšie spúšťať prostredie X-systém pomocou príkazu startx –multiwindow, ktoré nám

umožnuje pracovať s prostredím GRASS GIS vo viacerých oknách, čo je pre užívateľov MS Windows

oveľa praktickejšie.

Po prvom spustení cygwinu sa automaticky vytvorí priečinok priestorovej databázy

C:\cygwin\home\‘názov PC ’ . S touto databázou môžeme pararelne pracovať (s rovnakými údajmi)

v oboch inštaláciach GRASS GIS. V tejto priestorovej databáze si môžeme vytvoriť priečinok

s názvom grassdata, v ktorom budeme vytvárať jednotlivé lokality a mapové súbory, alebo ich

môžeme ukladat v automaticky vytvorenom priečinku. Vytvoríme cieľovú lokalitu a súbor máp

v referenčnom súradnicovom systéme, v ktorom chceme mať ortorektifikovanú výslednú snímku, v

našom prípade, lokalita s názvom ortorektifikacia a súbor máp s názvom ortofotosnimka. Do tohto

súboru máp sa nám uloží spracovaná snímka. Danú cieľovú lokalitu môžeme vytvoriť aj v prostredí

GRASS GIS pre MS Windows podľa postupu opísanom v kapitole 1.4 „Základné nastavenia“. Pri

zadavaní názvov je však nevyhnutné pracovať bez diakritiky a nezadávať medzery (používať

podčiarkovníky).

POZOR!: Dôležité je nastaviť rozlíšenie pracovnej oblasti na hodnotu požadovaného rozlíšenia

výslednej snímky (pre ortorektifikáciu klasickej LMS je kvôli zachovaniu detailov, ktoré snímka

ponúka dobré nastaviť veľkosť bunky na hodnotu menšiu ako 0,5 m).

K samotnej ortorektifikácii budeme potrebovať DTM. Najdostupnejší a pomerne presný výškový

model z územia Slovenska môžeme získať vektorizáciou vrstevníc Základnej mapy 1:10 000. Dôležité

je, aby DTM svojim rozsahom pokrýval celé územie snímky. Veľkosť bunky rastrovej vrstvy DTM by

sa mala rovnať alebo byť blízka veľkosti bunky výslednej snímky. Preto je nevyhnutné priamo

vytvoriť DTM s týmto rozlíšením. Druhá dôležitá grafická vrstva, ktorá je nevyhnutná pri

ortorektifikácii je referenčná mapa so známym súradnicovým referenčným systémom, do ktorého

chceme transformovať LMS. Môže to byť už spracovaná ortofotosnímka alebo topografická mapa.

Page 61: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

61

Pre samotné spustenie modulu i.ortho.photo je nevyhnutné pracovať v Cygwin GRASS GIS. Po

spustení Cygwinu (startx –multiwindow ) a modulu GRASS (grass64 –tcltk) si v úvodnom okne

GRASS GIS vytvoríme novú lokalitu s nastaveným karteziánskym súradnicovým referečným

systémom (pri vytváraní novej lokality si vyberieme možnosť Create an arbitrary non-earth

coordinate system (XY)). Novú lokalitu nazveme xyLocation a súbor máp orto. Výhodou je, že v tejto

časti je možné pracovať v grafickom prostredí GRASS GIS. Do tohto novovytvoreného súboru máp

importujeme LMS (alebo viaceré LMS) a nastavíme rozsah pracovnej oblasti tak, aby ich zahŕňala.

Dôležitým krokom je vytvorenie, tzv. image group, pre každú LMS zvlášť (ak máme viackanálové

snímky, napr. vo formáte RGB, umiestnime všetky tri kanály do jednej skupiny) pomocou príkazu

i.group (môžeme použiť interaktívne menu alebo príkazový riadok). Z importovanej farebnej LMS,

napr. s názvom lms.tif, ktorá sa pri importe rozloží na 3 farebné kanály s názvami lms.red, lms.blue

a lms.green) príkazom i.group group=snimka input=lms.blue@orto,lms.green@orto,lms.red@orto

vytvoríme imagery group s názvom snimka.

Pri spracovaní LMS budeme využívať grafický monitor, ktorý si môžeme spustiť príkazom d.mon

(konkrétne, napr. príkazom d.mon start=wx1). Ak máme pripravené podklady pre ortorektifikáciu,

môžeme spustiť samotný modul. Ten sa spúšťa príkazom i.ortho.photo v X okne (v tomto okne sme

spustili Cygwin GRASS príkazom grass64 –tcltk). Modul nás v úvode požiada o zadanie názvu

imaginery group určenej k ortorektifikácii (v našom prípade je to názov snimka). Následne sa otvorí

menu:

i.ortho.photo -- Imagery Group = snimka

Initialization Options:

1. Select/Modify imagery group

2. Select/Modify imagery group target

3. Select/Modify target elevation model

4. Select/Modify imagery group camera

Transformation Parameter Computations:

5. Compute image-to-photo transformation

6. Initialize exposure station parameters

7. Compute ortho-rectification parameters

Ortho-rectification Option:

8. Ortho-rectify imagery files

RETURN exit

Po otvorení daného menu postupujeme podľa nasledujúcich krokov:

1. Select/Modify imagery group - umožňuje vybrať alebo zmeniť zadanú imagery group podľa

potreby. Zmena sa objaví na začiatku menu, kde si môžeme skontrolovať či pracujeme v správnej

skupine snímok.

2. Select/Modify imagery group target - umožňuje vybrať cieľovú lokalitu a súbor máp, v ktorom sa

uloží výsledná ortofotosnímka, a kde je uložený DTM a referenčná mapa. Je to lokalita, ktorú sme si

vytvorili v prvom kroku pri príprave dát (lokalita s cieľovým súradnicovým referenčným systémom).

Please select the target LOCATION and MAPSET for group<snimka>

CURRENT LOCATION: xyLocation

CURRENT MAPSET: orto

TARGET LOCATION: ortorektifikacia____

TARGET MAPSET: ortofotosnimka______

(enter list for a list of locations or mapsets within a location)

AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC><ENTER> TO CONTINUE

(OR <Ctrl-C> TO CANCEL)

POZOR!: Pri zadávaní jednotlivých názvov je nevyhnutné ich presné celé pomenovanie.

Page 62: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

62

3. Select/Modify target elevation model - umožňuje vybrať pripravený DTM, napr. DTM s názvom

dtm_1x1.tif .

Please select the elevation raster map for group <snimka>

Elevation raster map: dtm_1x1

(enter list for a list of existing raster maps)

AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC><ENTER> TO CONTINUE

(OR <Ctrl-C> TO CANCEL)

4. Select/Modify imagery group camera: v tomto kroku si definujeme parametre kamery (prvky jej

vnútornej orientácie). Po výbere sa systém opýta na meno kamery, ktoré je dobre zvoliť tak, aby sme

presne identifikovali typ kamery (zistíme z kalibračného protokolu, pozri prílohu 3.

„Ortorektifikácia“). Po zadaní mena kamery (napr. rc30) sa otvorí okno, v ktorom vyplníme hodnoty

jej jednotlivých parametrov, ktoré znovu získame z kalibračného protokolu:

Please provide the following information:

+---------------------------------------------------------------------+

Camera Name rc30_______________

Camera Identification 154UAGS____________

Calibrated Focal Length mm. 153.42_____________

Point of Symmetry: X-coordinate mm. 0.008______________

Point of Symmetry: Y-coordinate mm. 0.005______________

Maximum number of fiducial or reseau marks 8__________________

+---------------------------------------------------------------------+

AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC><ENTER> TO CONTINUE

(OR <Ctrl-C> TO CANCEL)

Najdôležitejší je údaj o ohniskovej vzdialenosti (focal length) a počte rámových značiek (fiducial

marks). Údaje o súradniciach (X, Y) hlavného bodu (Point of Symmetry) nemusia byť v kalibračnom

protokole vždy uvedené, často sa rovnajú nulovej hodnote. Po potvrdení hodnôt vložených parametrov

systém požaduje zadanie hodnôt súradníc rámových značiek, ktoré získame taktiež z kalibračného

protokolu (v prípade nášho príkladu 8 značiek).

Please provide the following information:

+---------------------------------------------------------------------+

Fid# Fid Id Xf Yf

1 1_____ 106.001___ -106.002__

2 2_____ -105.999__ -106.001__

3 3_____ -105.999__ 105.999___

4 4_____ 105.999___ 106.001___

5 5_____ -0.001____ -112.006__

6 6_____ -111.995__ 0_________

7 7_____ -0.001____ 111.999___

8 8_____ 112_______ -0.002____

Next: end__

+---------------------------------------------------------------------+

AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC><ENTER> TO CONTINUE

(OR <Ctrl-C> TO CANCEL)

5. Compute image-to-photo transformation - v tomto kroku sa nastavuje vnútorná orientácia snímky,

čiže vzťah medzi fyzickou veľkosťou snímky (v mm) a veľkosťou jej pixela. Na obrazovke sa môže

objaviť upozornenie o neotvorenom grafickom monitore:

WARNING: No socket to connect to for monitor <x1>

Page 63: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

63

ERROR: No graphics device selected

Po tomto hlásení opustíme modul i.ortho.photo a znovu príkazom d.mon start=wx1 spustíme grafické

okno GRASS GIS. Modul i.ortho.photo môžeme opustiť v ktoromkoľvek kroku. Všetky

predchádzajúce údaje zostanú uložené. Znovu aktivujeme modul i.ortho.photo a pokračujeme

v procese ortorektifikácie krokom č. 5. V otvorenom monitore sa objaví výzva na výber snímky

(Double click on cell file to be plotted), ktorej jednotlivým rámovým značkám priradíme vopred

zadané súradnice v kroku 4. Myšou klikneme na pokračovanie a v dolnom menu si vyberieme funkciu

zoom. Je veľmi dôležité jednotlivé body označiť až po priblížení obrazu na pixelovú veľkosť

rámových značiek. Celý proces nastavenia vnútornej orientácie závisí práve od presnosti označenia

týchto bodov. Myšou klikneme na stred rámovej značky a priradíme jej súradnice X, Y (z uvedeného

zoznamu ôsmich súradníc rámových značiek). Priestorové rozmiestnenie jednotlivých rámových

značiek, aj s ich súradnicami, je uvedené v kalibračnom protokole. Po výbere odpovedajúcich súradníc

pre rámové značky (dvojklik myšou na daný riadok) ich priradenie potvrdíme kliknutím ľavým

tlačidlom myši a pokračujeme ďalej, až kým nepriradíme všetkých osem súradníc (Obrázok 53.).

Presnosť si môžeme skontrolovať v menu ANALYZE. Hodnota RMSE chyby by mala byť menšia ako

polovica rozmeru pixla. Zlé priradené body sa dajú deaktivovať dvojitým kliknutím myšou. Ak sú

všetky rámové značky priradené správne, okno opustíme tlačidlom QUIT.

Obrázok 53. Priradenie rámovej značky (vpravo hore) k súradnici č. 3. Vpravo hore je ukážka

rámovej značky, ktorá však musí byť priblížená na pixelovú veľkosť. Vľavo sa nachádza okno

X systému, v ktorom pracujeme s modulom i.ortho.photo v príkazovom riadku. Vpravo je

otvorené okno monitora, ktoré slúži na priradenie rámových značiek LMS.

6. Initialize exposure station parameters - v tomto kroku sa nastavujú parametre vonkajšej orientácie.

Please provide the following information:

+-----------------------------------------------------------------------------+

Initial Camera Exposure X-coordinate Meters: 0_____________

Initial Camera Exposure Y-coordinate Meters: 0_____________

Initial Camera Exposure Z-coordinate Meters: 0_____________

Initial Camera Omega (roll) degrees: 0_____________

Initial Camera Phi (pitch) degrees: 0_____________

Page 64: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

64

Initial Camera Kappa (yaw) degrees: 0_____________

Apriori standard deviation X-coordinate Meters: 0_____________

Apriori standard deviation Y-coordinate Meters: 0_____________

Apriori standard deviation Z-coordinate Meters: 0_____________

Apriori standard deviation Omega (roll) degrees: 0_____________

Apriori standard deviation Phi (pitch) degrees: 0_____________

Apriori standard deviation Kappa (yaw) degrees: 0_____________

Use these values at run time? (1=yes, 0=no) 0_

+-----------------------------------------------------------------------------+

AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC><ENTER> TO CONTINUE

(OR <Ctrl-C> TO CANCEL)

Tento krok nie je nevyhnutný pre priebeh ortorektifikácie a môžeme ho vynechať. Nastavujú sa tu

súradnice X, Y, Z kamery (resp. projekčného centra), uhly náklonu a pootočenia lietadla (φ, ω, κ)

a štandardné odchýlky.

7. Compute ortho-rectification parameters - v tomto kroku je potrebné nastaviť vonkajšiu orientáciu

snímky pomocou identických bodov na LMS a na georeferencovanej referenčnej mape, ktorá bola

spolu s DTM uložená v rámci súboru máp s názvom ortofotosnimka, v lokalite s názvom

ortorektifikacia. Aj v tomto kroku pracujeme v monitore (otvorí sa po zadaní daného kroku), kde si

najprv vyberieme LMS, ktorú chceme ortorektifikovať, kliknutím na príkaz PLOT CELL. V pravej

časti okna si dvojklikom vyberieme referenčnú mapu. V mape určíme umiestnenie lícovacích bodov

(GCP Ground Control Point). Nutné je vyberať stabilné body, pri ktorých môžeme vylúčiť ich posun.

Vyhnúť by sme sa mali pohyblivým prvkom, ako sú napr. vodné toky, stromy, strechy budov (veľký

polohový posun podmienený centrálnou projekciou, vhodnejšie je vyberať prízemné prvky budov),

atď. Striedavo vyberáme body na LMS a referenčnej mape. Ak máme vybranú identickú dvojicu

(jeden bod dvojice na snímke a jeden na referenčnej mape), potvrdíme ju kliknutiami pravým

tlačidlom myši Look ok? (Left: y / Right: n). Údaj o nadmorskej výške sa automatický prevezme

z DTM. Polohové chyby v jednotlivých lícovacích bodoch si môžeme overiť v menu ANALYZE. Body

s veľkou RMSE chybou môžeme odstrániť dvojklikom myši. Akceptovaná hodnota RMSE chyby by

nemala presahovať polovicu hodnoty cieľového rozlíšenia. Ak určíme dostatočný počet lícovacích

bodov (minimálne 6 rovnomerne rozmiestnených bodov, optimálne 12, resp. viac) s akceptovateľnou

RMSE chybou, okno opustíme príkazom QUIT.

8. Ortho-rectify imagery files - posledným krokom je samotná ortorektifikácia LMS. Po spustení okna

sa objaví hlásenie Rectify all images in the group? (y/n) [y]. Ak skupina obsahuje snímku s pásmami

RGB, pokračujeme výberom možnosti áno (y) a zadáme nový názov cieľovej ortofotosnímky (k

súčasnému názvu sa pridá prípona)

Enter an extension to be appended to rectified maps:

.ortho______________

AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC><ENTER> TO CONTINUE

(OR <Ctrl-C> TO CANCEL)

Po uvedení nového mena si môžeme vybrať či chceme vypočítať Compute local camera angle? (y/n)

[n] a možnosť prepísať existujúcu snímku v cieľovej lokalite Overwrite maps in target

location/mapset? (y/n) [n]. Následne nás modul vyzve k rozhodnutiu, či chceme ponechať nastavenie

pracovnej oblasti v cieľovej lokalite (možnosť 1), alebo chceme, aby sa rozsah pracovnej oblasti

prisbôsobil veľkosti LMS (možnosť 2):

Please select one of the following options

1. Use the current window in the target location,

2. Determine the smallest window which covers the image.

V ďalšom kroku si vyberieme jednu z ponúkaných interpolačných metód, ktorá sa použije pri tvorbe

ortofotosnímky:

Please select one of the following interpolation methods

1. nearest neighbor,

Page 65: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

65

2. bilinear,

3. bicubic,

4. bilinear with fallback,

5. bicubic with fallback.

Na záver si môžeme vybrať veľkosť alokovanej pamäte (v MB).

2.12 Pridávanie prvkov mapovej

kompozície Medzi ponúkané popisné prvky mapovej kompozície, ktoré môžeme do mapovej kompozície

pridávať v prostredí GRASS GIS, patrí grafická mierka, severka, legenda alebo text. Všetky prvky

môžeme pridať do mapovej kompozície prostredníctvom ikony Add map elements v Mapovom okne

(13. ikona zľava):

Add scale bar and north arrow – umožňuje pridať mierku a severku. Ukážka okna tohto

nástroja je na Obrázku 54. Prostredníctvom tlačidla Set options môžeme upraviť nastavenia

mapového prvku (farbu, formát, zobrazenie samostatných častí, atď.). Mapový prvok pridáme

po stlačení tlačidla OK. V prípade, ak chceme mapový prvok odobrať, odznačíme

zaškrtávacie pole nastavenia Show/hide scale and North arrow.

Obrázok 54. Hlavné okno nástroja Add scale bar and north arrow.

Add legend - umožňuje pridať legendu k rastrovej vrstve. Ukážka okna tohto nástroja je na

Obrázku 55.

Obrázok 55. Hlavné okno nástroja Add legend.

Tlačidlo Set options umožňuje nastaviť vlastnosti legendy.

Page 66: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

66

Add text layer – umožňuje vložiť textové pole (nadpis mapy, autorstvo, copyright, atď.).

Ukážka okna tohto nástroja je na Obrázku 56.

Obrázok 56. Okno nástroja Add text layer.

Text vložíme do poľa Enter text:. Pomocou nastavenia Rotation môžeme určiť sklon textu.

Prostredníctvom tlačidla Set font definujeme nastavenie fontu písma. Samotný text vložíme do

mapovej kompozície prostredníctvom tlačidla OK. Text sa zobrazí v pravom hornom rohu

mapového plátna. Jeho umiestnenie môžeme meniť ľavým tlačidlom myši po kliknutí na

umiestnenie textu a podržaním tlačidla.

2.13 Zobrazenie vrstiev prostredníctvom

perspektívnej vizualizácie (modul nviz) Prostredie GRASS GIS v niektorých aspektoch vizualizácie geografických údajov, predovšetkým

v schopnostiach ich kartografickej reprezentácie, zaostáva za schopnosťami ostatných GIS platforiem.

Výnimkou je modul pre zobrazovanie grafických vrstiev, v kvázi 3D priestore, nviz. Tento modul

v dobe jeho implementácie do GRASS GIS svojimi vlastnosťami a špecifickými nastaveniami

predbehol schopnosti vizualizačných nástrojov niektorých komerčných GIS prostredí. V dnešnej dobe

však už tieto schopnosti nadobudla väčšina štandardných vizualizačných nástrojov. Modul nviz dokáže

trojrozmerne zobraziť rastrové aj vektorové vrstvy, ktoré boli pôvodne generované ako 2D vrstvy.

Modul je možné aktivovať v Hlavnom okne GRASS GIS (File / NVIZ (requires Tcl/Tk) [nviz]).

Po aktivovaní modulu sa na monitore objaví dialógové okno zobrazené na Obrázku 57.

Page 67: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

67

Obrázok 57. Ukážka komunikačného okna po spustení modulu nviz.

V rámci záložky Raster hlavného okna tohto modulu môžeme nastaviť nasledujúce parametre:

Name of raster map(s) for Elevation – názov vstupnej rastrovej vrstvy povrchu s

hodnotami atribútov, ktoré v rámci zobrazenia povrchu budú určovať jeho tretí

rozmer,

Name of raster map(s) for Color – názov vstupnej rastrovej vrstvy s hodnotami

atribútov, ktoré budú v kompozícii určovať základnú farebnosť povrchu,

Name of existing 3D raster map – názov existujúcej 3D vrstvy.

Úvodné okno modulu ponúka omnoho širšiu škálu nastavení, ale pre pochopenie jeho fungovania

nám postačia tri vyššie uvedené nastavenia. Po zvolení príslušných rastrových vrstiev spustíme

zobrazovacie okno modulu prostredníctvom tlačidla Run.

Grafické prostredie modulu nviz bolo programované v jazyku Tcl/Tk. Ukážka zobrazovacieho

okna modulu nviz je na Obrázku 58.

Page 68: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

68

Obrázok 58. Zobrazovacie okna modulu nviz. V rámci hornej lišty okna sa nachádza základné menu

okna, v ľavej (šedej) časti okna sa nachádza ponuka možností nastavenia 3D pohľadu a v pravej

(bielej) časti sa nachádza jeho zobrazovacie plátno.

Existuje niekoľko možností vytvorenia pohľadu (View method):

eye - pozícia pozorovateľa sa mení. Jeho pohyb umožňuje biely štvorec s uvedenými

svetovými stranami a vektorom smerujúcim na stred. Smer vektora reprezentuje smer pohľadu

a veľkosť vektora vzdialenosť od pozorovaného objektu (grafických vrstiev). Parametre

vektora meníme jeho uchopením pomocou myši. Ďalšími nstaviteľnými parametrami pohľadu

sú:

height - výška pohľadu,

z-exag - veľkosť výškovej amplitúdy medzi najvyšším a najnižším bodom

zobrazovaného povrchu,

perspective - nastavenie zorného poľa pozorovateľa,

twist - rotácia objektu okolo horizontálnej osi.

center - pozícia pozorovateľa sa nemení. Presuny zobrazovanej kompozície zabezpečuje biely

štvorec s nitkovým krížom. Ďalšími nastaviteľnými parametrami pohľadu, podobne ako

v predchádzajúcom prípade, sú:

height - výška pohľadu,

z-exag - veľkosť výškovej amplitúdy medzi najvyšším a najnižším bodom

zobrazovaného povrchu,

perspective - nastavenie zorného poľa pozorovateľa,

twist - rotácia objektu okolo horizontálnej osi.

Page 69: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

69

fly basic /simple /orbit - nástroje na simuláciu preletov nad zobrazovaným povrchom.

Simulácia preletu je založená na využití možnosti dynamickej zmeny pozície pozorovateľa a

uhla jeho pohľadu.

Nastavený pohľad je možné exportovať v podobe vytvorenia rastrového obrázku pomocou

modulu Save image as ... (File / Save image as ...), v ktorom si môžeme zvoliť jeden z troch

ponúkaných formátov:

PPM image,

TIFF image,

Maximum Resolution PPM.

Po zvolení výstupného formátu a jeho potvrdení, v nasledujúcom okne, zadáme do jeho horného poľa

názov výstupného rastra a v hierarchickej štruktúre aresárov na disku, zobrazenej v dvoch nižšie

umiestnených poliach, definujeme miesto uloženia výstupného rastra. Samotný export realizujeme

pomocou tlačidla Accept.

Page 70: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

70

3. Úlohy a cvičenia

Page 71: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

71

3.0 Úvodné slovo V prechádzajúcej časti sme sa zamerali najmä na popis základnej funkcionality prostredia

GRASS GIS a na popis funkcie vybraných modulov, ktoré sa využívajú najmä pre potreby

modelovania vo fyzickej geografii. Tento popis nemusí byť dostatočný pre začínajúceho používateľa.

Aj z vyššie uvedeného dôvodu považujeme za nevyhnutné pridať k teoretickej časti príklady riešenia

konkrétnych geografických úloh. Tieto úlohy sú vybrané tak, aby umožnili praktické precvičenie, čo

najväčšieho množstva operácií v prostredí GRASS GIS a zároveň ukázali využiteľnosť väčšiny

modulov popísaných v kapitole 2. „Analytické nástroje“ pri ich riešení. Príklady sú prezentované

prostredníctvom grafického používateľského rozhrania GUI wxPython, ale taktiež prostredníctvom

príkazového riadku (Command console). Cieľom je poskytnúť rukolapný návod pre začínajúceho

používateľa, ako aj načrtnúť možnosti samotného systému a tak podporiť snahu používateľov

vzdelávať sa naďalej v prostredí GRASS GIS.

Príklady sú popísané tak, aby i začínajúci používateľ GRASS GIS mohol začať s riešením

ktoréhokoľvek príkladu, samozrerjme ak v odstavci príkladu s nadpisom Podklady: nie je uvedené

inak. Napriek tomu odporúčame začať prvým príkladom.

Page 72: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

72

3.1 Cvičenie 1. Zadanie:

Do GRASS GIS importujte bodovú vrstvu miest Slovenskej republiky, polygónovú vrstvu hraníc

krajov Slovenskej republiky a líniovú vrstvu hlavných riek Slovenskej republiky. Všetky vyššie

uvedené vrstvy sú vo formáte ESRI shapefile. Vytvorte jednoduchú mapovú kompozíciu a exportujte

ju do externého rastrového obrazového formátu.

Podklady:

bodová vrstva miest Slovenskej republiky vo formáte ESRI shapefile –

cvicenie_1/vector/mesta.shp (súradnicový systém S-JTSK)

líniová vrstva riek Slovenskej republiky vo formáte ESRI shapefile –

cvicenie_1/vector/rieky.shp (súradnicový systém S-JTSK)

polygónová vrstva krajov Slovenskej republiky vo formáte ESRI shapefile –

cvicenie_1/vector/kraje.shp (súradnicový systém S-JTSK)

Postup:

1. Nastavenie pracovného prostredia GRASS GIS.

2. Import bodovej vrstvy miest Slovenskej republiky.

3. Import líniovej vrstvy riek Slovenskej republiky.

4. Import polygónovej vrstvy hraníc krajov Slovenskej republiky.

5. Určenie správneho poradia naloženia vrstiev a farebnosti.

6. Vloženie mapových prvkov.

7. Export kompozície do rastrového obrazového formátu.

Riešenie:

1. V prípade, že lokalitu, ktorú nazveme Slovensko, ešte nemáme vytvorenú podľa postupu

niektorého z nasledujúcich príkladov, musíme si ju vytvoriť. Na vytvorenie lokality

v Úvodnom okne GRASS GIS použijeme tlačidlo Location wizard. Po jeho aktivovaní

začneme definovaním umiestnenia priestorovej databázy GIS Data Directory na disku. V

našom prípade túto databázu chceme umiestniť na disk C, do priečinku grass_base. Do poľa

GIS Data Directory zadáme cestu k priečinku C:\grass_base. V riadku Project Location:

uvedieme názov Slovensko. Pokračujeme tlačidlom Ďalej >. V okne, ktoré sa nám zobrazí po

výbere spôsobu definovania súradnicových referenčných systémov pomocou EPSG kódu

(select EPSG code of spatial reference system), zvolíme súradnicový systém S-JTSK/Krovak

s kódom EPSG:5513. Pokračujeme ďalej. Ak na záverečnú otázku „Do you want to set default

region extents and resolution now?“ odpovieme, nie, otvorí sa opäť Úvodné okno GRASS

GIS. Následne si v ponúknutom zozname Project location (projection/coordinate system)

vyberieme novovytvorenú lokalitu. Nový súbor máp s názvom cvicenie_1 vytvoríme po

aktivovaní tlačidla Create mapset. GRASS GIS následne spustíme pomocou tlačidla Start

GRASS. Ak lokalitu Slovensko už máme vytvorenú podľa postupu niektorého z nasledujúcich

príkladov, v Úvodnom okne GRASS GIS v GIS Data Directory nalistujeme cestu

C:/grass_base a v ponúknutom zozname Project location (projection / coordinate system)

označíme lokalitu Slovensko. Ďalej pokračujeme vytvorením súbotu máp cvicenie_1.

Prostredie GRASS GIS s nastavenou vybranou lokalitou a označeným súborom máp otvoríme

tlačidlom Start GRASS. Rozsah pracovnej oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev nie je nutné

v tomto príklade nastavovať, preto tento krok vynecháme.

2. V hlavnom okne otvoríme modul v.in.ogr (File / Import vector / Common import formats

[v.in.ogr]). Tu v nastavení Source type vyberieme možnosť File. V ponuke Format necháme

prednastavené ESRI shapefile a prostredníctvom tlačidla Browse vyberieme umiestnenie

Page 73: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

73

externého súboru s názvom mesta.shp. Keďže externé údaje sú vytvorené v referenčnom

súradnicovom systéme S-JTSK, nemusíme nutne označiť možnosť Override projection (use

location’s projection). Modul spustíme prostredníctvom tlačidla Import.

3. Postup z kroku 2. opakujem aj so súborom rieky.shp.

4. Postup z kroku 2. opakujem aj so súborom kraj.shp.

5. Poradie vrstiev musíme nastaviť tak, aby bolo možné vidieť všetky importované vrstvy.

Musíme si dať pozor hlavne na to, aby vektorová vrstva s plošnými objektmi nezakrývala

vrstvy s bodovými a líniovými objektmi. Poradie vrstiev môžeme meniť ručným presúvaním

vrstiev (drag & drop) v záložke Map layers Hlavného okna. Farebnosť vrstiev nastavíme v tej

istej záložke. Pravým kliknutím na označenie vektorovej vrstvy otvoríme jej kontextové

menu. Z ponuky vyberieme položku Properties, ktorá otvorí okno nastavenia vrstvy. V

jej záložke Colors môžeme pomocou vstupného poľa Feature color zvoliť nastavenie farby

obrysu objektov vrstvy a pomocou vstupného poľa Area fill color nastavenie farby výplne

objektov vrstvy. Ak chceme nastaviť veľkosť symbolu pre bodové objekty, využijeme záložku

Symbols. Kvôli priatelnejšiemu zobrazeniu bodových objektov vektorovej vrstvy s názvom

mesta môžeme v ponuke vstupného poľa Point and centroid symbol vybrať symbol

extra/Alpha_flag a vo vstupnom poli Symbol size zväčšiť preddefinovanú hodnotu na 9.

6. V Mapovom okne aktivujeme 13. ikonu zľava, umiestnenú na hornej lište okna, ktorá nám

umožní do vytvorenej mapovej kompozície pridať severku a grafickú mierku.

7. Vytvorenú mapovú kompozíciu exportujeme prostredníctvom štrnástej ikony. Po otvorení

okna Set image size zadefinujeme rozlíšenie výstupného obrázku. Následne v ďalšom

otvorenom okne zadefinujeme aj formát a umiestnenie exportovaného súboru na disku

počítača.

3.2 Cvičenie 2. Zadanie:

Do GRASS GIS importujte vrstvu oddeleného textu (CSV, XYZ), ktorá predstavuje sieť vybraných

klimatologických staníc na území Slovenskej republiky a rastrovú vrstvu nadmorskej výšky (DTM) vo

formáte ESRI ASCII. Rastrovú vrstvu reklasifikujte po 250 výškových metroch. Vytvorte mapovú

kompozíciu.

Podklady:

DTM v rastrovom formáte ESRI ASCII – cvicenie_2/raster/dtm.txt (súradnicový systém S-

JTSK)

vrstva klimatologických staníc vo formáte CSV (oddelený tabulátormi) –

cvicenie_2/vector/stanice.txt (súradnicový systém S-JTSK)

Postup:

1. Nastavenie pracovného prostredia GRASS GIS.

2. Import vektorovej vrstvy klimatologických staníc.

3. Import DTM v rastrovom formáte.

4. Reklasifikácia DTM po 250 metroch.

5. Tvorba mapovej kompozície a jej export.

Riešenie:

1. V prípade, že lokalitu, ktorú nazveme Slovensko, ešte nemáme vytvorenú podľa postupu

predchádzajúceho alebo niektorého z nasledujúcich príkladov, musíme si ju vytvoriť. Na

vytvorenie lokality v Úvodnom okne GRASS GIS použijeme tlačidlo Location wizard. Po

jeho aktivovaní začneme definovaním umiestnenia priestorovej databázy GIS Data Directory

Page 74: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

74

na disku. V našom prípade túto databázu chceme umiestniť na disk C do priečinku

grass_base. Do poľa GIS Data Directory zadáme cestu k priečinku C:\grass_base. V riadku

Project Location: uvedieme názov Slovensko. Pokračujeme tlačidlom Ďalej >. V okne, ktoré

sa nám zobrazí po výbere spôsobu definovania súradnicových referenčných systémov

pomocou EPSG kódu (select EPSG code of spatial reference system), zvolíme súradnicový

systém S-JTSK/Krovak s kódom EPSG:5513. Pokračujeme ďalej. Ak na záverečnú otázku

„Do you want to set default region extents and resolution now?“ odpovieme, nie, otvorí sa

opäť Úvodné okno GRASS GIS. Následne si v ponúknutom zozname Project location

(projection/coordinate system) vyberieme novovytvorenú lokalitu. Nový mapset s názvom

cvicenie_2 vytvoríme po aktivovaní tlačidla Create mapset. GRASS GIS následne spustíme

pomocou tlačidla Start GRASS. Ak lokalitu Slovensko už máme vytvorenú podľa postupu

predchádzajúceho alebo niektorého z nasledujúcich príkladov, v Úvodnom okne GRASS GIS

v GIS Data Directory nalistujeme cestu C:/grass_base a v ponúknutom zozname Project

location (projection / coordinate system) označíme lokalitu Slovensko. Ďalej pokračujeme

vytvorením mapsetu cvicenie_2. Prostredie GRASS GIS s nastavenou vybranou lokalitou a

označeným mapsetom otvoríme tlačidlom Start GRASS.

2. V Hlavnom okne GRASS GIS aktivujeme modul v.in.ascii (File / Import vector data / ASCII

points / GRASS ASCII vector import [v.in.ascii]). V záložke Required prostredníctvom tlačidla

Browse nalistujeme umiestnenie súboru s klimatologickými stanicami s názvom stanice.txt.

Vo vstupnom poli Name of output vector map definujeme názov výstupnej vektorovej vrstvy

v GRASS GIS, napr. tiež stanice. V záložke Input format v položke Field separator

definujeme znak, ktorý oddeľuje jednotlivé stĺpce textu vo vstupnom textovom súbore (v

prípade súboru, ktorý máme k dispozícii to bude tabulátor, ktorý má označenie \t). V záložke

Points v položke Number of header lines to skip at top of input file (points mode): vložením

hodnoty 1 do jej vstupného poľa definujeme počet riadkov hlavičky textu. V tej istej záložke

v položkách Number of column used as x coordinate (points mode): a Number of column used

as y coordinate (points mode): definujeme poradové čísla stĺpcov textu, ktoré reprezentujú X-

ovú a Y-ovú súradnicu. Konkrétne pôjde v poradí o hodnotu 2 a 3. Modul spustíme

prostredníctvom tlačidla Run.

3. Rastrový súbor s názvom dtm.txt vo formáte ESRI ASCII importujeme prostredníctvom

modulu r.in.arc (File / Import raster data / ESRI ASCII grid import [r.in.arc]). V záložke

Required prostredníctvom tlačidla Browse nalistujeme umiestnenie rastrovej vrstvy na disku

počítača. Pomocou nastavenia Name for output raster map definujeme názov rastrovej vrstvy

po jej importe do GRASS GIS, v našom prípade dtm. Modul spustíme tlačidlom Run.

4. Importovanú rastrovú vrstvu reklasifikujeme prostredníctvom modulu r.reclass (Raster /

Change category values and labels / Reclassify [r.reclass]). V záložke Required okna tohto

modulu pomocou rolovacieho menu položky Raster map to be reclassified vyberieme

z ponuky názov rastrovej vrstvy, ktorú chceme reklasifikovať, v našom prípade dtm. Do

riadku položky Name for output raster map napíšeme názov novej reklasifikovanej vrstvy,

napr. dtm_r. V záložke Optional v poli s názvom or enter values interactively definujeme

pravidlá reklasifikácie (podkapitola 2.5 „Reklasifikácia rastrových vrstiev“). Na základe

zadania tohto príkladu to budú nasledujúce riadky textu:

0 thru 250 = 250

251 thru 500 = 500

501 thru 750 = 750

751 thru 1000 = 1000

1001 thru 1250 = 1250

1251 thru 1500 = 1500

1501 thru 1750 = 1750

1751 thru 2000 = 2000

2001 thru 2250 = 2250

2251 thru 2500 = 2500

2501 thru 2750 = 2750

2751 thru 3000 = 3000

Page 75: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

75

5. Výslednú mapovú kompozíciu vytvoríme na základe postupu, ktorý je uvedený v príklade 1.,

krok 5. a 6.

3.3 Cvičenie 3. Zadanie:

Do prostredia GRASS GIS importujte vrstvu s hodnotami nadmorských výšok (kóty) a areál

reprezentujúci záujmové územie vo formáte ESRI shape. Vytvorte rastrový DTM záujmového územia.

Výsledný DTM exportujte do formátu ESRI ASCII.

Podklady:

vrstva bodov s nadmorskými výškami (kóty) vo formáte ESRI shapefile –

cvicenie_3/vector/koty.shp (súradnicový systém S-JTSK)

vrstva s plygónom záujmovej oblasti vo formáte ESRI shapefile –

cvicenie_3/vector/maska.shp (súradnicový systém S-JTSK)

Postup:

1. Nastavenie pracovného prostredia GRASS GIS.

2. Import vektorovej vrstvy výškového bodového poľa.

3. Import vektorovej vrstvy záujmovej oblasti.

4. Natavenie rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenia rastrových vrstiev.

5. Vytvorenie masky.

6. Interpolácia.

7. Export interpolovaných (rastrových) vrstiev.

Riešenie:

1. V prípade, že lokalitu, ktorú nazveme Slovensko, ešte nemáme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, musíme si ju vytvoriť. Na

vytvorenie lokality v Úvodnom okne GRASS GIS použijeme tlačidlo Location wizard. Po

jeho aktivovaní začneme definovaním umiestnenia priestorovej databázy GIS Data Directory

na disku. V našom prípade túto databázu chceme umiestniť na disk C do priečinku

grass_base. Do poľa GIS Data Directory zadáme cestu k priečinku C:\grass_base. V riadku

Project Location: uvedieme názov Slovensko. Pokračujeme tlačidlom Ďalej >. V okne, ktoré

sa nám zobrazí po výbere spôsobu definovania súradnicových referenčných systémov

pomocou EPSG kódu (select EPSG code of spatial reference system), zvolíme súradnicový

systém S-JTSK/Krovak s kódom EPSG:5513. Pokračujeme ďalej. Ak na záverečnú otázku

„Do you want to set default region extents and resolution now?“ odpovieme, nie, otvorí sa

opäť Úvodné okno GRASS GIS. Následne si v ponúknutom zozname Project location

(projection/coordinate system) vyberieme novovytvorenú lokalitu. Nový mapset s názvom

cvicenie_3 vytvoríme po aktivovaní tlačidla Create mapset. GRASS GIS následne spustíme

pomocou tlačidla Start GRASS. Ak lokalitu Slovensko už máme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, v Úvodnom okne GRASS GIS

v GIS Data Directory nalistujeme cestu C:/grass_base a v ponúknutom zozname Project

location (projection / coordinate system) označíme lokalitu Slovensko. Ďalej pokračujeme

vytvorením mapsetu cvicenie_3. Prostredie GRASS GIS s nastavenou vybranou lokalitou a

označeným mapsetom otvoríme tlačidlom Start GRASS.

2. V Hlavnom okne GRASS GIS aktivujeme modul v.in.ogr (File / Import vector data / Common

import formats [v.in.ogr]). V okne tohto modulu, v nastavení Source type, zaškrtneme

možnosť File. V ponuke Format necháme prednastavené ESRI shapefile a prostredníctvom

Page 76: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

76

tlačidla Browse vyberieme umiestnenie súboru koty.shp na disku počítača. Modul spustíme

prostredníctvom tlačidla Import.

3. Postup opakujem aj so súborom maska.shp.

4. Nastavenie rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenia rastrových vrstiev uskutočníme pomocou

modulu g.region (Settings / Region / Set region [g.region]). V záložke Existing tohto modulu

nastavíme rozsah, ktorý zodpovedá rozsahu záujmovej oblasti. Pomocou rolovacieho menu

nastavenia Set region to match this vector map nalistujeme vektorovú vrstvu maska.

Rozlíšenie rastrových vrstiev definujeme v záložke Resolution, kde v nastavení Grid

resolution 2D zadáme hodnotu 2. Toto nastavenie reprezentuje rozlíšenie 2 x 2 m (veľkosť

bunky rastrovej vrstvy). Modul spustíme pomocou tlačidla Run.

5. Nasadenie masky na mapové plátno nám v rámci pracovnej oblasti zabezpečí zobrazovanie

údajov len v rámci výseku určenom vektorovou vrstvou. Údaje ležiace mimo výseku sa

nebudú na mapovom plátne zobrazovať. Na vytvorenie masky využijeme importovanú

vektorovú vrstvu s názvom maska. Keďže maska sa dá nasadiť len v podobe rastrovej vrstvy,

musíme importovanú vektorovú vrstvu polygon konvertovať do rastrového formátu. Na túto

konverziu využijeme modul v.to.rast (File / Map type conversions / Vector to raster

[v.to.rast]). V záložke Required pomocou rolovacieho menu položky Name of input vector

map: nalistujeme názov vektorovej vrstvy, ktorú chceme konvertovať. V našom prípade je to

vektorová vrstva s názvom maska. Názov výstupnej rastrovej vrstvy definujeme v nastavení

Name of output raster map:, kde napr. zadáme názov maska. Ak v položke Source of raster

values: ponecháme nastavený reťazec attr, musíme v záložke Attributes, v nastavení Name of

column for ‘atr’ parameter (date type must by numeric):, definovať názov stĺpca v tabuľke

atribútov vektorového súboru, ktorý obsahuje hodnoty, ktoré nadobudnú bunky budúceho

rastra. V našom prípade to bude atribút Id. Ide o identifikátor, ktorý určuje jedinečnosť

geografického objektu (podkapitola 1.6 „Základné operácie s grafickými vrsrvami“). Keďže k

areálu záujmovej oblasti vo vektorovej vrstve s názvom maska je priradený identifikátor Id

s hodnotou 1, všetky bunky generovanej rastrovej vrstvy, ležiace vo vnútri záujmovej oblasti,

nadobudnú túto hodnotu a bunky, ležiace mimo záujmovej oblasti, nebudú mať definovanú

hodnotu (empty, null). Modul spustíme tlačidlom Run. Vytvorenú rastrovú vrstvu s názvom

maska teraz môžeme použiť ako masku pre všetky grafické vrstvy. Umožní nám to modul

r.mask (Raster / Mask [r.mask]). V záložke Create tohto modulu pomocou nastavenia Raster

map to use as MASK: definujeme rastrovú vrstvu, ktorá bude použitá ako maska. V nastavení

Category values to use for MASK format: 1 2 3 thru 7 *): môžeme ponechať prednastavený

znak nezadefinovanej exaktnej hodnoty “*“ alebo vložiť znak “1“. Modul spustíme tlačidlom

Run.

6. Pre interpoláciu využijeme modul v.surf.rst (Raster / Interpolate surfaces / Regularized spline

tesion [v.surf.rst]). Pomocou rolovacieho menu záložky Required nalistujeme názov vstupnej

vektorovej vrstvy koty a v záložke Outputs, v nastavení Output surface raster map

(elevation):, definujeme názov výslednej rastrovej vrstvy, v našom prípade dtm. V záložke

Parameters prostredníctvom nastavenia Name of the attribute column with values to be used

for approximation definujeme názov stĺpca atribútov bodovej vrstvy, ktoré chceme použiť pri

interpolácii. V našom prípade to bude z. Ostatné nastavenia necháme predvolené. V prípade,

že chceme zmeniť vlastnosti interpolovaného povrchu, urobíme tak prostredníctvom ostatných

nastavení v záložke Parameters (podkapitola 2.1 „Interpolácia prostredníctvom modulu

v.surf.rst“). Modul spustíme pomocou tlačidla Run.

7. Na export rastrovej vrstvy do formátu ESRI ASCII využijeme modul r.out.arc (File / Export

raster map / ESRI ASCII grid export [r.out.arc]). V záložke Required pomocou rolovacieho

menu nastavenia Name of input raster map nalistujeme názov rastrovej vrstvy, ktorú chceme

exportovať, v našom prípade dtm. Miesto uloženia výstupného súboru definujeme

prostredníctvom tlačidla Browse. Pri názve výstupného súboru netreba zabudnúť na príponu

.txt alebo .asc. Modul spustíme prostredníctvom tlačidla Run.

Poznámka:

Ak by sme chceli DTM vytvorený v GRASS GIS použiť ako vstup v podobe pravidelného

bodového poľa použiteľného pre vytvorenie *.grd súboru v programe SurferTM

, môžeme v kroku

Page 77: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

77

7. použiť modul r.out.xyz (File / Export raster map / ASCII x,y,z points export [r.out.xyz]). Tento

modul vytvorí zoznam súradníc v tvare X, Y, Z oddelených zadefinovaným znakom a uloží ho

v textovom ASCII formáte. V záložke Required pomocou rolovacieho menu nastavenia Name of

input raster map nalistujeme názov rastrovej vrstvy, ktorú chceme exportovať. Miesto uloženia

výstupného súboru definujeme prostredníctvom tlačidla Browse, v záložke Optional. Za názvom

výstupného súboru napíšeme príponu .dat. V záložke Optional je ešte potrebné v riadku Field

separator: nahradiť preddefinovaný oddelovač v podobe zvislej čiary “|“ prázdnym znakom, resp.

medzerou.

3.4 Cvičenie 4. Zadanie:

Z DTM v rastrovom formáte vypočítajte morfometrické chrakteristiky sklonu a orientácie georeliéfu,

normálovej krivosti georeliéfu v smere dotyčnice k spádnici a v smere dotyčnice k vrstevnici a

vertikálnej členitosti georeliéfu (pre rádius 10m). Následne prostredníctvom charakteristík normálovej

krivosti v smere dotyčnice k spádnici a normálovej krivosti v smere dotyčnice k vrstevnici vytvorte

vrstvu celkových foriem georeliéfu.

Podklady:

DTM v rastrovom formáte ESRI ASCII – cvicenie_4/raster/dtm.txt (súradnicový systém S-

JTSK)

Postup:

1. Nastavenie pracovného prostredia GRASS GIS.

2. Import DTM v rastrovom formáte.

3. Nastavenie rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenia rastrových vrstiev.

4. Výpočet morfometrických charakteristík sklonu, orientácie, normálovej krivosti v smere

dotyčnice k spádnici a normálovej krivosti v smere dotyčnice k vrstevnici.

5. Vytvorenie rastrových vrstiev s údajmi o rozsahu hodnôt (rozdiel medzi maximálnou a

minimálnou hodnotou) nadmorskej výšky v okruhu 10 m prostredníctvom nástrojov fokálnej

štatistiky (plávajúceho okna).

6. Vytvorenie vrstvy celkových foriem georeliéfu.

Riešenie:

1. V prípade, že lokalitu, ktorú nazveme Slovensko, ešte nemáme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, musíme si ju vytvoriť. Na

vytvorenie lokality v Úvodnom okne GRASS GIS použijeme tlačidlo Location wizard. Po

jeho aktivovaní začneme definovaním umiestnenia priestorovej databázy GIS Data Directory

na disku. V našom prípade túto databázu chceme umiestniť na disk C do priečinku

grass_base. Do poľa GIS Data Directory zadáme cestu k priečinku C:\grass_base. V riadku

Project Location: uvedieme názov Slovensko. Pokračujeme tlačidlom Ďalej >. V okne, ktoré

sa nám zobrazí po výbere spôsobu definovania súradnicových referenčných systémov

pomocou EPSG kódu (select EPSG code of spatial reference system), zvolíme súradnicový

systém S-JTSK/Krovak s kódom EPSG:5513. Pokračujeme ďalej. Ak na záverečnú otázku

„Do you want to set default region extents and resolution now?“ odpovieme, nie, otvorí sa

opäť Úvodné okno GRASS GIS. Následne si v ponúknutom zozname Project location

(projection/coordinate system) vyberieme novovytvorenú lokalitu. Nový mapset s názvom

cvicenie_4 vytvoríme po aktivovaní tlačidla Create mapset. GRASS GIS následne spustíme

pomocou tlačidla Start GRASS. Ak lokalitu Slovensko už máme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, v Úvodnom okne GRASS GIS

Page 78: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

78

v GIS Data Directory nalistujeme cestu C:/grass_base a v ponúknutom zozname Project

location (projection / coordinate system) označíme lokalitu Slovensko. Ďalej pokračujeme

vytvorením mapsetu cvicenie_4. Prostredie GRASS GIS s nastavenou vybranou lokalitou a

označeným mapsetom otvoríme tlačidlom Start GRASS.

2. Import rastrovej vrstvy vo formáte ESRI ASCII uskutočníme pomocou modulu r.in.arc (File /

Import raster data / ESRI ASCII grid import [r.in.arc]). V záložke Required prostredníctvom

tlačidla Browse nájdeme umiestnenie súboru, ktorý chceme importovať na disku počítača.

V nastavení Name for output raster map: definujeme názov výstupnej rastrovej vrstvy, napr.

dtm.

3. Nastavenie rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenia rastrových vrstiev uskutočníme pomocou

modulu g.region (Settings / Region / Set region [g.region]). V záložke Existing definujeme

rozsah, ktorý zodpovedá rozsahu importovaného rastra, ak pomocou rolovacieho menu

vstupného poľa [multiple] Set region to match this raster map: nalistujeme názov

importovanej rastrovej vrstvy dtm. Rozlíšenie rastrových vrstiev definujeme v záložke

Resolution, kde v nastavení Grid resolution 2D zadáme hodnotu 2. Toto nastavenie

reprezentuje rozlíšenie 2 x 2 m (veľkosť bunky rastrovej vrstvy). Modul spustíme pomocou

tlačidla Run.

4. Základné morfometrické charakteristiky počítame prostredníctvom modulu r.slope.aspect

(Raster / Terrain analysis / Slope and aspect [r.slope.aspect]). V záložke Required

nalistujeme názov rastrovej vrstvy s DTM. V našom prípade je to dtm. V záložke Outputs

definujeme názvy výstupných vrstiev. Pre sklon georeliéfu v položke Name for output slope

raster map, v našom prípade slope, pre orientáciu georeliéfu v položke Name for output aspect

raster map, v našom prípade aspect, pre normálovú krivosť v smere dotyčnice k spádnici

v položke Name for output profil curvature raster map, v našom prípade profil, a pre

normálovú krivosť v smere dotyčnice k vrstevnici v položke Name for tangential curvature

slope raster map, v našom prípade tangential. Modul spustíme prostredníctvom tlačidla Run.

5. Fokálna štatistika (metóda plávajúceho okna) nám umožňuje nájsť rozsah hodnôt (rozdiel

maximálnej a minimálnej hodnoty) nadmorskej výšky v definovanom okolí pre každú bunku

v rámci rastra. Pre tento zámer sa v prostredí GRASS GIS využíva modul r.neighbors, ktorý je

umiestnený v Raster/Neighborhood analysis/Moving window [r.neighbors]. V záložke

Required definujeme Name of input raster map (v našom prípade dtm) a Name for output

raster map (v našom prípade dtm_range). V záložke Neighborhood v nastavení Neighborhood

operation definujeme druh operácie, ktorá sa bude vykonávať v rámci plávajúceho okna.

V našom prípade chceme určiť rozsah hodnôt, preto definujeme range. V nastavení

Neighborhood size definujeme veľkosť plávajúceho okna v pixloch. Keďže potrebujeme

vyhľadávacie okolie 10 metrov (5 pixlov s hranou 2 m), hodnotu zmeníme na 5. Modul

spustíme tlačidlom Run.

6. Celkové formy georeliéfu sú dané kombináciou konvexných a konkávnych foriem georeliéfu

určených znamienkom hodnôt normálovej krivosti v smere dotyčnice k spádnici a normálovej

krivosti v smere dotyčnice k vrstevnici. Na ich výpočet využijeme mapovú kalkulačku

r.mapcalc (Raster / Raster map calculator [r.mapcalc]). V nej do poľa Expression zadáme

výraz:

if( ( profil@cvicenie_4 > 0 ) & ( tangential@cvicenie_4 > 0 ) , 1 , ( if ( ( profil@cvicenie_4 >0 ) & (

tangential@cvicenie_4 < 0 ) , 2 , ( if ( ( profil@cvicenie_4 < 0 ) & ( tangential@cvicenie_4 > 0 ) , 3 ,(

if ( ( profil@cvicenie_4 < 0) & ( tangential@cvicenie_4 < 0 ) , 4 , 0 ) ) ) ) ) ) )

Ide o 4-násobnú podmienku:

o ak je hodnota normálovej krivosti v smere dotyčnice k spádnici a hodnota normálovej

krivosti v smere dotyčnice k vrstevnici kladná, výsledný raster nadobúda hodnotu 1 –

konvex-konvexná forma XX,

o ak je hodnota normálovej krivosti v smere dotyčnice k spádnici kladná a hodnota

normálovej krivosti v smere dotyčnice k vrstevnici záporná, výsledný raster nadobúda

hodnotu 2 – konvex-konkávna forma XK,

o ak je hodnota normálovej krivosti v smere dotyčnice k spádnici záporná a hodnota

normálovej krivosti v smere dotyčnice k vrstevnici kladná, výsledný raster nadobúda

hodnotu 3 – konkáv-konvexná forma KX,

Page 79: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

79

o ak je hodnota normálovej krivosti v smere dotyčnice k spádnici a hodnota normálovej

krivosti v smere dotyčnice k vrstevnici záporná, výsledný raster nadobúda hodnotu 4

– konkáv-konkávna forma KK.

Pomocou tohto výrazu vypočítaná rastrová vrstva bude reprezentovať celkové formy

georeliéfu.

3.5 Cvičenie 5. Zadanie:

Určte dĺžku oslnenia pre rôzne kombinácie sklonov z intervalu < 0º; 40º > a orientácie georeliéfu

počas letného slnovratu pre 48º severnej zemepisnej šírky.

Postup a, (Ak chceme zistiť numerické hodnoty dĺžky oslnenia pre vyplnenie tabuľky vybraných

kombinácií sklonov z intervalu < 0º; 40º > a orientácií):

1. Určenie poradového čísla dňa letného slnovratu.

2. Vytvorenie rastrových máp zemepisnej šírky a zemepisnej dĺžky.

3. Výpočet hodnôt dĺžky oslnenia pre zvolené kombinácie sklonu a orientácie.

Postup b, (Ak chceme vytvoriť mapu možných kombinácií sklonov z intervalu (0º, 40º) a

orientácií):

1. Určenie poradového čísla dňa letného slnovratu (pozri krok 1 postupu príkladu 5a).

2. Vytvorenie matematického modelu elevácie s požadovanými hodnotami sklonov a

orientácií.

3. Výpočet morfometrických charakteristík sklonu a orientácie.

4. Výpočet hodnôt dĺžky oslnenia.

5. Zobrazenie rastrovej vrsty dĺžky oslnenia.

Riešenie a,:

1. V prípade modelovania distribúcie slnečného žiarenia je nevyhnutné, aby pracovná lokalita

mala definované kartografické zobrazenie. Túto podmienku spĺňa lokalita Slovensko, ktorú

používame vo všetkých príkladoch. Ak túto lokalitu ešte nemáme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, musíme si ju vytvoriť. Na

vytvorenie lokality v Úvodnom okne GRASS GIS použijeme tlačidlo Location wizard. Po

jeho aktivovaní začneme definovaním umiestnenia priestorovej databázy GIS Data Directory

na disku. V našom prípade túto databázu chceme umiestniť na disk C do priečinku

grass_base. Do poľa GIS Data Directory zadáme cestu k priečinku C:\grass_base. V riadku

Project Location: uvedieme názov Slovensko. Pokračujeme tlačidlom Ďalej >. V okne, ktoré

sa nám zobrazí po výbere spôsobu definovania súradnicových referenčných systémov

pomocou EPSG kódu (select EPSG code of spatial reference system), zvolíme súradnicový

systém S-JTSK/Krovak s kódom EPSG:5513. Pokračujeme ďalej. Ak na záverečnú otázku

„Do you want to set default region extents and resolution now?“ odpovieme, nie, otvorí sa

opäť Úvodné okno GRASS GIS. Následne si v ponúknutom zozname Project location

(projection/coordinate system) vyberieme novovytvorenú lokalitu. Nový mapset s názvom

cvicenie_5a vytvoríme po aktivovaní tlačidla Create mapset. GRASS GIS následne spustíme

pomocou tlačidla Start GRASS. Ak lokalitu Slovensko už máme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, v Úvodnom okne GRASS GIS

v GIS Data Directory nalistujeme cestu C:/grass_base a v ponúknutom zozname Project

location (projection / coordinate system) označíme lokalitu Slovensko. Ďalej pokračujeme

vytvorením mapsetu cvicenie_5a. Prostredie GRASS GIS s nastavenou vybranou lokalitou a

označeným mapsetom otvoríme tlačidlom Start GRASS.

Page 80: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

80

2. Pomocou kalendára určíme poradie dňa letného slnovratu v roku (21. jún). Tento deň má

v kalendári nepriestupného roku poradové číslo 172.

3. Pomocou mapovej kalkulačky r.mapcalc (Raster / Raster map calculator [r.mapcalc])

vytvoríme rastrovú vrstvu s danou zemepisnou šírkou a vrstvu s danou zemepisnou dĺžkou,

pretože zemepisné súradnice odvoditeľné z kartografického zobrazenia použitého vo vybranej

lokalite budú iné ako požadovaných 48º severnej zemepisnej šírky a 0º zemepisnej dĺžky

(dĺžku oslnenia chceme zistiť pre miestny poludník). V mapovej kalkulačke najprv do

vstupného poľa Name for new raster map to create vložíme názov rastrovej vrstvy

so zemepisnou šírkou, ktorý chceme vytvoriť, v našom prípade fi, a do vstupného poľa

Expresion napíšeme číslo 48. Po spustení výpočtu postup zopakujeme aj pre vytvorenie mapy

zemepisných dĺžkok. Zvolíme názov rastrovej vrstvy so zemepisnou dĺžkou, v našom prípade

la, a do riadku Expresion napíšeme číslo 0. Výpočet opätovne spustíme.

4. Aktivujeme modul r.sun (Raster / Solar radiance and shadows / Solar irrradiance and

irradiation[r.sun]). V záložke Required v položke Name of the input elevation raster map

[meters]: definujeme názov vstupného DTM. Vstupným DTM môže byť ľubovoľná rastrová

vrstva, pretože pri riešení tejto úlohy nebude vstupovať do výpočtu, a teda vstup je len

formálny. Pole No. of day of the year (1 - 365)(valid range 1 - 365) slúži pre definovanie

poradového čísla modelovaného dňa v roku, v našom prípade 172. V záložke Input_option do

vstupného poľa A single value of the orientation (aspect), 270 is south: vložíme hodnotu

orientácie10

a do vstupného poľa A single value of inclination (slope): hodnotu sklonu. V

ďalších dvoch poliach Name of input raster map containing latitudes [decimal degrees] a

Name of input raster map containing longitudes [decimal degrees] definujeme

prostredníctvom mapovej kalkulačky vytvorené rastrové vrstvy so zemepisnou šírkou

a zemepisnou dĺžkou. Sú to rastrové vrstvy s názvom fi a la. Ak chceme, aby vypočítané

hodnoty dĺžky oslnenia neboli zaokrúhlené na polhodiny, v záložke Optional vo vstupnom

poli Time step when computing all-day radiation sums [decimal hours]: môžeme zmeniť

prednastavenú hodnotu. Ak chceme, aby sa vypočítané hodnoty zobrazovali s presnosťou na

jednu desatinu hodiny, zvolíme hodnotu 0.1.

5. Následne zadáme názov rastrovej vrstvy pre zvolenú hodnotu sklonu a orientácie, v ktorom

bude každej jeho bunke priradená hodnota dĺžky oslnenia. Urobíme to v záložke

Output_options vo vstupnom poli Output insolation time raster map [h] (mode 2 only), v

našom prípade time. Ak nechceme pre každú zmenenú kombináciu orientácie a sklonu

zadávať názov nového výstupného rastrového súboru, v záložke Optional označíme

zaškrtávacie pole Allow output files to overwrite existing files. Modul spustíme tlačidlom Run.

6. Hodnoty dĺžky oslnenia zistíme po každej zmene hodnôt sklonu a orientácie buď aktivovaním

príkazu Querry raster/vector maps v Mapovom okne GRASS GIS, alebo v jeho popisnom

súbore v riadku “Range of data“, ktorý zobrazíme kliknutím pravým tlačidlom myši na

označenie vrstvy v záložke Map layers Hlavného okna a aktivovaním príkazu Metadata.

Riešenie b:

1. V Úvodnom okne GRASS GIS v GIS Data Directory nalistujeme cestu C:/grass_base a

v ponúknutom zozname Project location (projection / coordinate system) označíme lokalitu

Slovensko. Ďalej pokračujeme vytvorením mapsetu cvicenie_5b. Prostredie GRASS GIS

s nastavenou vybranou lokalitou a označeným mapsetom otvoríme tlačidlom Start GRASS.

Rozsah pracovnej oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev v tomto kroku ešte nie je nutné

nastavovať.

2. Definujeme matematický model imaginárneho povrchu, napr. rovnicou oskulačného

paraboloidu, o ktorej sa domnievame, že v rámci nastaveného rozsahu pracovnej oblasti bude

dosahovať sklony do 40º. Zvoľme si, napr. rovnicu

Z = - X

2

4,5 -

Y 2

4,5 , (2)

pričom premenná X a Y nadobúda hodnoty z intervalu <-2,2;0;2,2>.

10

V skutočnosti je v testovanej verzii GRASS GIS 6,4,3RC2 južnej orientácii priradená hodnota 180º.

Page 81: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

81

3. Rozsah pracovnej oblasti a rozlíšenia rastrových vrstiev nastavíme pomocou modulu g.region

(Settings / Region / Set region [g.region]). V záložke Bounds nastavíme rozsah, ktorý

zodpovedá požadovanému intervalu riešenia našej rovnice. Do vstupných polí pre všetky

svetové strany (Value for the * edge:) vložíme jednotlivé hraničné hodnoty z nášho intervalu:

2.2 pre sever a východ a -2.2 pre juh a západ. Rozlíšenie rastrových vrstiev definujeme

v záložke Resolution, kde v poli Grid resolution 2D (both north-south and east-west)

definujeme zvolenú hodnotu, napr. 0.1, ktorá bude platiť pre oba smery. Modul spustíme

prostredníctvom tlačidla Run.

4. Keďže v rámci lokality Slovensko máme ako kartografické zobrazenie zadefinované

Křovákovo zobrazenie, modul r.sun nám pri rozsahu pracovnej oblasti zadefinovanom

v kroku 3. pre zemepisnú šírku určí strednú hodnotu 59,7576º, čo je zemepisná šírka, ktorou

prechádza os kužeľa Křovákovo zobrazenia (nulové X-ové a Y-ové súradnice S-JTSK ležia

v počiatku našej súradnicovej sústavy). Musíme preto vytvoriť rastrové vrstvy s požadovanou

zemepisnou šírkou a dĺžkou. V mapovej kalkulačke r.mapcalc (Raster / Raster map calculator

[r.mapcalc]) najprv vo vstupnom poli Name for new raster map to create napíšeme názov

rastrovej vrstvy so zemepisnou šírkou, ktorú chceme vytvoriť, v našom prípade fi, a do oblasti

Expresion napíšeme číslo 48. Po spustení výpočtu postup zopakujeme pre vytvorenie mapy

zemepisných dĺžkok. Zvolíme názov rastrovej vrstvy so zemepisnou dĺžkou, v našom prípade

la, a do riadku Expresion napíšeme číslo 0 (dĺžku oslnenia chceme zistiť pre miestny

poludník).

5. Aby sme mohli vypočítať DTM pomocou rovnice v kroku 2., musíme vytvoriť rastrové vrstvy

s hodnotami X-ových a Y-vých súradníc. V mapovej kalkulačke r.mapcalc (Raster / Raster

map calculator [r.mapcalc]) najprv do poľa Name for new raster map to create vložíme

názov rastrovej vrstvy s X-ovými súradnicami, v našom prípade osx, a do poľa Expresion

napíšeme výraz x(). Po spustení výpočtu postup zopakujeme aj pre vytvorenie súboru s Y-

ovými súradnicami. Zvolíme názov rastrovej vrstvy, v našom prípade osy, a do poľa

Expresion napíšeme výraz y().

6. Samotný DTM vytvoríme, ak v mapovej kalkulačke r.mapcalc (Raster / Raster map

calculator [r.mapcalc]) najprv do poľa Name for new raster map to create vložíme názov

výstupného DTM, v našom prípade dtm, a do riadku Expresion napíšeme výraz -1 * osx^2/4.5

- osy ^2/4.5.

7. Základné morfometrické charakteristiky nutné ako vstupy do modelu r.sun počítame

prostredníctvom modulu r.slope.aspect (Raster / Terrain analysis / Slope and aspect

[r.slope.aspect]). V záložke Required definujeme názov rastrovej vrstvy s DTM, v našom

prípade je to dtm. V záložke Outputs definujeme názvy výstupných vrstiev. Pre sklon

georeliéfu v položke Name for output slope raster map, v našom prípade slope, pre orientáciu

georeliéfu v položke Name for output aspect raster map, v našom prípade aspect. Modul

spustíme prostredníctvom tlačidla Run.

8. Po aktivovaní modulu r.sun (Raster / Solar radiance and shadows / Solar irrradiance and

irradiation [r.sun]) v záložke Required definujeme názov vstupného DTM, v našom prípade

dtm a vložíme poradové číslo modelovaného dňa v roku, v našom prípade 172. V záložke

Input option pomocou rolovacieho menu vstupného poľa Name of the input aspect map

(terrain aspect or azimuth of the solar panel) [decimal degrees]: definujeme názov rastrovej

vrstvy aspect a v poli Name of the input slope map (terrain slope or solar panel inclination)

[decimal degrees]: názov rastrovej vrstvy slope. V ďalších dvoch vstupných poliach Name of

input raster map containing latitudes [decimal degrees] a Name of input raster map

containing longitudes [decimal degrees] nalistujeme názvy fi a la rastrových súborov

so zemepisnou šírkou a zemepisnou dĺžkou, vytvorených pomocou mapovej kalkulačky.

Nakoniec v záložke Output options do vstupného poľa Output insolation time raster map [h]

(mode 2 only): zadáme názov výstupného súboru, napr. time a v záložke Optional, v jej prvom

vstupnom poli prepíšeme preddefinovanú hodnotu 0.5 na hodnotu 0.1. Modul spustíme

prostredníctvom tlačidla Run.

Page 82: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

82

3.6 Cvičenie 6. Zadanie:

Určte príkon priameho slnečného žiarenia dopadajúceho za šesťtýždňové obdobie, nasledujúce po

začiatku marca na reliéf vyčleneného areálu na západne orientovanom svahu nad obcou Devín.

Podklady:

DTM v rastrovom formáte Golden Software 7 Binary Grid – cvicenie_6/raster/ dtm_osln.grd

(súradnicový systém S-JTSK)

Postup:

1. Nastavenie pracovného prostredia GRASS GIS.

2. Import DTM a opätovné nastavenie pracovného prostredia.

3. Vytvorenie vrstiev sklonov a orientácie georeliéfu z importovaného DTM.

4. Určenie poradových čísel dní v roku, pre ktoré budeme počítať príkon priameho

slnečného žiarenia, dopadajúceho na georeliéf.

5. Výpočet príkonu priameho slnečného žiarenia, dopadajúceho na georeliéf za

požadované obdobie.

Riešenie:

1. V prípade modelovania distribúcie slnečného žiarenia je nevyhnutné, aby pracovná

lokalita mala definované kartografické zobrazenie. Túto podmienku spĺňa lokalita

Slovensko, ktorú používame vo všetkých príkladoch. Ak túto lokalitu ešte nemáme

vytvorenú podľa postupu niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov,

musíme si ju vytvoriť. Na vytvorenie lokality v Úvodnom okne GRASS GIS použijeme

tlačidlo Location wizard. Po jeho aktivovaní začneme definovaním umiestnenia

priestorovej databázy GIS Data Directory na disku. V našom prípade túto databázu

chceme umiestniť na disk C do priečinku grass_base. Do poľa GIS Data Directory

zadáme cestu k priečinku C:\grass_base. V riadku Project Location: uvedieme názov

Slovensko. Pokračujeme tlačidlom Ďalej >. V okne, ktoré sa nám zobrazí po výbere

spôsobu definovania súradnicových referenčných systémov pomocou EPSG kódu (select

EPSG code of spatial reference system), zvolíme súradnicový systém S-JTSK/Krovak

s kódom EPSG:5513. Pokračujeme ďalej. Ak na záverečnú otázku „Do you want to set

default region extents and resolution now?“ odpovieme, nie, otvorí sa opäť Úvodné okno

GRASS GIS. Následne si v ponúknutom zozname Project location (projection/coordinate

system) vyberieme novovytvorenú lokalitu. Nový mapset s názvom cvicenie_6 vytvoríme

po aktivovaní tlačidla Create mapset. GRASS GIS následne spustíme pomocou tlačidla

Start GRASS. Ak lokalitu Slovensko už máme vytvorenú podľa postupu niektorého

z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, v Úvodnom okne GRASS GIS v GIS

Data Directory nalistujeme cestu C:/grass_base a v ponúknutom zozname Project

location (projection / coordinate system) označíme lokalitu Slovensko. Ďalej pokračujeme

vytvorením mapsetu cvicenie_6. Prostredie GRASS GIS s nastavenou vybranou lokalitou

a označeným mapsetom otvoríme tlačidlom Start GRASS.

2. Import rastrovej vrstvy vo formáte Golden Software 7 Binary Grid uskutočíme

prostredníctvom modulu r.in.gdal (File / Import raster data / Common formats import

[r.in.gdal]). V záložke Source settings okna tohto modulu prostredníctvom rolovacieho

menu vstupného poľa Format vyberieme z ponuky formát Golden software 7 Binary Grid

(.grd) a prostredníctvom tlačidla Browse nájdeme umiestnenie súboru dtm_osln.grd na

disku počítača. Názov vstupného súboru a ním preddefinovaný názov vytváranej rastrovej

vrstvy sa objaví v poli List of GDAL layers. Ponúknutý názov výstupnej rastrovej vrstvy

Page 83: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

83

môžeme zmeniť, v našom prípade dtm. Označíme možnosť Override projection (use

location’s projection) a modul spustíme tlačidlom Run.

3. Nastavenie rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenia rastrových vrstiev uskutočníme

pomocou modulu g.region (Settings / Region / Set region [g.region]). V záložke Existing

nastavíme rozsah, ktorý zodpovedá rozsahu importovaného rastra, ak pomocou

rolovacieho menu nastavenia [multiple] Set region to match this raster map: nalistujeme

názov už importovanej rastrovej vrstvy dtm. Modul spustíme tlačidlom Run.

4. V ďalšom kroku potrebujeme vytvoriť rastre orientácie a sklonu georeliéfu. Základné

morfometrické charakteristiky vypočítame prostredníctvom modulu r.slope.aspect (Raster

/ Terrain analysis / Slope and aspect [r.slope.aspect]). V záložke Required definujeme

názov vstupnej rastrovej vrstvy s DTM, v našom prípade dtm. V záložke Outputs zadáme

názvy výstupných vrstiev. Názov vrstvy s vypočítaným sklonom definujeme

prostredníctvom Name for output slope raster map, v našom prípade slope. A názov

vrstvy s vypočítanou orientáciou reliéfu voči svetovým stranám definujeme

prostredníctvom Name for output aspect raster map, v našom prípade aspect1. Modul

spustíme prostredníctvom tlačidla Run.

5. Keďže máme nastavený súradnicový systém S-JTSK, pomocou mapovej kalkulačky

r.mapcalc (Raster / Raster map calculator [r.mapcalc]), vytvoríme novú rastrovú vrstvu

orientácie georeliéfu s názvom aspect, v ktorej budú hodnoty orientácie z rastrovej vrstvy

aspect1 opravené o priemernú hodnotu meridiánovej konvergencie, ktorá na danej lokalite

dosahuje približne 7º. Do položky Expression teda zadáme aspect1@cvicenie_6 - 7. Do

položky New raster map to create zadáme názov novej rastrovej vrstvy, v našom prípade

aspect.

6. Pomocou kalendára určíme poradie dňa začiatku (2. marec) požadovaného obdobia.

Druhý marec je 61 deň v roku. Keďže modul r.sun počíta príkon jednotlivých zložiek

slnečného žiarenia len pre časový úsek zvoleného dňa, určíme si reprezentatívne dni, ktoré

budú vyjadrovať priemernú hodnotu dopadajúceho priameho slnečného žiarenia pre určitý

časový úsek, tvorený nepárnym počtom dní, napr. pre 7 dní. Takými potom budú dni

s poradovým číslom 64, 71, 78, 85, 92 a 99. Pre každý z týchto dní vypočítame príkon

priameho slnečného žiarenia pomocou modulu r.sun.

7. Po aktivovaní modulu r.sun (Raster / Solar radiance and shadows/Solar irrradiance and

irradiation [r.sun]) v záložke Required si nastavíme názov vstupného DTM, v našom

prípade dtm, a poradové číslo modelovaného dňa v roku. Začneme dňom s poradovým

číslom 64 z kroku 6. Pomocou rolovacieho menu vo vstupnom poli Name of the input

aspect map (terrain aspect or azimuth of the solar panel) [decimal degrees]:, v záložke

Input option, nalistujeme názov rastrovej vrstvy, obsahujúcej informácie o orientácii

georeliéfu voči svetovým stranám, v našom prípade aspect. Vo vstupnom poli Name of the

input slope map (terrain slope or solar panel inclination) [decimal degrees]: nalistujeme

názov rastrovej vrstvy, obsahujúcej informácie o sklone georeliéfu, v našom prípade

slope. Nakoniec v záložke Output options v poli Output beam irradiance raster map

[W.m-2

] (mode 1 only) or irradiation raster map [Wh.m-2

.day-1

] (mode 2 only): zadáme

názov výstupnej rastrovej vrstvy. Začneme, napr. názvom a1. Aby pri výpočte bolo

zohľadnené aj zatienenie okolitými formami georeliéfu, označíme zaškrtávacie políčko

Incorporate the shadowing effect of terrain záložky Optional. Zároveň môžeme upraviť

hodnotu výpočtového kroku v poli Time step when computing all-day radiation sums

[decimal hours]. Pri nastavenej hodnote väčšej ako 0,5 hodiny (prednastavená hodnota)

zrýchlime výpočet, pri hodnote menšej ako 0,5 zvýšime presnosť výpočtu. Keďže

v našom prípade z hľadiska veľkosti pracovnej oblasti a rozlíšenia 0,2 m, vyplývajúceho

zo vstupných údajov, nepôjde o výpočtovo náročné operácie, použijeme hodnotu 0.25.

Postup opakujeme pre nasledujúce poradové čísla dní v kroku 6., až skončíme poradovým

číslom 99 so zadaným názvom výstupného súboru a6.

8. Posledným krokom bude vytvorenie sumy príkonu priameho slnečného žiarenia pre

zvolený časový úsek. Každá vytvorená rastrová vrstva s názvom a1 až a6, pre dni

s poradovým číslom z kroku 6., podľa zvoleného postupu, reprezentuje príkon priameho

slnečného žiarenia pre tri k nim najbližšie dni. Preto každú z týchto rastrových vrstiev

Page 84: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

84

vynásobíme číslom 7 a výsledné hodnoty sčítame. V mapovej kalkulačke r.mapcalc

(Raster / Raster map calculator [r.mapcalc]) si v položke Name of new raster map to

create zvolíme názov výstupného súboru, v našom prípade priame, a do príkazového

riadku mapovej kalkulačky Expression vložíme nasledujúci znakový reťazec:

a1@cvicenie_6*7+a2@cvicenie_6*7+a3@cvicenie_6*7+a4@cvicenie_6*7+a5@cviceni

e_6*7+a6@cvicenie_6*7.

3.7 Cvičenie 7. Zadanie:

Importuj zoskenovaný výrez Základnej mapy v mierke 1:10 000 (ZM) a transformuj ho do pracovnej

oblasti mapsetu s názvom cvicenie_7 v súradnicovom systéme S-JTSK.

Podklady:

výrez ZM vo formáte JPEG – cvicenie_7/raster/ZM.jpg (nedefinovaný súradnicový referenčný

systém)

Postup:

1. Nastavenie pracovného prostredia GRASS GIS, t.j. vytvorenie zdrojovej lokality a import

výrezu ZM do tejto lokality.

2. Vytvorenie farebnej kompozície z importovaných farebných zložiek výrezu ZM.

3. Georeferencovanie.

Riešenie:

1. Ako klient ZB GISu si v mapovom portáli prevádzkovanom Geodetickým a kartografickým

ústavom v Bratislave (https://zbgis.skgeodesy.sk/tkgis/default.aspx) pre zobrazenie

topografického podkladu zvolíme výrez medzi osadami Babulicov Vrch a Luskovica v katastri

obce Kostolné a Krajné. Následne sa pokúsime určiť súradnice krížikov kilometrovej siete na

výreze ZM, ktorý máme k dispozícii. Ak umiestnime kurzor nad zobrazeným topografickým

podkladom do oblasti, kde by sa mali nachádzať krížiky na výreze ZM, zistíme, že

zobrazované X-ové a Y-ové súradnice kurzora sú v oblasti pravého dolného krížika blízke

hodnotám 1220000 a 527000, v oblasti pravého horného krížika hodnotám 1219000

a 527000, v oblasti ľavého dolného krížika hodnotám 1220000 a 528000 a v oblasti ľavého

horného krížika hodnotám 1219000 a 528000. V karteziánskej súradnicovej sústave v GRASS

GIS s tradičnou pravotočivou orientáciou a osou X, smerujúcou doprava, teda na východ, sa

tieto súradnice, ktoré sú súradnicami v slovenskom národnom geodetickom referenčnom

systéme S-JTSK transformujú na hodnoty X = -527000 a Y = -1220000 pre krížik umiestnený

v pravom dolnom rohu výrezu ZM, X = -527000 a Y = -1219000 pre krížik umiestnený

v pravom hornom rohu, X = -528000 a Y = -1220000 pre krížik umiestnený v ľavom dolnom

rohu a X = -528000 a Y = -1219000 pre krížik umiestnený v ľavom hornom rohu (Obázok 65.

v prílohe 4. „Transformácia súradníc S-JTSK do pravouhlej matematickej súradnicovej

sústavy“).

2. V prípade, že lokalitu, ktorú nazveme Slovensko, ešte nemáme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, musíme si ju vytvoriť. Na

vytvorenie lokality v Úvodnom okne GRASS GIS použijeme tlačidlo Location wizard. Po

jeho aktivovaní začneme definovaním umiestnenia priestorovej databázy GIS Data Directory

na disku. V našom prípade túto databázu chceme umiestniť na disk C do priečinku

grass_base. Do poľa GIS Data Directory zadáme cestu k priečinku C:\grass_base. V riadku

Project Location: uvedieme názov Slovensko. Pokračujeme tlačidlom Ďalej >. V okne, ktoré

Page 85: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

85

sa nám zobrazí po výbere spôsobu definovania súradnicových referenčných systémov

pomocou EPSG kódu (select EPSG code of spatial reference system), zvolíme súradnicový

systém S-JTSK/Krovak s kódom EPSG:5513. Pokračujeme ďalej. Ak na záverečnú otázku

„Do you want to set default region extents and resolution now?“ odpovieme, nie, otvorí sa

opäť Úvodné okno GRASS GIS. Následne si v ponúknutom zozname Project location

(projection/coordinate system) vyberieme novovytvorenú lokalitu. Nový mapset s názvom

cvicenie_7 vytvoríme po aktivovaní tlačidla Create mapset. GRASS GIS následne spustíme

pomocou tlačidla Start GRASS. Ak lokalitu Slovensko už máme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich alebo nasledujúcich príkladov, v Úvodnom okne GRASS GIS

v GIS Data Directory nalistujeme cestu C:/grass_base a v ponúknutom zozname Project

location (projection / coordinate system) označíme lokalitu Slovensko. Ďalej pokračujeme

vytvorením mapsetu cvicenie_7. Prostredie GRASS GIS s nastavenou vybranou lokalitou a

označeným mapsetom otvoríme tlačidlom Start GRASS.

3. Rozsah pracovnej oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev nastavíme pomocou modulu g.region

(Settings / Region / Set region [g.region]). V záložke Bounds do poľa Value for the northern

edge: vložíme hodnotu -1219000, do poľa Value for the southern edge: hodnotu -1220000, do

poľa Value for the eastern edge: hodnotu -527000 a do poľa Value for the western edge:

hodnotu -528000. V záložke Resolution nastavíme rozlíšenie pracovnej oblasti. Do vstupného

poľa Grid resolution 2D (both north-south and east-west): vložíme hodnotu 1. Modul

spustíme pomocou tlačidla Run.

4. Pomocou príkazu Create new location (Settings / GRASS working environment / create new

location) vytvoríme novú lokalitu s názvom zdroj. V okne Choose method for creating a new

location vyberieme možnosť vytvorenia všeobecného karteziánskeho súradnicového systému

(Create a generic Cartesian coordinate system (XY)). Na záverečnú otázku „Do you want to

set default region extents and resolution now?“ odpovieme, nie.

5. Teraz môžeme importovať obrázok výrezu ZM do prostredia GRASS GIS. V okne príkazu

r.in.gdal (File / Import raster data / Common formats import [r.in.gdal]) nastavíme v

rolovacom menu Format formát JPEG JFIF a prostredníctvom tlačidla Browse nalistujeme

vstupný dátový súbor s názvom ZM.jpg a označíme zaškrtávacie políčko možnosti Extend

region extents based on new dataset. Modul spustíme tlačidlom Import. Pôvodný farebný

raster sa v priestorovej databáze GRASS GIS uloží pomocou RGB zložiek/kanálov v podobe

rastrových súborov s názvami ZM.red, ZM.green a ZM.blue.

6. Použitím príkazu r.composite (Raster / Manage colors / Create RGB [r.composite]) z troch

rastrových súborov s názvami ZM.red, ZM.green a ZM.blue vytvoríme znovu farebnú

kompozíciu výrezu ZM, ktorú nazveme ZM. Teda do položky Name of raster map to be used

for <red> zadáme ZM.red, do položky Name of raster map to be used for <green> zadáme

ZM.green a do položky Name of raster map to be used for <blue> zadáme ZM.blue. Názov

výstupnej vrstvy definujeme v položke Name for output raster map.

7. Použitím príkazu Change location and mapset (Settings / GRASS working environment /

Change location and mapset) sa vrátime do (cieľovej) pracovnej lokality. Touto lokalitou je

lokalita Slovensko a mapsetom mapset cvicenie_7. Zatiaľ tento mapset neobsahuje žiadne

vektorové, ani rastrové vrstvy, ktoré by sme mohli použiť ako predlohu pre georeferencovanie

nášho výrezu ZM. V tomto príklade to nie je nevyhnutné. Napriek tomu si môžeme takúto

mapu vytvoriť. V okne mapovej kalkulačky r.mapcalc (Raster / Raster map calculator

[r.mapcalc]), do poľa Name for new raster map to create, vložíme názov vytváranej rastrovej

vrstvy, napr. podklad, a do poľa Expresion napíšeme ľubovoľné číslo. Mapová kalkulačka

vytvorí jednofarebný štvorec, ktorého rohy majú rovnaké súradnice ako budú požadované

súradnice krížikov na georeferencovanom výreze ZM.

8. V záložke File Hlavného okna aktivujeme modul Georectify (File / Georectify).

V ponúknutom okne si nalistujeme zdrojovú lokalitu s názvom zdroj a mapset PERMANENT.

Po stlačení tlačidla Ďalej > nám GRASS v ďalšom okne s názvom Select Image /map group

to georectify ponúkne názov vytvárenej skupiny máp. V tomto okne v riadku Extension for

output maps: môžeme modifikovať tú časť názvu výslednej georeferencovanej mapy, ktorá

bude nasledovať po časti zhodnej s názvom ponúknutej skupiny máp. Ak, napr.

k ponúknutému názvu skupiny máp, v našom prípade ZM, doplníme písmeno a, názov neskôr

Page 86: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

86

vytvorenej farebnej kompozície georeferencovanej mapy bude ZMa. Výber farebnej

kompozície výrezu ZM do skupiny zrealizujeme zaškrtnutím jej políčka po aktivovaní tlačidla

Pridať v záložke Create group if non exist. V ďalšom okne si farebnú kompozíciu výrezu ZM

nalistujeme ako zdrojovú mapu, ktorú chceme georeferencovať, a ako cieľovú mapu v

súradnicovom systéme, do ktorého ju chceme georeferencovať, si v mapsete cvicenie_7

nalistujeme predtým vytvorenú mapu s názvom podklad. Po stlačení tlačidla Dokončiť sa

nám na monitore objaví manažér pre zadanie lícovacích bodov.

9. Keďže na mapových plátnach vidíme obidva obrazy štyroch lícovacích bodov (rohy

rastrového obrazu cieľovej mapy a krížiky kilometrovej siete na ZM), štvrtý lícovací bod pre

prvý prednastavený stupeň transformácie (v ponuke len tri lícovacie body) doplníme pomocou

prvej ikony (Add new GCP to the list), umiestnenej v dolnej časti nástrojovej lišty. Teraz

môžeme začať zadávať lícovacie body. V zozname lícovacích bodov klikneme myšou na

riadok prvého lícovacieho bodu tak, aby sme ho označili, a následne po aktivovaní ikony

s názvom Update GCP coordinates na nástrojovej lište klikneme na obrazy prvého

lícovacieho bodu na zdrojovom i na cieľovom mapovom plátne. V prvom riadku zoznamu

lícovacích bodov sa nám objavia súradnice zdrojového i cieľového bodu. Dvojitým kliknutím

na tento riadok sa nám na monitore objaví editačná tabuľka týchto súradníc. Keďže presné

hodnoty X-ových a Y-nových súradníc lícovacích bodov v S-JTSK poznáme, môžeme

zobrazené hodnoty súradníc cieľového bodu v pravej časti tabuľky opraviť prostredníctvom

klávesnice. Opakovaním postupu vložíme informácie o všetkých štyroch lícovacích bodoch.

Ak v zozname lícovacích bodov označíme zaškrtávacie políčka umiestnené na začiatku ich

riadkov pomocou ikony na nástrojovej lište s názvom Recalculate RMS error, môžeme pre

nastavený stupeň transformácie vypočítať odchýlky súradníc lícovacích bodov zdrojovej, t.j.

georeferencovanej, mapy od súradníc cieľových lícovacích bodov v S-JTSK, v smere osi X

a v smere osi Y. V tomto príklade by tieto odchýlky v oboch smeroch nemali presahovať

hodnotu 0,5 m. Proces samotného georeferencovania zdrojovej mapy prebehne po aktivovaní

ikony na nástrojovej lište s názvom Georectify.

3.8 Cvičenie 8. Zadanie:

Vytvorte rastrovú vrstvu dĺžky svahu v rámci zadaného areálu medzi osadami Babulicov Vrch a

Luskovica v katastri obce Kostolné a Krajné.

Podklady:

Podklady vytvorené v rámci cvičenia č. 7.

Raster záujmovej oblasti vo formáte GeoTIFF– cvicenie_8/raster/areal.tif (súradnicový systém

S-JTSK).

Postup:

1. Vytvorenie vstupného vrstevnicového poľa pre tvorbu DTM.

2. Nasadenie masky.

3. Vytvorenie DTM.

4. Výpočet dĺžky svahu.

Riešenie:

1. Po nalistovaní priestorovej databázy (GIS Data Directory), v ktorej je umiestnená lokalita

Slovensko v Úvodnom okne GRASS GIS, ju v zozname Project location (projection /

coordinate system) označíme kliknutím myšou. Následne v zozname Accesible mapset

Page 87: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

87

vyberieme mapset cvicenie_7. Samotné prostredia GRASS GIS otvoríme tlačidlom Start

GRASS a na mapové plátno pridáme rastrovú vrstvu s názvom ZMa.

2. Import do S-JTSK, už georeferencovaného rastrového súboru vo formáte GeoTIFF,

realizujeme prostredníctvom modulu r.in.gdal (File / Import raster data / Common formats

import [r.in.gdal]). V položke Format najprv definujeme formát vstupného súboru na

GeoTIFF a prostredníctvom tlačidla Browse definujeme umiestnenie súboru areal.tif. Po

nalistovaní rastra si v poli List of GDAL layers môžeme zmeniť názov výstupnej rastrovej

vrstvy. V našom prípade si zvolíme názov maska. Označíme možnosť Override projection

(use location’s projection). Modul spustíme prostredníctvom tlačidla Import.

3. Rastrovú vrstvu masky pridáme na mapové plátno prostredníctvom tlačidla Add raster map

layer alebo klávesovou skratkou (Ctrl+Shift+R). Táto vrstva nám v mapovom okne prekryje

práve tú časť topografického podkladu, ktorá je pod záujmovým areálom. Kedže sme zatiaľ

na mapové plátno nenasadili masku, zobrazenú plochu záujmového areálu potrebujeme

spriehľadniť. V dialógovom okne Map layers Hlavného okna preto klikneme pravým

tlačidlom myši na vrstvu s názvom maska a po aktivovaní príkazu Change opacity level

v kontextovom menu aktívnej rastrovej vrstvy nastavíme percentuálnu hodnotu jej

priehľadnosti.

4. Pre výpočet DTM je nevyhnutné vektorizovať výškopisné údaje z topografickej mapy. Aj keď

v topografickom podklade je podstatná časť výškopisnych údajov reprezentovaná

prostredníctvom vrstevníc, pokúsime sa už počas procesu ich vektorizácie vytvoriť diskrétne

bodové pole výšok. Diskrétne bodové polia, automaticky odvodené z vektorových

vrstevnicových polí, často nebývajú najvhodnejším vstupom pre výpočet DTM. Pre

vytvorenie vektorovej vrstvy bodov s údajmi o nadmorskej výške aktivujeme modul Create

new vector map (Vector / Develop vector map / Create new vector map). Vo vstupnom poli

Name for new vector map ponúknutého okna zadáme názov vektorovej vrstvy, ktorú chceme

vytvoriť, napr. body. Voľbu potvrdíme tlačidlom OK. Názov vytváranej vektorovej vrstvy sa

nám automaticky objaví v poli pre zobrazovanie grafických vrstiev mapového náhľadu

záložky Map layers Hlavného okna. Po umiestnení kurzoru myši na riadok s názvom

vytvorenej vektorovej vrstvy, jej pravým tlačidlom aktivujeme kontextové menu tejto

vektorovej vrstvy. Aktivovaním voľby Show attribute data sa otvorí okno nástroja GRASS

GIS Attribute Table Manager, ktorý nám umožní ku kľúčovej položke cat v atribútovej

tabuľke pridať ďalšiu atribútovú položku, ktorú nazveme Z. Keďže k vektorizovaným bodom

budeme priradzovať len celé čísla nadmorských výšok, nemusíme sa zdržiavať nastavovaním

typu atribútovej položky. Jej pridanie do atribútovej tabuľky dosiahneme stlačením tlačidla

Pridať. Po návrate do dialógového okna záložky Map layers Hlavného okna a po umiestnení

kurzoru myši na riadok s názvom vytvorenej vektorovej vrstvy pravým tlačidlom myši znovu

aktivujeme kontextové menu tejto vektorovej vrstvy, v ktorom si vyberieme voľbu Start

editing. Táto voľba nás prepne do editačného režimu. Jednotlivé body môžeme začať snímať

pomocou nástroja ukrytého pod ikonou Digitize new point, umiestnenou hneď za rolovacím

menu nástrojovej lišty, ktorá sa zobrazi v Mapovom okne po prepnutí do editačného režimu.

Po zosnímaní bodu sa otvorí atribútová tabuľka, do ktorej vkladáme hodnotu nadmorskej

výšky, v našom prípade vrstevnice, ktorá prechádza zosnímaným bodom. Základný interval

vrstevníc v podkladovej rastrovej vrstve je 2 m a kóta na poľnej ceste na okraji lesa, cez ktorú

prechádza vrstevnica vľavo od hornej časti záujmového areálu, má hodnotu 304 m. Po

skončení vektorizácie ukončíme editačný režim aktivovaním ikony s názvom Quit digitizer

alebo výberom voľby Stop editing v kontextovom menu vrstvy.

5. Teraz môžeme na mapové plátno nasadiť masku pomocou modulu r.mask (Raster / Mask

[r.mask]). Masku nasadíme po nalistovaní rastrovej vrstvy s názvom maska pomocou

rolovacieho menu vstupného poľa Raster map to use for MASK (format: 1 2 3 thru 7*),

v záložke Create okna tohto modulu a jeho následnom spustení tlačidlom Run.

6. Na výpočet DTM využijeme modul v.surf.rst (Raster / Interpolate surfaces / Regularized

spline tesion [v.surf.rst]). V záložke Outputs vo vstupnom poli Output surface raster map

definujeme názov rastrovej vrstvy DTM, napr. dtm, a v poli Output aspect raster map

definujeme názov výstupnej rastrovej vrstvy orientácie georeliéfu, napr. aspect. V záložke

Inputs vyberieme názov v kroku 4. vytvoreného vektorového súboru (body). V záložke

Page 88: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

88

Parameters, v poli Name of the attribute column with values to be used for approximation,

definujeme názov atribútovej položky bodovej vrstvy obsahujúci v sebe hodnoty, ktoré

chceme použiť pri interpolácii. V našom prípade to je atribútova položka Z. Ostatné

nastavenia necháme predvolené. Modul spustíme pomocou tlačidla Run.

7. Výpočet dĺžky svahu uskutočníme prostredníctvom modulu r.flow (Raster / Hydrologic

modeling / Flow lines [r.flow]). V záložke Required pomocou rolovacieho menu vyberieme

názov vstupného DTM, v našom prípade dtm. Jedným z výstupov tohto modulu je aj rastrový

súbor s vypočítanými hodnotami dĺžky spádovej krivky nad každou bunkou gridu/rastra. Jeho

názov, v našom prípade svah, vložíme v záložke Optional do riadku Output flowpath length

raster map:. Taktiež definujeme názov vstupnej rastrovej vrstvy orientácie georeliéfu v poli

Input aspect raster map:, v našom prípade aspect. Nesmieme zabudnúť označiť možnosť

Compute upslope flowlines instead of default downhill flowlines. Po vyžadovanom

zadefinovaní názvov všetkých výstupov spustíme modul prostredníctvom tlačidla Run. Ak by

sme nemali nastavenú jednotkovú hodnotu rozlíšenia pracovnej oblasti, výstupný raster by

sme museli v mapovej kalkulačke vynásobiť hodnotou rozlíšenia pracovnej oblasti.

3.9 Cvičenie 9. Zadanie:

Pomocou nástrojov fokálnej štatistiky vytvorte pravidelné bodové pole nadmorských výšok hornej

obálky reliéfu Slovenska, t. j. plochy, ktorá sa v rámci zadaného okolia (štvorec o veľkosti 2500 m x

2500 m) dotýka reliéfu v bodoch s maximálnou nadmorskou výškou (Jenčo, 1991). 2,5 km x 2,5 km

dotýka reliéfu len v bodoch s maximálnou. 1991) s využitím nástrojov fokálnej štatistiky.

Podklady:

DTM vo formáte rastrovej vrstvy Golden Software 7 Binary Grid – cvicenie_9/raster/dtm.grd

(súradnicový systém S-JTSK)

Postup:

1. Nastavenie pracovného prostredia GRASS GIS.

2. Import DTM v rastrovom formáte Golden Software 7 Binary Grid.

3. Natavenie rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenia rastrových vrstiev.

4. Použitie nástrojov fokálnej štatistiky.

5. Natavenie rozsahu pracovnej oblasti a rozlíšenia rastrových vrstiev (2500 x 2500) nového

mapsetu.

6. Vytvorenie ľubovoľnej rastrovej vrstvy. Jej konverzia na vektorový formát a jeho následný

export.

7. Import tejto vektorovej vrstvy do pracovnej oblasti pôvodného mapsetu a jej konverzia na

rastrový formát.

8. Použitie mapovej kalkulačky na vytvorenie rastrovej vrstvy s priradenými maximálnymi

výškami k ťažiskám štvorcov 2500m x 2500m a jej konverzia na vektorový formát, ktorý

môžeme použiť ako vstupné diskrétne bodové pole maximálnych výšok pre interpoláciu

DTM.

Riešenie:

1. V prípade, že lokalitu, ktorú nazveme Slovensko, ešte nemáme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich príkladov, musíme si ju vytvoriť. Na vytvorenie lokality

v Úvodnom okne GRASS GIS použijeme tlačidlo Location wizard. Po jeho aktivovaní

začneme definovaním umiestnenia priestorovej databázy GIS Data Directory na disku. V

našom prípade túto databázu chceme umiestniť na disk C do priečinku grass_base. Do poľa

GIS Data Directory zadáme cestu k priečinku C:\grass_base. V riadku Project Location:

Page 89: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

89

uvedieme názov Slovensko. Pokračujeme tlačidlom Ďalej >. V okne, ktoré sa nám zobrazí po

výbere spôsobu definovania súradnicových referenčných systémov pomocou EPSG kódu

(select EPSG code of spatial reference system), zvolíme súradnicový systém S-JTSK/Krovak

s kódom EPSG:5513. Pokračujeme ďalej. Ak na záverečnú otázku „Do you want to set default

region extents and resolution now?“ odpovieme, nie, otvorí sa opäť Úvodné okno GRASS

GIS. Následne si v ponúknutom zozname Project location (projection/coordinate system)

vyberieme novovytvorenú lokalitu. Mapsety s názvom cvicenie_9b a cvicenie_9a vytvoríme

pomocou tlačidla Create mapset v uvedenom poradí. GRASS GIS následne spustíme

pomocou tlačidla Start GRASS. Ak lokalitu Slovensko už máme vytvorenú podľa postupu

niektorého z predchádzajúcich príkladov, v Úvodnom okne GRASS GIS v GIS Data

Directory nalistujeme cestu C:/grass_base a v ponúknutom zozname Project location

(projection / coordinate system) označíme lokalitu Slovensko. Mapsety s názvom cvicenie_9b

a cvicenie_9a vytvoríme pomocou tlačidla Create mapset v uvedenom poradí. Prostredie

GRASS GIS s nastavenou vybranou lokalitou a označeným mapsetom otvoríme tlačidlom

Start GRASS.

2. Import rastrovej vrstvy vo formáte Golden Software 7 Binary Grid (nastavený súbor máp

s názvom cvicenie_9a) uskutočíme prostredníctvom modulu r.in.gdal (File / Import raster

data / Common formats import [r.in.gdal]). V záložke Source settings si vyberieme z ponuky

formát Golden software 7 Binary Grid (.grd) a prostredníctvom tlačidla Browse nájdeme

umiestnenie súboru dtm.grd na disku počítača. V poli List of GDAL layers môžeme zmeniť

názov výstupnej rastrovej vrstvy. V našom prípade vložíme názov nultydtm. Posledný krok,

ktorý potrebujeme urobiť pred importom DTM, je označenie zaškrtávacieho políčka prepínača

Override projection (use location’s projection). Veľkosť a rozlíšenie importovaného rastra

v GRASS GIS zistíme v jeho popisnom súbore v časti Range of data. Popisný súbor sa nám

objaví po použití príkazového riadku v tvare r.info nultydtm, alebo po kliknutí pravým

tlačidlom myši na označenie vrstvy DTM v záložke Map layers Hlavného okna a následnom

aktivovaní ponúknutej voľby Metadata. V zobrazovacom okne Príkazovej konzoly sa nám

okrem iných hodnôt ukážu aj hodnoty N:-1100000, S:-1375000, E:-163500, W:-601000,

Res:500, Rows:550 a Columns:875. Rozsah pracovnej oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev

nastavíme pomocou modulu g.region, ktorý je umiestnený v Settings / Region / Set region

[g.region]. V záložke Existing pomocou rolovacieho menu vstupného poľa [multiple] Set

region to match this raster map: nalistujeme názov importovanej rastrovej vrstvy (nultydtm).

Modul spustíme prostredníctvom tlačidla Run.

3. Využijeme možnosti fokálnej štatistiky. Metóda plávajúceho okna nám umožňuje nájsť

maximálnu hodnotu nadmorskej výšky v definovanom okolí pre každú bunku v rámci rastra.

K tomuto účelu slúži v prostredí GRASS GIS modul r.neighbors (Raster / Neighborhood

analysis / Moving window [r.neighbors]). V záložke Required v poli Name of input raster

map nalistujeme názov rastrovej vrstvy nultydtm a v poli Name for output raster map zadáme

názov výstupnej rastrovej vrstvy, napr. dtm_max. V záložke Neighborhood vyberieme

z ponuky rolovacieho menu poľa Neighborhood operation položku maximum. V poli

Neighborhood size zadáme hodnotu 5 (požadovaná dĺžka hrany štvorca 2500 m je rovná

päťnásobku hodnoty nastaveného rozlíšenia pracovnej oblasti). Modul spustíme pomocou

tlačidla Run.

4. Po zaradení práve vytvorenej rastrovej vrstvy medzi zobrazované vrstvy na mapovom plátne

vidíme, že nový DTM je oproti pôvodnému zhladený, čo znamená, že každej bunke rastra

bola priradená maximálna hodnota z jej okolia. V rámci ľubovoľného štvorcového výrezu

o veľkosti 2500m x 2500m máme k dispozícii 25 buniek rastra, s najväčšou

pravdepodobnosťou, s rôznymi hodnotami priradených maximálnych nadmorských výšok. Pre

splnenie zadania potrebujeme vybrať len jednu hodnotu, ktorá je priradená bunke ležiacej

v strede výrezu. Jednou z možností, ako vytvoriť grafickú vrstvu práve s týmito hodnotami je

vytvoriť nový mapset s rozlíšením 2500 x 2500. Hodnoty intervalov medzi

južnými, severnými, západnými a východnými hranicami pracovnej oblasti mapsetu

cvicenie_9a sú deliteľné hodnotou 2 500 m bezo zvyšku, takže nastavená veľkosť pôvodnej

pracovnej oblasti vyhovuje tomuto postupu.

Page 90: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

90

5. Prestavíme pracovné prostredie GRASSu. Pomocou príkazu change mapset (Settings / GRASS

working environment / change mapset) vyberieme súbor máp s názvom cvicenie_9b. Rozsah

pracovnej oblasti a rozlíšenie rastrových vrstiev nastavíme pomocou modulu g.region.

V záložke Bounds do riadkov pre všetky svetové strany (Value for the * edge:) vložíme

hodnoty rozsahu pracovnej oblasti súboru máp cvicenie_9a, ktoré sú uvedené v kroku 2.

V nastavení Grid resolution 2D (both north-south and east-west) v záložke Resolution

definujeme hodnotu 2500.

6. Vytvoríme ľubovoľnú rastrovú vrstvu, napr. rastrovú vrstvu s názvom temp1. Urobíme to

pomocou mapovej kalkulačky. Najprv do poľa Name for new raster map to create okna

mapovej kalkulačky napíšeme názov vytváranej rastrovej vrstvy a do poľa Expresion

napíšeme ľubovoľné číslo, napr. 1. Ďalším krokom bude konverzia rastrového súboru do

vektorového formátu. Uskutočníme to pomocou modulu r.to.vect (File/Map type

conversions/Raster to vector [r.to.vect]). V záložke Required jeho okna, v prvom vstupnom

poli nalistujeme rastrovú vrstvu s názom temp1, do druhého poľa vložíme názov vytváranej

vektorovej vrstvy, napr. tiež temp1. Z ponuky rolovacieho menu poľa Feature type: si

vyberieme možnosť point a nakoniec v záložke Attributes označíme zaškrtávacie políčko

prepínača Use raster values as categories instead of unique sequence (CELL only) (v).

Posledným krokom realizovaným pri nastavení tohto mapsetu bude export vytvorenej bodovej

vektorovej vrstvy do externého formátu, napr. do formátu ESRI Shape, pomocou modulu

v.out.ogr (File/Export vector map/Common export formats [v.out.ogr]). Po nalistovaní

vektorovej vrstvy s názvom temp1 a zadefinovaní spoločného názvu, napr. tiež temp1,

súborov formátu ESRI Shapefile a priečinka, do ktorého budú uložené v prvej záložke okna

tohto modulu, musíme ešte v záložke Input odznačiť prednastavené označené okienka a

označiť len okienko s možnosťou point. Modul spustíme pomocou tlačidla Run a pomocou

modulu Change mapset (Settings / GRASS working environment / Change mapset]) sa vrátime

do pracovnej oblasti mapsetu cvicenie_9a.

7. Pomocou príkazu v.in.ogr (File / Import vector data / Common import formats [v.in.ogr])

importujeme externú vektorovú vrstvu vo formáte ESRI Shape s názvom temp1 do znovu

prestaveného pracovného prostredia GRASSu (súbor máp cvicenie_9a). Pomocou tlačidla

Browse si v ponúknutom okne modulu nalistujeme na disku počítača uložený súbor s názvom

temp1.shp a označíme zaškrtávacie políčko Override dataset projection (use location’s

projection). Modul spustíme pomocou tlačidla Import.

8. Ďalším krokom bude konverzia importovaného vektorového súboru do rastrového formátu.

Uskutočníme to pomocou modulu v.to.rast (File/Map type conversions/Vector to raster

[v.to.rast]). V záložke Required nalistujeme vektorovú vrstvu s názom temp1, do druhého

vstupného poľa záložky napíšeme názov vytváranej rastrovej vrstvy, napr. taziska, a v poli

Source of raster values: necháme pednastavenú možnosť attr. Nakoniec v záložke Attributes

z ponuky rolovacieho menu vstupného poľa Name of column for attr parameter (data type

must be numeric): (column=name) si vyberieme položku cat. Aktivovaním príkazu vytvoríme

rastrovú vrstvu, kde len bunky rastra ležiace v ťažiskách štvorcov o veľkosti 2500m x 2500m

budú mať definované hodnoty, ktoré predstavujú poradové čísla týchto ťažísk.

9. Nakoniec použijeme mapovú kalkulačku. Výstupnú rastrovú vrstvu nazveme, napr. DBP.

Pomocou rolovacieho menu vstupného poľa pre formulovanie matematickej operácie, teda pre

tvorbu výrazu s názvom Insert mapcalc function, vyberieme funkciu if(x,a). Po jej zobrazení

v pracovnom poli Expresion do jej zátvorky pomocou poľa Insert existing raster map

vložíme pred zobrazenú čiarku rastrovú vrstvu s názvom taziska a za čiarku rastrovú vrstvu

s názvom dtm_max. Následne spustíme výpočet. V prípade, že hodnota bunky rastra s názvom

taziska je väčšia ako nula, takto zadefinovaná funkcia priradí bunkám novovytváraného rastra

s názvom DBP hodnotu polohovo identickej bunky rastra s názvom dtm_max.

10. Posledný krok pre splnenie zadania tohto príkladu je konverzia rastrovej vrstvy s názvom

DBP na vektorovú bodovú vrstvu. Tento krok už nebudeme popisovať a jeho realizáciu

ponecháme na samotného čitateľa tohto učebného textu.

Page 91: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

91

PPrríílloohhyy

Page 92: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

92

1. Ovládanie GRASS GIS prostredníctvom

Quantum GIS Ako už bolo uvedené v podkapitole 1.2 „Používateľské rozhranie“ prácu v prostredí GRASS GIS

uľahčuje používateľovi grafické rozhranie GUI. Okrem súčastného GUI wxPython a pôvodného

Tcl/Tk GUI interaktívne nastavovanie a spúšťanie jednotlivých modulov GRASS GIS umožňuje aj

zásuvný modul (pluginu), implementovaný v prostredí Quantum GIS. Quantum GIS je ďalšia Open

source GIS technológia, prístupná bežným používateľom. Prístup k modulom GRASS GIS je

umožnený prostredníctvom nástroja Správca zásuvných modulov QGISu, ktorý sa nachádza v

kontextovom menu hlavného okna Quantum GIS v položke Zásuvné moduly. Ukážka okna tohto

nástroja je na Obrázku 59.

Obrázok 59. Ukážka okna nástroja Správca zásuvných modulov QGISu.

V tomto okne označíme zaškrtávacie pole GRASS. Zmenu potvrdíme tlačidlom OK. Následne sa

nám na lište tlačidiel rýchleho prístupu Quantum GIS alebo v záložke GRASS, v položke Zásuvné

moduly, zobrazia tlačidlá nástrojov GRASS GIS ponúkaných v prostredí Quantum GIS (Obrázok 60.).

Obrázok 60. Kontextové menu GRASS v prostredí Quantum GIS.

Page 93: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

93

Význam jednotlivých tlačidiel je nasledovný:

1. Otvoriť súbor máp (mapset) – tlačidlo otvorí okno, ktoré umožňuje vybrať umiestnenie

existujúcej priestorovej databázy GRASS GIS na pevnom disku počítača, a následne

pracovnú lokalitu a súbor máp.

2. Nový súbor máp (mapset) – tlačidlo otvorí okno, ktoré umožňuje vytvoriť novú pracovnú

lokalitu a súbor máp. Postup je podobný ako v prípade vytvorenia pracovnej lokality

v Úvodnom okne GRASS GIS.

3. Zatvoriť súbor máp (mapset) – tlačidlo umožňuje zatvoriť otvorený mapový súbor.

4. Pridať vektorovú vrstvu GRASSu – tlačidlo otvorí okno, ktoré umožňuje na mapovom plátne

Quantum GIS zobraziť vektorovú vrstvu, ktorá sa nachádza v priestorovej databáze GRASS

GIS.

5. Pridať rastrovú vrstvu GRASSu – tlačidlo otvorí okno, ktoré umožňuje na mapovom plátne

Quantum GIS zobraziť rastrovú vrstvu, ktorá sa nachádza v priestorovej databáze GRASS

GIS.

6. Vytvoriť novú vektor. vrstvu GRASSu – tlačidlo otvorí okno, ktoré umožňuje vytvoriť

vektorovú vrstvu GRASS GIS,

7. Upraviť vektorovú vrstvu GRASSu – tlačidlo otvorí okno, ktoré umožňuje upraviť vektorovú

vrstvu existujúcu v priestorovej databáze GRASS GIS.

8. Otvoriť nástroje GRASS – tlačidlo otvorí zoznam prístupných modulov GRASS GIS.

9. Zobraziť aktuálny región GRASSu – v prípade, že je ponuka aktívna, rozsah pracovnej oblasti

sa zobrazí v podobe červeného obdĺžnika na mapovom plátne Quantum GIS.

10. Upraviť aktuálny región GRASSu – tlačidlo otvorí okno podobné oknu z Obrázku 7. V tomto

menu je možné:

a. číselne zadať rozsah pracovnej oblasti cez vstupné polia Západ, Východ, Sever a Juh,

b. zadať rozlíšenie rastrových vrstiev prostredníctvom polí Cell width a Cell height,

c. prostredníctvom nástroja laso pomocou kurzora myši priamo na mapovom plátne

zadať (nakresliť) rozsah pracovnej oblasti.

Ak si v Quantum GIS otvoríme ľubovoľné vektorové alebo rastrové vrstvy v niektorom z

podporovaných formátov (*.shp, *.dgn, *.tif , *.jpg, ...) a prispôsobíme im veľkosť mapového

náhľadu na mapovom plátne, môžeme vytvoriť nový súbor máp GRASS GIS v rozsahu, ktorý je daný

veľkosťou vybraného mapového náhľadu Quantum GIS. Po aktivovaní tlačidla Nový súbor máp

(mapset) pokračujeme podobne ako v GRASS GIS (podkapitola 1.4 „Základné nastavenia“). Postupne

zadáme cestu k vytváranej priestorovej databáze GRASS GIS (GIS Data Directory) a názov novej

lokality. Vyberieme pre ňu súradnicový referenčný systém (Project location a projection / coordinate

system). V ďalšom kroku nám Quantum GIS ponúkne Predvolený región GRASSu v rozsahu veľkosti

jeho aktívneho mapového náhľadu a po vložení názvu súboru máp tento následne vytvorí. Ak chceme

zmeniť nastavené parametre pracovnej oblasti, aktivujeme tlačidlo Upraviť aktuálny región GRASSu.

Na monitore počitača sa objaví okno pre nastavenie pracovnej oblasti GRASS GIS, ktoré je podobné

oknu na Obrázku 7. Tentoraz nám ale Quantum GIS ponúkne možnosť korigovať hranice pracovnej

oblasti nielen zadaním konkrétnych súradnicových hodnôt, ale aj graficky pomocou myši. Ak na

mapovom plátne Quantum GIS nakreslíme hranice modifikovanej pracovnej oblasti ťahom myši

súčasne s jej stlačeným pravým tlačidlom, v okne pre nastavenie pracovnej oblasti sa aktualizujú

hraničné súradnice. Ak si nastavíme vyhovujúce rozlíšenie, posledným krokom bude zaokrúhlenie

aktualizovaných hraničných súradníc v zmysle poznámky na strane 14. Uvádzaný postup je vhodný

nielen pre začiatočníkov. Výhodné je ho použiť aj v prípade rozhodnutia vytvoriť v priestorovej

databáze GRASS GIS súbor máp, do ktorého chceme uložiť grafické vrstvy s rôznym rozsahom a

polohou.

Moduly GRASS GIS obsluhujeme prostredníctvom menu, ktoré sa zobrazí po použití tlačidla

Otvoriť nástroje GRASSu (Obrázok 61.). V rámci okna existujú tri záložky:

1. Strom modulov – štruktúrovaný strom prístupných modulov GRASS GIS.

2. Zoznam modulov – štruktúrovaný zoznam prístupných modulov GRASS GIS. Moduly sú

zoradené podľa príslušnosti k skupinám. Ukážka časti tohto zoznamu je na Obrázku 61.

Page 94: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

94

3. Prehliadač – Ukážka priestorovej databázy, resp. zoznam grafických vrstiev, ktoré sa

nachádzajú v pracovnej lokalite. Po výbere vrstvy v zozname sa v pravej časti okna

Prehliadača zobrazujú metaúdaje označenej vrstvy. Grafické vrstvy môžeme pridať na

mapové plátno Quantum GIS dvojklikom na zvolenú vrstvu v zozname.

Samozrejme, medzi prístupnými modulmi v Quantum GIS nenájdeme všetky moduly GRASS

GIS. Chýba tu, napr. modul r.sun, alebo niektoré moduly obsiahnuté v ponuke hydrologického

modelovania, napr. modul r.terraflow alebo r.flow a mnoho ďalších modulov. To však neznamená, že

prostredníctvom Quantum GIS sprístupnené nástroje neposkytujú väčšinu aplikačných možností

GRASS GIS. Zároveň, prostredníctvom GRASS GIS alebo za pomoci Quantum GIS, vygenerovaná

a na disku uložená priestorová geodatabáza GRASS GIS je prístupná pre obidva uvádzané systémy.

Užívateľské rozhranie Quantum GIS je iné ako užívateľské rozhranie GRASS GIS. To sa,

pochopiteľne, prejavuje i na grafike ovládacích prvkov GRASS GIS v prostredí Quantum GIS.

Odlišnosti však nie sú natoľko veľké, aby schopnosť pracovať s prístupnými modulmi GRASS GIS

v užívateľskom prostredí Quantum GIS nepostačovala na prácu s týmito modulmi i po prechode do

prostredia GRASS GIS.

Obrázok 61. Ukážka okna s modulmi GRASS GIS.

Page 95: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

95

2. Zdanlivá dráha Slnka na oblohe Základným východiskom pre určenie jednotlivých charakteristík distribúcie slnečného žiarenia na

zemskom povrchu je zdanlivá dráha Slnka na oblohe. Výška Slnka nad dotykovou rovinou ku

georeliéfu v bode so zemepisnou šírkou φ a zemepisnou dĺžkou λ, prípadne nad dotykovou rovinou

k referenčnej guľovej ploche Zeme s rovnakými zemepisnými súradnicami, to znamená, nad miestnym

horizontom, v danom časovom momente určuje uhol dopadu slnečného lúča na tú ktorú rovinu. Výška

Slnka nad dotykovou rovinou ku georeliéfu v bode so sklonom väčším ako 0º bude v danom momente

iná ako výška Slnka nad rovinou miestneho horizontu (Obrázok 62.). Naklonená rovina je vzhľadom

na rovinu miestneho horizontu určená vertikálnym uhlom sklonu S a horizontálnym uhlom orientácie

reliéfu voči svetovým stranám A. Výpočet uhla dopadu slnečného lúča δexp na dotykovú rovinu ku

georeliéfu pre daný časový moment T počas dňa určeného hodnotou priemernej dennej deklinácie δ

vychádza v module r.sun z predpokladu, že sklon georeliéfu a jeho orientácia voči svetovým stranám

v ľubovoľnom bode na georeliéfe so zemepisnou šírkou φ určujú zemepisnú šírku φ´ a vzhľadom na

zemepisnú dĺžku λ tohto bodu aj relatívnu zemepisnú dĺžku λ´ dotykového bodu dotykovej roviny

k refrenčnej guľovej ploche Zeme s rovnakým priebehom dopadu slnečných lúčov. Pre určenie

jednotlivých charakteristík oslnenia georeliéfu závisiacich od uhla dopadu slnečného lúča potom stačí

vypočítať charakteristiky oslnenia dotykovej roviny k referenčnej guľovej ploche Zeme v bode

s relatívnymi zemepisnými súradnicami φ´ a λ´, prípadne následne tieto charakteristiky upraviť

vzhľadom na čas východu Slnka nad miestny horizont a čas západu Slnka pod miestny horizont

vyšetrovaného bodu na georelliéfe.

Pre výpočet azimutu Slnka Ao a uhla výšky Slnka h nad miestnym horizontom v čase určenom

hodinovým uhlom T boli v module r.sun použité známe rovnice, ktoré môžeme nájsť, napr. v prácach

Krcho (1965) alebo Kitler, Mikler (1986)

cos Ao = C11 cos T + C13

(C22 sin T )2 + (C11 cos T + C13)

2 , (3)

sin h = C31 cos T + C33 , (4)

kde:

C11 = sin φ cos δ C13 = -cos φ sin δ

C22 = cos δ

C31 = cos φ cos δ C33 = sin φ sin δ. (5)

Analogicky rovnici (4) bol sínus uhla δexp , teda uhla dopadu slnečného lúča na naklonenú dotykovú

rovinu v bode na georeliéfe so zemepisnými súradnicami φ a λ pre zvolený miestny čas T, určený na

základe práce Jenčo (1992) vzťahom

sin δexp = C´31 cos (T - λ´) + C´33 , (6)

kde pre veličiny C´31 a C´33 platia rovnice

C´31 = cos φ´ cos δ

C´33 = sin φ´ cos δ . (7)

Ak uhol δexp = 0˚, potom podľa rovnice (5) platí

cos ( )(Tv,z)rel - λ´ = - C´33

C´31 . (8)

Zdvojený index v,z vyjadruje v rovnici (8) čas relatívneho prechodu bodu na georeliéfe z tieňa do svetla

a opačne. Skutočný čas východu Slnka (Tv)real a západu Slnka (Tz)real , ak neuvažujeme zatienenie

Page 96: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

96

okolitými formami georeliéfu, dostaneme po úprave časov (Tv)rel a (Tz)rel vzhľadom na čas východu

Slnka (Tv)h nad miestny horizont a čas západu Slnka (Tz)h pod miestny horizont. Kosínusy času

východu Slnka (Tv)h nad miestny horizont a času západu Slnka (Tz)h pod miestny horizont sú pre

priemernú deklináciu Slnka δ v konkrétny deň určené vzťahom

cos ( )Tv,z h = - C33

C31 . (9)

Keďže v GRASS GIS nulový uhol orientácie A určuje východnú orientáciu, pre sin φ´ a tg λ´

v predchádzajúcich rovniciach platia nasledujúce vzťahy

sin φ´ = - cos φ sin S sin A + sin φ cos S , (10)

tg λ´ = sin S cos A

sin φ sin S sin A + cos φ cos S , (11)

modifikované na základe transformačných rovníc (4.3.31) pre výpočet kartografickej šírky

a kartografickej dĺžky vzhľadom na posunutý pól v práci Krcho (1992). φ´ a λ + λ´ sú v tomto prípade

referenčnými súradnicami, určujúcimi polohu dotykového bodu roviny (roviny miestneho horizontu)

s rovnakým dopadom slnečných lúčov ako na naklonenú dotykovú rovinu v bode na georeliéfe so

zemepisnými súradnicami φ a λ.

Obrázok 62. Výška Slnka nad rovinou miestneho horizontu a nad dotykovou rovinou ku georeliéfu.

Page 97: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

97

3. Ortorektifikácia Ortofotomapu, resp. ortofotosnímku si môžeme predstaviť ako fotografiu zemského povrchu,

ktorá má špeciálne vlastnosti (je transformovaná do zvoleného súradnicového referenčného systému

s odstránenými geometrickými chybami snímky). Tieto chyby vznikajú predovšetkým pri snímkovaní

cez centrálnu projekciu objektívu kamery. Ide najmä o radiálnu distorziu, čiže posuny reálnych

objektov voči zobrazovacej rovine, ktoré vznikajú pri premietaní. Radiálna distorzia rastie v rovinnom

území rovnomerne od stredu snímky k jej okrajom. Vo vertikálne členitom území je to

komplikovanejšie v dôsledku meniacich sa nadmorských výšok (Obrázok 63.). Úplné odstránenie

týchto chýb georeferencovaním i pri použití najvyšších stupňov geomemetrických transformácií,

zabudovaných v georeferenčných nástrojoch jednotlivých GIS prostredí, je prakticky nemožné.

Obrázok 63. Schématický náčrt rozdielu medzi stredovou projekciou snímky a ortogonálnou

(pravouhlou) projekciou výslednej mapy. Táto chyba sa následne premieta do leteckej snímky

a deformuje reálny obraz krajiny (upravené podľa Neteler a Mitášová, 2004).

Proces, pri ktorom dochádza k transformácii centrálnej projekcie LMS do ortogonálnej projekcie,

prípadne k odstráneniu skreslení vyplývajúcich z parametrov kamery v čase snímkovania, sa nazýva

ortorektifikácia. LMS predstavuje špeciálnu kalibrovanú fotografiu zemského povrchu, zvyčajne

s čiernym rámom a s vyznačeným typom kamery, rámovými značkami (finducial marks), prípadne so

základnými parametrami letu (čas, výška, ohnisko objektívu, atď.). Vnútorná orientácia LMS nám

určuje vzťah medzi projekčným centrom a snímkovou rovinou kamery (tvar snímkovacieho lúča) a je

definovaná konštantou fotokamery, súradnicami hlavného bodu LMS a skreslením objektívu.

Parametre vonkajšej orientácie nám určujú polohu snímkovacieho lúča v priestore (súradnice

projekčného centra (x, y, z) a uhly φ, ω, κ (Obrázok 64.)).

Page 98: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

98

Obrázok 64. (A) ukážka krajnej časti LMS s údajom o konštante fotokomory, type kamery

a objektívu s detailom rámovej značky, (B) prvky vnútornej orientácie LMS (konštanta fotokomory

a súradnice hlavného bodu snímky), (C) prvky vonkajšej orientácie (φ - sklon snímky v smere letu,

ω - sklon kolmo na smer letu a κ - pootočenie snímky).

Pri obstarávaní LMS by sme od ich poskytovateľa mali vždy žiadať kalibračný protokol, ktorý

obsahuje dôležité parametre kamery (ohniskovú vzdialenosť, údaje o skreslení objektívu), súradnice

hlavného bodu (principal point) a súradnice rámových značiek (4 alebo 8 u novších kamier). Tieto

parametre sa zohľadňujú pri spracovaní LMS a jej transformovaní na ortofotosnímku.

Page 99: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

99

4. Transformácia súradníc S-JTSK do

pravouhlej matematickej súradnicovej

sústavy. Súradnicový systém Jednotnej trigonometrickej siete katastrálnej (S-JTSK), zavedený ako

záväzný súradnicový referenčný systém v bývalom Československu, je geodetický rovinný

súradnicový systém, ktorý je definovaný Besselovým elipsoidom a Křovákovým zobrazením. Os X

tohto súradnicového systému smeruje k juhu, os Y na západ. GRASS GIS zobrazuje grafické údaje v

matematickom rovinnom súradnicovom systéme, ktorého os X smeruje na východ a os Y na sever. Ak

chceme, aby geografické objekty polohovo určené v pôvodnom súradnicovom systéme S-JTSK boli

v GRASS GIS po zobrazení na monitore počítača tradične orientované, musia byť ich súradnice X a Y

vzájomne zamenené a musí im byť priradené opačné znamienko (Obrázok 65.).

Obrázok 65. Transformácia súradníc S-JTSK do matematického súradnicového systému používaného

pre zobrazovanie polohovo definovaných údajov v GRASS GIS.

Page 100: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

100

5. Vstupné údajové súbory potrebné pri

riešení príkladov. Na CD týchto učebných textov sa v podpriečinkoch priečinku podklady nachádzajú údajové

súbory, ktoré vstupujú do riešení niektorých príkladov v kapitole 3. „Úlohy a cvičenia“.

V každom podpriečinku k danému príkladu sa zároveň nachádza súbor skripty.txt, ktorý obsahuje

skripty, pomocou ktorých je možné spustiť danú postupnosť nástrojov s konrétnymi nastaveniami. V

niektorých prípadoch však nie je možné každý krok procesu nahradiť skriptom. Práve z tohto dôvodu

sa pokročilým používateľom odporúča používať kombináciu oboch prístupov.

Page 101: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

101

Použitá literatúra

Mapový klient ZBGIS, 2014. Geodeticky a Kartograficky ústav Bratislava, 2014. Dostupné na:

https://zbgis.skgeodesy.sk/tkgis/default.aspx

Jenčo, M., 1991. Interdisciplinárne aplikácie Komplexného digitálneho modelu reliéfu (KDMR)

v oblasti obálkovej orografie. Acta Facultatis rerum naturalium Universitatis Comeniane,

Geographica, 30, 39-57.

Jenčo, M., 1992. Distribúcia priameho slnečného žiarenia na georeliéfe a jej modelovanie pomocou

Komplexného digitálneho modelu reliéfu. Geografický časopis, 44, (4), 342-355.

Kitler, R., Mikler, J., 1986. Základy využívania slnečného žiarenia. Veda, Bratislava, 148 s.

Krcho, J., 1965. Dĺžka oslnenia reliéfu a jeho znázornenie do mapy pomocou izalumchrón.

Geografický časopis, 17, (3), 216-239.

Krcho, J., 1986. Geografická kartografia I. Univerzita Komenského, Bratislava, 281 s.

Krcho, J., 2001. Modelling of georelief and its geometrical structure using DTM: Positional and

numerical accuracy – Modelovanie georeliéfu s jeho geometrickej štruktúry pomocou DTM:

Polohová a numerická presnosť. Bratislava: Q 111, 336 s.,

Neteler, M., Mitášová, H., 2008. Open Source GIS: A GRASS GIS Approach, Third Edition. Springer,

406 s.

Open Source Geospatial Foundation, 2014. Dostupné na: http://www.osgeo.org/

Page 102: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

102

Odporúčaná literatúra

Neteler, M., 2002/2003. GRASS Handbuch, Der praktische Leitfaden zum Geographischen Infor-

mationssystem GRASS, Universitat Hannover, 253 s. Dostupné na:

ftp://www.fr.xemacs.org/grass/gdp/handbuch/neteler_grasshandbuch_v11.pdf

Neteler, M., 2005. GRASS Handbuch, (Praktická rukověť ke geografickému informačnímu systému

GRASS), český překlad, 253 s.

GRASS GIS Manuals, 2014. Dostupné na: http://grass.osgeo.org/documentation/manuals/

Ciolli, M., Tattoni, C., Zatelli, P., 2010. Practical introduction to GRASS and releated software for

beginers. Dostupné na: http://www.ing.unitn.it/~grass/docs/GRASS_beginners_2010_workshop.pdf

Bonk, R., 2003. Seriál Geografický informačný systém GRASS. Dostupné na:

http://www.root.cz/serialy/geograficky-informacny-system-grass/

Šúri, M., Cebecauer, T., Hofierka, J., 2003. Digitálne modely reliéfu a ich aplikácie v životnom

prostredí. Životné prostredie, 37, (1), 30-35. Dostupná na:

http://147.213.211.222/sites/default/files/2003_1_030_035_suri.pdf

Hofierka, J., Mitášová, H., Neteler, M., 2009. Geomorphometry in GRASS GIS. In: Hengl, T. and

Reuter, H.I. (eds). Geomorphometry: Concepts, Software, Applications. Developments in Soil

Science, Vol. 33, Elsevier, 387-410.

Page 103: GGRRAASSSS GGIISS - Prírodovedecká fakulta 1.1 Úvod do GRASS GIS Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) je voľne šíriteľný GIS pre manažment a analýzu priestorových

103

Mgr. Libor Burian RNDr. Marián Jenčo, PhD. Mgr. Miloš Rusnák

GRASS GIS

Geovedné aplikácie

Vydala Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta a Geografický ústav

Slovenskej akadémie vied v Bratislave

Korigoval: Bc. Martina Lešková

Rozsah 103 strán, 8,6 AH 1. vydanie

ISBN 978-80-223-3804-2