Встановлення QGIS 3.34 і додавання шарів

Автори: Джим Кліффорд, Джош МакФейден і Деніел Макфарлейн Переклала на українську: Христина Марусаж Оригінал уроку: https://programminghistorian.org/en/lessons/qgis-layers

На цьому уроці ви встановите програмне забезпечення QGIS, завантажите геопросторові файли у форматах шейп-файл та GeoTIFF, і створите карту з кількох векторних і растрових шарів.

Цей урок є частиною серії з 4 уроків - Ви на уроці 2 попередній урок | наступний урок

Цілі уроку

На цьому уроці ви встановите програмне забезпечення QGIS, завантажите геопросторові файли у форматах шейп-файл та GeoTIFF, а також створите карту з кількох векторних і растрових шарів. Quantum або QGIS — це альтернатива лідеру галузі ArcGIS від ESRI з відкритим кодом. QGIS є багатоплатформовою, що означає, що вона працює на Windows, Mac і Linux і має багато функцій, які найчастіше використовують історики. ArcGIS є досить дороговартісним і працює лише на Windows (хоча можна придбати програмне забезпечення для роботи на Mac). Проте багато університетів мають власні ліцензії, що означає, що студенти та співробітники мають доступ до безкоштовних копій програмного забезпечення (спробуйте зв’язатися зі своїм картографічним бібліотекарем, відділом програмного забезпечення або ж географічним факультетом чи кафедрою). QGIS ідеально підходить для тих, хто не має доступу до безкоштовної копії ArcGIS, а також є хорошим варіантом для вивчення базових навичок ГІС і прийняття рішення щодо подальшого встановлення копії ArcGIS на вашому комп’ютері. Крім того, будь-яку роботу, яка виконана в QGIS, можна пізніше експортувати в ArcGIS, якщо ви вирішите перейти на інший рівень. Автори, як правило, використовують обидва, та із задоволенням застосовують QGIS на комп’ютерах з Mac і Linux для вирішення базових завдань, але все ж повертаються до ArcGIS для більш складної роботи. У багатьох випадках саме труднощі зі стабільністю змушують повертатись до ArcGIS, а не брак функцій. Тим, хто вивчає Python за допомогою уроків з платформи Programming Historian, буде приємно дізнатися, що як QGIS, так і ArcGIS використовують Python як свою основну мову сценаріїв (скрипту).

Встановлення QGIS

Перейдіть до сторінки завантаження QGIS. Залежно від вашої операційної системи, процедура може дещо відрізнятися. Оберіть потрібну операційну систему. Дотримуйтеся нижче наведених інструкцій.

Примітка від редакторів: Існує українська локалізація QGIS, проте деякі кнопки можуть бути без перекладу. У цьому уроці наведені назви кнопок, які є в програмі. Якщо переклад відсутній, перекладачка подала його у дужках за власним розсудом.

Інструкції для Mac

  • Найкраще обрати основний випуск (той, що має один пакет інсталятора).

  • Після завантаження відкрийте інсталятор QGIS та дотримуйтесь інструкцій на екрані для встановлення програми.

Після встановлення QGIS перша спроба запуску може бути невдалою через захисні засоби. Щоб увімкнути QGIS, утримуючи клавішу Control натисніть на піктограму QGIS в папці "Програми" та виберіть "Відкрити" в контекстному меню. Відобразиться діалогове вікно підтвердження, у якому потрібно ще раз натиснути кнопку "Відкрити". Це потрібно зробити лише один раз.

Варто зауважити, що для деяких попередніх версій QGIS на Mac OS X необхідно було встановити додаткові пакети програмного забезпечення забезпечення. Ці пакети містили додаткові компоненти та бібліотеки, які були необхідними для правильної роботи QGIS.

Інструкції для Windows

  • у розділі "Пакети для Windows" натисніть на посилання для завантаження QGIS:

  • Двічі натисніть .exe файл для виконання

QGIS дуже просто встановити в більшості версій Linux. Дотримуйтесь інструкцій на сторінці завантаження.

Дані на територію міста Чернівці

Для прикладу в цьому уроці, ми будемо використовувати деякі дані з міста Чернівці.

Всі дані підготовлено власноруч і доступні для завантаження:

  1. Boundary1911

  2. Lot_town

  3. Waterways

  4. Landuse

  5. Protected_area

  6. Highways

  7. Places

(завантажити всі файли у архіві .rar)

  • Завантаживши всі сім файлів, перемістіть їх у папку та розархівуйте їх. Перегляньте вміст папок. Ви помітите кілька файлів з однаковою назвою, але різних типів. Коли ви перейдете до цих папок через програмне забезпечення ГІС, ви побачите, що вам потрібно лише натиснути .shp, а інші формати підтримують цей файл у фоновому режимі. Тому під час переміщення файлів на комп’ютері важливо завжди переміщувати та зберігати всі файли разом. Ось чому шейп-файли зазвичай поширюються у стисненому вигляді за допомогою zip-архівів. Запам’ятайте папку, у якій ви зберегли розархівовані папки шейп-файлів, оскільки через кілька хвилин вам потрібно буде знайти їх у QGIS.

Початок вашого ГІС проєкту

Відкрийте QGIS. Перше, що нам потрібно зробити, це правильно налаштувати систему координат (СК) [CRS (Coordinate Reference System)]. СК відображає картографічну проєкцію, а проєкції – це різні способи представлення реального світу на двовимірних картах. За замовчуванням встановлено загальноземну систему координат WGS84 (найчастіше використовується WGS 84, яка сумісна з програмним забезпеченням типу Google Планета Земля). Для території України часто використовують систему координат 1942 року, але оскільки більшість наших даних і прикладів є сучасними, ми будемо використовувати WGS84 / UTM zone 35N (система координат WGS 84, Універсальна поперечна проєкція Меркатора, 35 зона – Universal Transverse Mercator / UTM zone 35N). Керування СК різних тематичних шарів і забезпечення їхньої належної роботи є одним з найскладніших аспектів ГІС для початківців. Тим не менш, правильне налаштування програмного забезпечення дозволить вам конвертувати СК і працювати з даними, імпортованими з різних джерел. Оберіть властивості проєкту:

  • Проект - > Властивості

  • У лівій панелі вікна виберіть "Система координат" (четверта вкладка зверху).

  • в полі Фільтр введіть "32635" – це дозволить швидко перейти до необхідної системи координат для міста Чернівці.

  • виберіть "WGS84 / UTM zone 35N" і натисніть "OK".

  • зверніть увагу, що проєкція змінилася в нижньому правому куті вікна QGIS. На початку цієї панелі (Рядок стану) ви побачите географічне розташування вказівника миші в метрах.

  • у меню "Проект" виберіть "Зберегти" (ми радимо зберігати ваш проєкт після кожного кроку).

Тепер ви готові до роботи над навчальним проєктом, але може виникнути кілька питань про те, яку СК використовувати для вашого власного проєкту. У WGS 84 можна працювати в короткостроковій перспективі, особливо якщо ви опрацьовуєте дані глобальних територій, але буде важче працювати на локальних картах. Одна з підказок – дізнатися, яка СК або проєкція використовується для паперових карт регіону. Якщо ви скануєте паперову карту хорошої якості, щоб використовувати її як базовий шар, доцільно використовувати ту саму проєкцію. Ви також можете спробувати пошукати в Інтернеті поширені СК для конкретного регіону. Ось посилання на ресурс, що допоможе вибрати СК для вашого проєкту: Системи координат в QGIS.

Створення базової карти

Тепер, коли ваш комп’ютер працює з правильними налаштуваннями, настав час додати інформацію, яка зрозуміла людям. Ваш проєкт повинен починатися з базової карти або вибору геопросторової інформації, яка дозволить вашим читачам розпізнати об’єкти реального світу на карті. Для більшості користувачів він буде складатися з декількох "шарів" векторних та растрових даних, які можна перебудувати, розфарбувати та підписати таким чином, щоб вони були зрозумілі вашим читачам та відповідали цілям вашого проєкту. Відносно новою функцією в багатьох програмних продуктах ГІС є наявність базових карт, але оскільки ця технологія все ще розробляється для платформ з відкритим кодом, таких як QGIS, ми розглянемо процес створення власної базової карти, додавши векторні та растрові шари в цьому модулі. Якщо ви хочете додати пропоновані QGIS базові карти, ви можете використовувати "XYZ Tiles" (з панелі "Браузер", яка зазвичай знаходиться в лівій частині вікна QGIS). За замовчуванням встановлено підключення до OpenStreetMap, також ви можете додати інші підключення (правою кнопкою миші на "XYZ Tiles" - > "Нове підключення", далі введіть назву підключення та URL-адресу основного картографічного сервісу, який потрібно додати). Також ви можете встановити плагін "MapTiler" у меню Плагіни - > Управління та встановлення плагінів. У полі пошуку введіть "MapTiler", натисніть на назву плагіна і виберіть пункт "Інсталювати плагін". Натисніть кнопку "OK", а потім кнопку "Закрити". Після встановлення ви знайдете MapTiler у меню плагінів і на панелі "Браузер". MapTiler потребує створення акаунту на однойменному сервісі, але має ширший спектр вибору базових карт. Плагін "OpenLayers" був доступний в попередніх версіях, але наразі не підтримується. Однак, зауважте, що проєкція для деяких з цих глобальних карт може відображатися некоректно, тому супутникові знімки можуть не синхронізуватися з даними, що проєктуються в іншій СК.

Відкриття векторних даних

Векторні дані в середовищі ГІС забезпечують спосіб представлення об’єктів реального світу за допомогою точок, ліній і багатокутників. В першу чергу в ГІС потрібно впорядкувати ці точки, лінії і полігони, а також обрати проєкцію. Точками можуть бути міста або опори ліній електропередач; лініями можуть бути відображені річки, дороги або залізниці; а полігони можуть охоплювати сільськогосподарські угіддя чи адміністративно-територіальні одиниці. Однак, також можна додати історичні дані до цих географічних місць та вивчити, як люди взаємодіяли та змінювали своє фізичне середовище. Змінювалася кількість населення міст, зміщувались русла річок, земельні ділянки перерозподілялись, а сільськогосподарські угіддя засаджували різними культурами.

  • В головному меню виберіть Шар - >Додати шар - > Додати векторний шар

  • Альтернативний шлях – у другому ряді панелей "Інструменти диспетчеру джерел даних", виберіть іконку "Відкрити диспетчер джерел даних":

  • натисніть кнопку "Огляд", знайдіть у папці завантажені шейп-файли.

  • відкрийте папку "Boundary1911"

  • виберіть "Boundary1911.shp", потім "Додати" і ви повинні побачити на вашому екрані межі міста Чернівці станом на 1911 рік. Іноді QGIS додає кольоровий фон (див. зображення вище). Якщо у вас кольоровий фон, виконайте наведені нижче дії. Якщо ні, прогорніть сторінку до ***.

  • натисніть правою кнопкою миші шар (Boundary1911) на панелі "Шари" та виберіть "Властивості".

  • У наступному вікні виберіть "Символіка" на лівій панелі. Є цілий ряд варіантів, але ми хочемо позбутися всього фону одразу. Для цього натисніть "Simple Fill" (Проста заливка).

  • Потім у спадаючому меню "Стиль заливки" та виберіть "Без заливки". Натисніть "OK".

* * *

  • Знову виберіть "Додати векторний шар"

  • натисніть кнопку "Огляд", знайдіть завантажені шейп-файли міста Чернівці у папці.

  • виберіть "Waterways"

  • натисніть "Waterways.shp", а потім натисніть "Відкрити"

  • натисніть правою кнопкою миші шар (Waterways.shp) на панелі "Шари" та виберіть "Властивості"

  • виберіть вкладку "Символіка" і виберіть доречний синій колір для забарвлення гідромережі та виберіть "OK" у правому нижньому куті вікна

  • Ваша карта тепер повинна виглядати так:

  • Знову виберіть "Додати векторний шар"

  • натисніть кнопку "Огляд", знайдіть завантажені шейп-файли міста Чернівці у папці

  • двічі натисніть на "Landuse.shp", а потім натисніть "Відкрити"

Ви отримаєте карту різних типів землекористувань. Однак, щоб побачити різні категорії і відобразити їх різними кольорами вам потрібно змінити символіку. Нам потрібно буде знати, який стовпець атрибутивної таблиці містить інформацію про категорію землекористування, тому першим кроком є відкриття та перевірка таблиці.

  • натисніть правою кнопкою миші на шарі "Landuse" на панелі "Шари" ліворуч, а потім натисніть на "Відкрити таблицю атрибутів".

Відкриється таблиця атрибутів. Вона містить кілька категорій та ідентифікаторів. Нас цікавить категорія landuse, яка надає інформацію про землекористування. Тепер ми покажемо вам, як відобразити ці категорії на карті.

  • Закрийте таблицю атрибутів і ще раз натисніть правою кнопкою миші на шар "Landuse", але цього разу виберіть "Властивості" (альтернативний шлях – подвійне натискання миші на шар Landuse)

  • натисніть "Символіка" на вкладці ліворуч

  • на панелі меню, де написано "Звичайний знак", виберіть "Категоріальний"

  • в полі "Значення" виберіть "Landuse"

  • в полі "Градієнт" виберіть "Greens" (Зелені)

  • натисніть "Класифікувати" внизу вікна зліва

  • у стовпці "Символ" виберіть останній рядок з найтемнішим зеленим квадратом (зі значенням "всі інші значення" - категорія створюється в QGIS за замовчуванням) і натисніть кнопку "Видалити" (ліворуч від "Видалити все"). Натисніть "OK".

  • На бічній панелі "Шари", натисніть на маленьку стрілку ліворуч шару "Landuse", щоб переглянути легенду.

  • Тепер можна побачити площі землекористувань. Спробуйте за допомогою інструментів масштабування збільшити масштаб і перевірити різні ділянки.

  • Щоб повернутися до меж міста, натисніть правою кнопкою миші на будь-якому з шарів і виберіть "Збільшити до шару(ів)".

  • Далі ми додамо шар доріг

  • в головному меню виберіть Шар - > Додати шар - > Додати векторний шар

  • натисніть кнопку "Огляд", знайдіть завантажені шейп-файли міста Чернівці у папці

  • виберіть "Highways.shp"

  • на панелі "Шари" ліворуч двічі натисніть "Highways" та виберіть "Символіка" у меню зліва (якщо його ще не вибрано)

  • натисніть "Звичайний знак" вгорі ліворуч і виберіть "Категоріальний"

  • в полі "Значення" виберіть "Type" (Тип)

  • натисніть "Класифікувати"

  • у стовпці "Символ" двічі натисніть поруч із "основна" – у наступному вікні з’явиться набір різних символів. Прогорніть вниз і знайдіть "topo main road" (topo головна дорога).

  • зараз ви повернулись до вікна "Символіка". У стовпці "Символ" двічі натисніть поруч із "другорядна", змініть колір лінії на чорний, а ширину — на "0,7".

  • натисніть "OK". Тепер на карті будуть представлені основні та другорядні дороги

  • в головному меню виберіть Шар - > Додати шар - > Додати векторний шар

  • натисніть "Огляд", знайдіть у папці завантажені шейп-файли міста Чернівці

  • виберіть "Places.shp" , а далі "Відкрити"

  • на панелі "Шари" двічі натисніть на шар "Places". Виберіть вкладку "Підписи" ліворуч (під "Символіка"). Угорі вікна змініть "No Labels" (Без підписів) на "Single Labels" (Поодинокі підписи). У полі нижче виберіть зі спадаючого списку "name" (назва)

  • Змініть стиль шрифту на "Bold" (жирний), а розмір на "12"

  • Натисніть "OK" і перегляньте результати на карті

  • Створення підписів – це те, чим QGIS значно поступається реальній картографії. Потрібно докласти зусиль, щоб налаштувати параметри для відображення бажаних деталей. Спробуйте повернутися до вкладки "Підписи" та змінити різні налаштування, щоб побачити, як змінюються символи та їх відображення.

Зверніть увагу, що на панелі "Шари" ви можете додавати та видаляти різні шари, які ми додали до карти, приблизно так, як ви робили це в Google Планета Земля. Натисніть на галочки, щоб приховати різні шари. Перетягніть шари, щоб змінити порядок їх відображення. Перетягування шару вгору розмістить його над рештою шарів і зробить його найбільш помітним. Наприклад, якщо ви перетягнете "Landuse" угору, частина доріг не відобразиться.

  • Уздовж панелі інструментів угорі головного вікна програми є піктограми, які дозволяють вам досліджувати карту. Символ руки, наприклад, дозволяє затиснути та перемістити карту, а символи лупи зі знаками плюс і мінус дозволяють збільшувати та зменшувати масштаб. Спробуйте скористатись різними функціями

  • створивши карту за допомогою векторних шарів, далі додамо або використаємо наш перший растровий шар. Зараз вдалий час, щоб зберегти свою роботу.

Відкриття растрів: растрові дані — це цифрові зображення, що складаються з сіток. Усі дані дистанційного зондування, такі як супутникові зображення чи аерофотознімки, є растровими, але зазвичай ви не можете побачити сітки на цих зображеннях, оскільки вони складаються з дрібних пікселів. Кожен піксель має власне значення, і коли ці значення позначаються кольором або градаціями сірого, вони складають зображення, корисне для відображення або топографічного аналізу. Сканована історична (архівна) карта також додається в ГІС у растровому форматі.

  • завантажте: Chernivtsi_1911.tif до вашого проєкту.

  • у головному меню "Шар" виберіть Додати шар -> Додати растровий шар

Альтернативний шлях – на панелі інструментів "Інструменти диспетчеру джерел даних", виберіть іконку "Відкрити диспетчер джерел даних" і вкладці "Растр" додайте шар за допомогою кнопки "Огляд".

  • знайдіть завантажений файл під назвою "Chernivtsi_1911.tif.tif"

  • Оскільки система координат цього растрового шару ідентична до решти даних проєкту, його буде додано без запиту вказати СК. Однак, якщо ви працюватимете з іншими даними і їх СК будуть відрізнятись, вам потрібно буде вказати цю інформацію за запитом програми або самостійно. Якщо програма не пропонує СК, змінити її можна двічі натиснувши на необхідний шар у вкладці "Джерело" в меню ліворуч. Далі під "Ім’я шару" у вкладці "Призначена система відліку координат (СК)" поруч із полем із неправильною системою відліку координат справа натисніть "Виберіть систему координат". У наступному вікні за допомогою поля "Фільтр" знайдіть необхідну СК (див. вище "Встановлення СК проєкту").

  • На панелі "Шари" повинна з’явитись карта поряд з векторними даними. Перемість її вниз, якщо це необхідно.

  • Далі ми б хотіли зробити межі міста більш виразними, тож двічі натисніть на "Boundary1911" і виберіть "Символіка" зліва. У полі "Заливка" виберіть "Simple Fill" (Проста заливка). Тоді нижче з’являться параметри відображення. Натисніть на стрілку поруч кольором у полі "Колір обведення" і виберіть червоний. Потім в полі поруч із "Ширина обведення" встановіть значення 0,5 і натисніть "OK".

  • Тепер ви можете бачити фонову растрову карту через шар "Boundary1911". Збільшіть масштаб для детальнішого огляду і ви повинні чітко бачити шар із межами міста. Зауважте, що вирівнювання відносно добре, але не ідеальне. Ми дізнаємося більше в Уроці 4 про труднощі геопросторової прив’язки історичних карт та надання їм координат реального світу.

Ви навчилися встановлювати QGIS і додавати шари. Переконайтеся, що ви зберегли свою роботу!

Оригінал цього уроку є частиною Geospatial Historian.

Про авторів

Джим Кліффорд, доцент кафедри історії в Університеті Саскачевану. Джош МакФейден, координатор проєктів у Мережі з канадської історії та довкілля. Деніел Макфарлейн, запрошений науковець у Школі канадських студій Карлтонського університету.

Переклад українською: Христина Марусаж – доцент кафедри фотограмметрії та геоінформатики Національного університету "Львівська політехніка", ORCID.

Переклад рецензували: Марія Мелешко-Судьїна, аспірантка, Центр сучасної та цифрової історії, Університет Люксембурга. Володимир Нікулішин, доцент кафедри Картографії та геопросторового моделювання Національного Університету "Львівська Політехніка", к.т.н, ГІС розробник, Python розробник.

Рекомендоване цитування: Кліффорд, Джим; МакФейден, Джош та Макфарлейн, Деніел. "Встановлення QGIS 3.34 і додавання шарів." Programming Historian, переклала Христина Марусаж, Посібник цифрової історії, 2024.

Last updated