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Marco NegrettiPolitecnico di Milano
e-mail: [email protected]://geomatica.como.polimi.it
GRASS 6.41. introduzione
13/12/2013
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indice
introduzione struttura dell'archivio utilizzare GRASS con i dati demo di Spearfish gestione dell'archivio visualizzare carte raster e vettoriali tabella degli attributi dei dati vettoriali definire i colori per le carte raster e vettoriali il workspace navigare e interrogare la cartografia legenda e barra di scala stampa
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3
introduzione
GRASS
Geographic Resources Analysis Support System
E' un Sistema Informativo Geografico (GIS) utilizzato per la gestione, l'elaborazione, il modellamento spaziale e la visualizzazione di dati geografici✔ http://grass.osgeo.org/
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4
introduzione
GRASS è un software libero/open source rilasciato con licenza GNU General Public License (GPL) >= V2✔ http://www.gnu.org/licenses/gpl.html
Può essere utilizzato, modificato e ridistribuito rispettando i termini della licenza GNU GPL
Originariamente scritto, sviluppato, gestito e diffuso dall'U.S. Army Construction Engineering Research Laboratories (USA-CERL, 1982-1995), sezione dell'US Army Corp of Engineers, come strumento per la gestione del territorio e la pianificazione ambientale per scopi militari
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5
introduzione
E' diventato rapidamente un potente strumento in un ampio campo di applicazioni in molte differenti aree della ricerca scientifica
GRASS è attualmente utilizzato in tutto il mondo in ambienti accademici e commerciali, in molti settori governativi, che includono NASA, NOAA, USDA, DLR, CSIRO, il National Park Service, l' U.S. Census Bureau, USGS, e in molte compagnie di consulenza ambientale
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6
introduzione
GRASS è sviluppato da una rete mondiale di operatori che continuano a rilasciare con regolarità nuove versioni
Include centinaia di moduli per elaborare dati (2D e 3D) raster, vettoriali e immagini multispettrali, restituire carte ed immagini sul monitor e su carta, immagazzinare dati con connessioni a diversi DBMS (PostgreSQL, ed altri tramite ODBC)
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7
introduzione
Il codice sorgente di GRASS è scritto in ANSI-C ed è POSIX compliant. Questo permette di utilizzarlo sulla maggior parte dei sistemi UNIX, incluso Linux, su MacOX e su MS-Windows
GRASS è un progetto dell'Open Source Geospatial Foundation✔ http://www.osgeo.org/
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8
introduzione
Il team di sviluppo di GRASS rende disponibili diverse versioni del sw:✔ GRASS 6.4.x è la nuova versione stabile
✔ GRASS 6.5 è la versione di sviluppo di GRASS 6, consigliata per gli sviluppatori, meno per la produzione
✔ GRASS 7 è la nuova versione di GRASS, in fase di sviluppo
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9
introduzione - download
E' possibile scaricare i file sorgenti e poi compilarli
Oppure utilizzare uno dei pacchetti precompilati della versione 6.4✔ Arch Linux, Debian, Fedora, Gentoo, Linux Mint,
Mageia, OpenSUSE, RedHat Enterprise Linux, Ubuntu
✔ MacOSX, Windows
http://grass.osgeo.org/download/software/
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introduzione - download
In alternativa all'installazione, per iniziare, sono a disposizione versioni su live DVD e Virtual Machine:✔ OSGEO Live GIS Disc
✔ Italian GRASS Virtual Machine(Università di Trento)
✔ VigerGIS(Laboratorio di Geomatica - Politecnico di Milano)
✔ ...
http://grass.osgeo.org/download/software/live-cdrom/
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introduzione - i moduli di GRASS
GRASS è organizzato in moduli (comandi) Ad ogni modulo corrisponde una determinata
funzione E' possibile utilizzare i moduli mediante
✔ interfaccia grafica (GUI)
✔ direttamente da linea di comando
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introduzione - i moduli di GRASS
Per usare un comando di GRASS: cercarlo nei menu della GUI
help del comando
nome del comando
definizione dei parametri di esecuzione
linea di comando che sarà eseguita premendo sul tasto
run
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introduzione - i moduli di GRASS
Per usare un comando di GRASS: da linea di comando, nella scheda “command
console”:✔ indicare il nome del comando e
invio per aprire direttamente la finestra senza cercare nei menu
✔ specificare direttamente le opzioni per eseguire il comando senzautilizzare la GUI– dalla command console– dalla shell
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introduzione - i moduli di GRASS
Il campo di azione di un modulo è identificato dalla stringa a sinistra del punto:✔ g.xxxx => generali - es: g.region
✔ r.xxxx => per i raster - es: r.mapcalc, r.buffer
✔ r3.xxxx => per i raster 3D - es: r3.mapcalc
✔ v.xxxx => per i vettoriali - es: v.buffer
✔ i.xxxx => per le immagini - es: i.fft
✔ d.xxxx => di visualizzazione - es: d.rast, d.vect
✔ db.xxxx => per la connessione ai DB - es: db.connect
✔ ps.xxxx => per la stampa - es: ps.map
✔ m.xxxx => comandi vari (misellaneous) - es: m.proj
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introduzione - manuali GRASS è ben documentato I manuali delle varie versioni sono on-line:
✔ http://grass.osgeo.org/documentation/manuals/
Per la versione 6.4, utilizzata come riferimento:✔ http://grass.osgeo.org/grass64/manuals/index.html
Ad ogni comando corrisponde una pagina, ad esempio, per il comando d.rast:✔ http://grass.osgeo.org/grass64/manuals/d.rast.html
che più semplicemente, in questa dispensa sarà indicata come:✔ http://path_to_man/d.rast.html
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struttura dell'archivio
L'organizzazione dei dati di GRASS è di tipo gerarchico ed è stata pensata per gestire in modo efficiente l'accesso multiutente ai dati e la loro condivisione
I dati di GRASS sono contenuti tutti all'interno di una directory, GISDBASE, che deve essere creata prima di utilizzare GRASS
/home/GRASSDB/GISDBASE
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struttura dell'archivio
All'interno della GISDBASE i dati sono organizzati in directory chiamate LOCATION✔ ogni location contiene dati omogenei dal punto di
vista del sistema di riferimento e dell'estensione geografica
/home/GRASSDB/GISDBASE
COMO GENOVA MODENALOCATION
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struttura dell'archivio
In ogni LOCATION ci sono una o più directory chiamate MAPSET
I mapset sono le aree di lavoro degli utenti che accedono ai dati della location✔ ad ogni mapset corrisponde un utente
/home/GRASSDB/GISDBASE
COMO GENOVA MODENALOCATION
PERMANENT utente01 utente02MAPSET
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struttura dell'archivio
Accesso ai dati di un mapset✔ l'accesso in lettura/scrittura ai dati di un mapset è
consentito solo al proprietario del mapset
✔ per default ogni utente ha accesso in lettura ai mapset degli altri utenti
Mapset PERMANENT✔ viene creato da GRASS quando si crea la location
✔ sono definite le proprietà della location, valide per tutti gli altri mapset della location– sistema di riferimento, estensione, risoluzione...
✔ contiene i dati comuni da condividere con tutti gli utenti della location
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struttura dell'archivio - dati raster
I dati raster sono memorizzati in una matrice numerica di N righe per M colonne i cui elementi rappresentano ciascuno una porzione di forma rettangolare di territorio
Ogni matrice contiene N x M valori numerici, ciascuno per ogni cella, che descrivono la corrispondente porzione di territorio
Si possono utilizzare matrici di valori interi e in virgola mobile
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struttura dell'archivio - dati raster
I dati di ogni carta raster sono distribuiti su più file residenti in sottodirectory tematiche del mapset
COMOLOCATION
PERMANENT utente01 utente02MAPSET
catscolrcell_misccell cellhdfcell histDATI
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struttura dell'archivio - dati raster
Esempio✔ gisdbase: GRASSDB
✔ location: spearfish60
✔ mapset: user1
✔ carta raster: elevation.dem
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struttura dell'archivio - dati raster
directory cell - fcell✔ matrice numerica in formato binario con i dati della
carta– cell => valori interi– fcell => valori in virgola mobile
directory cellhd✔ file di testo con l’intestazione (header)
directory cell_misc✔ ad ogni raster corrisponde una directory con 2 file:
– range: definisce massimo e minimo valore della carta raster
– null: definisce le celle a valore nullo
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struttura dell'archivio - dati raster
directory cats✔ contiene il file con l'elenco
delle categorie, corredate eventualmente da una descrizione
directory colr/colr2✔ Contiene il file con la tavola dei
colori definiti nel formato RGB:cat:r:g:b
directory hist✔ Contiene il file con
le meta informazioni24
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struttura dell'archivio - dati vettoriali
Le carte vettoriali sono contenute all'interno della directory vector✔ ad ogni carta vettoriale corrisponde una directory
all'interno della quale ci sono i file che definiscono le proprietà geometriche della carta
Gli attributi sono memorizzati per default in tabelle dbf all'interno della directory dbf
COMOLOCATION
PERMANENT utente01 utente02MAPSET
dbfvectorDATI
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struttura dell'archivio - dati vettoriali
Esempio✔ gisdbase: GRASSDB
✔ location: spearfish60
✔ mapset: user1
✔ carta vettoriale: roads
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struttura dell'archivio - dati vettoriali
file coor, cidx, topo✔ file binari con geometria, indici spaziali e topologia
file head✔ intestazione (header)
file dbln✔ tipo di connessione al database
file hist✔ meta informazioni
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struttura dell'archivio - dati vettoriali
Gli attributi della carta vettoriale sono:✔ in tabelle DBF, all'interno della directory dbf
✔ oppure è possibile utilizzare dei database esterni:– PostgreSQL– SQLite– MySQL– qualsiasi altro DB via ODBC
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utilizzare GRASS con i dati di demo spearfish
1. creare la directory principale (GISDBASE) dove si ritiene più opportuno
2. scaricare i dati demo spearfish_grass60data.tar.gz
http://grass.osgeo.org/download/sample-data/
3. decomprimere il file scaricato al punto 2 all'interno della GISDBASE creata al punto 1
➔ si così ottiene una location prontada utilizzare con GRASS
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utilizzare GRASS con i dati di demo spearfish E' possibile avviare GRASS scegliendo tra due
interfacce grafiche (GUI) diverse:✔ tcltk => GUI di default fino a GRASS 6
✔ wxpython => la nuova GUI di GRASS
per Linux, da linea di comando– grass64 -tcltk– grass64 -wxpython
per windows (dipende...)✔ Es. QGIS-OSGEO4W package:
In queste dispense si utilizzerà la nuova GUI wxpython
http://path_to_man/grass6.html
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utilizzare GRASS con i dati di demo spearfish
Avviare GRASS e indicare GISDBASE, LOCATION eMAPSET:
GISDBASEdipende da dove si è estratta la location spearfish
LOCATIONscegliere spearfish60
MAPSETscegliere user1
avviare GRASS 31
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32
utilizzare GRASS con i dati di demo spearfish
layer manager- proprietà layer- gestione dell'archivio- accesso ai comandi di GRASS- console
map displayfinestra di visualizzazione
http://path_to_man/wxGUI.html
La GUI wxpython:
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utilizzare GRASS con i dati di demo spearfish
Il terminale:
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gestione dell'archivio
L'archivio di GRASS è complesso Nel menu "Manage maps and volumes" ci sono
i moduli per✔ copiare dati da un altro mapset o da quello corrente
✔ visualizzare i dati presenti nei mapset
✔ rinominare i dati del mapsert corrente
✔ cancellare i dati dal mapset corrente
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gestione dell'archivio - alcuni esempi
Copiare i seguenti dati dal mapset (g.copy) PERMANENT al mapset corrente user1:✔ road (vettoriale)✔ elevation.dem (raster)
Perché copiarli?✔ I dati in PERMANENT
sono accessibili solo in lettura✔ I dati nel mapset corrente sono accessibili in
lettura/scrittura
✔ per iniziare con qualcosa di semplice
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gestione dell'archivio - alcuni esempi
Vedere quali dati ci sono nell'archivio (g.list)✔ selezionare il/i tipo/i di dati che si vogliono
visualizzare– nell'esempio i dati raster e vettoriali 2D
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gestione dell'archivio - alcuni esempi
✔ nel mapsetuser1
✔ nel mapsetPERMENENT
Vedere quali dati ci sono nell'archivio
raster
vettoriali
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38
gestione dell'archivio - alcuni esempi
Provare da linea di comando a lanciare i seguenti comandi:✔ g.copy rast=slope@PERMANENT,slope
vect=railroads,railroads– copia slope e railroad dal mapset PERMANENT a quello
corrente✔ g.rename vect=railroads,ferrovie
rast=slope,pendenza– cambia i nomi, da railroads a ferrovie e da slope a
pendenza (lavora nel mapset corrente)✔ g.list type=vect,rast
– elenca i file vettoriali e raster a cui si ha accesso✔ g.remove rast=pendenza
– cancella dal mapset corrente il raster pendenza
http://path_to_man/g.copy.html - g.rename.html - g.remove.html - g.list.html
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39
visualizzare i dati - raster
selezionare elevation.dem
mapset
per aggiungere un layer di tipo raster
si ottiene l'elenco di tutte le carte raster del mapset corrente e di tutti quelli ai quali si ha accesso in lettura
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40
visualizzare i dati - raster
Per aggiornare il Map Display con i nuovi layer aggiunti nel Layer Manager
http://path_to_man/d.rast.html
Selezionare render per avere l'aggiornamento
automatico dei contenuti
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41
visualizzare i dati - vettoriali
si ottiene l'elenco di tutte le carte vettoriali del mapset corrente e di tutti quelli ai
quali si ha accesso in lettura
per aggiungere un layer di tipo vettoriale
selezionare roads
mapset
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42
visualizzare i dati - vettoriali
Per aggiornare il Map Display con i nuovi layer aggiunti nel Layer Manager
http://path_to_man/d.vect.html
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43
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Ad ogni oggetto vettoriale sono associate delle informazioni => attributi
Gli attributi sono organizzati in tabelle La connessione tra dato vettoriale e tabella
degli attributi può essere gestita in diversi modi:✔ pg (PostgreSQL), odbc, mysql, ogr, dbf, sqlite
Ad ogni riga della tabella corrisponde un oggetto geometrico e viceversa
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44
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Per default GRASS utilizza il driver dbf:✔ gli attributi sono su file dbf
✔ questi file sono in $GISDBASE/$LOCATION_NAME/$MAPSET/dbf/– dove:
$GISDBASE è la "GIS data directory" indicata all'avvio di GRASS$LOCATION è la location corrente$MAPSET è il mapset corrente
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45
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Per gestire la connessione alle tabelle degli attributi dei dati vettoriali:✔ per tutti i dati del mapset corrente
– “manage databases”
✔ per una determinata carta vettoriale– “vector database connections”
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46
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Visualizzare i parametri della connessione corrente
– db.connect
http://path_to_man/db.connect.html
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47
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Per modificare la struttura di una tabella, visualizzarne e modificarne il contenuto è possibile:➢ utilizzare il tasto "show attribute table"
nel layer manager– modalità accessibile solo dalla GUI
➢ utilizzare i comandi db.xxxx, v.db.xxxx– questi comandi sono sempre accessibili, da GUI e da
linea di comando
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48
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Dal layer manager, selezionare il vettoriale di interesse (es. roads) e click sul tasto "show attribute table" per visualizzare la tabella
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49
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Visualizzare i dati contenuti nella tabella
doppio click su una riga per evidenziare sul map display
l'elemento vettoriale corrispondente
definizione di query per visualizzare dati parziali
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50
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Per modificare i dati contenuti nella tabella
tasto dx per modificare il valore dell'attributo selezionato,
cancellare righe, inserirne di nuove...
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51
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Modificare i dati contenuti nella tabella nel seguente modo✔ 1 => "autostrade federali"
✔ 2 => "autostrade principali"
✔ 3 => "autostrade secondarie"
✔ 4 => "strade principali"
✔ 5 => "strade secondarie"
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tabella degli attributi dei dati vettoriali
Tabella aggiornata:
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53
tabella degli attributi dei dati vettoriali
Visualizzazione ed editing della struttura
per cancellare una colonna: tasto dx, poi nel menu drop column
per aggiungere una colonna:definire nome e tipo nei rispettivi campi
per rinominare una colonna:indicare la colonna da rinominare con il nuovo nome
es. rinominare label come classe
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54
definire i colori
Definizione dei colori✔ i colori sono definiti utilizzando la codifica RGB
(Red, Green, Blue)– per definire un qualsiasi colore si assegna a ciascuna
delle tre componenti un valore compreso tra 0 e 255, dove zero indica assenza del colore e 255 intensità massima
– il colore sarà definito dalla combinazione delle tre componenti fondamentali
– Ad esempio:– R=0, G=255, B=0 => verde– R=255, G=255, B=0 => giallo– R=127, G=127, B=127 => grigio– R=127, G=0, B=127 => magenta– R=0, G=0, B=0 => nero– R=255, G=255, B=255 => bianco
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definire i colori per una carta raster
Per associare i colori ad una carta raster è necessario stabilire una relazione tra valori numerici del raster e colori
Questa relazione è definita in un file di testo (directory colr/colr2 del mapset) che chiameremo "tabella dei colori"
Per costruire la tabella dei colori si può utilizzare strumento “Color rules”
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56
definire i colori per una carta raster
Si possono definire degli intervalli di valori e associare i colori agli estremi di questi intervalli
– carta elevation.dem– i colori per i valori
intermedi sono calcolati da GRASS interpolando i tre valori RGB associati agli intervalli
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57
definire i colori per una carta raster
Es. eliminare l'intervallo 1400 m per definire una nuova scala di colori senza l'arancione
– il tasto preview permette di vedere una anteprima con la nuova tabella dei colori applicata al dato
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58
definire i colori per una carta raster
Si può definire un colore per ogni valore diverso del raster
– carta owner(mapset PERMANENT)
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59
definire i colori per una carta raster
Esempio, modificare i colori di owner:✔ 1 => 144,238,144 e 2 => 255,192,203
– in questo caso non può essere modificato il file in colr del mapset PERMANENT
– viene quindi creato un file in colr2 nel mapset corrente (user1)
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60
definire i colori per una carta raster
In alternativa, utilizzare direttamente r.colors per avere accesso a tutte le funzionalità del comando
http://path_to_man/r.colors.html
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61
definire i colori per una carta vettoriale
Es. layer rstrct_areas (mapset PERMANENT)✔ aggiungere il layer nel
layer manager
✔ aprire la scheda delle proprietà del layer(tasto dx sul nomedel layer, properties)
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62
definire i colori per una carta vettoriale
Definire✔ colore bordo: 160 32 240
✔ colore area: 173 216 230
http://path_to_man/d.vect.html
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63
definire i colori per una carta vettoriale
Se si vogliono definire colori diversi per i diversi elementi di una stessa carta è necessario creare una nuova colonna nella tabella degli attributi che contenga i valori RGB da associare agli elementivettoriali
✔ creare il nuovo attributo GRASSRGB
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64
definire i colori per una carta vettoriale
Definire le regole per la costruzione della tabella dei colori con lo strumento “Color rules”
Es. per il layer roads definire i seguenti colori in funzione dell'attributo cat✔ 0 => 0,0,0✔ 1 => 255,0,0✔ 2 => 0,255,0✔ 3 => 255,165,0✔ 4 => 30,144,255✔ 5 => 173,216,230
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65
definire i colori per una carta vettoriale
I nuovi colori del layer roads✔ i nuovi colori sono memorizzati come attributo del
layer vettoriale
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66
definire i colori per una carta vettoriale
Per visualizzare sul map display il layer con i colori così definiti, modificare le proprietà del layer:
http://path_to_man/d.vect.html
✔ tasto destro sul nome del layer, selezionare properties
✔ indicare di utilizzare la colonna RGB (per default GRASSRGB) per colorare il vettoriale
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67
definire i colori per una carta vettoriale
In alternativa, utilizzare direttamente v.colors per avere accesso a tutte le funzionalità del comando
http://path_to_man/v.colors.html
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68
il Workspace
L'elenco dei layer aggiunti nel layer manager, con le proprietà di visualizzazione associate, può essere salvato in un file e utilizzato in una successiva sessione di lavoro✔ file con estensione gxw
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69
navigare la cartografia
✔ cancellare il display
✔ puntatore
✔ pan
✔ zoom in
✔ zoom out
✔ ritorna allo zoom precedente
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70
interrogare la cartografia
Selezionare i layer che si vogliono interrogare✔ roads e elevation.dem
✔ tasto CTRL perfare la selezione multipla
Click sul tasto di interrogazione
Click sul punto della carta da interrogare
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71
interrogare la cartografia
raster: comandoe risultato
vettoriale: comandoe risultato
http://path_to_man/r.what.html http://path_to_man/v.what.html
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72
legenda e barra di scala
Per aggiungere dei contenuti descrittivi sovrapposti alla cartografia visualizzata✔ tasto “add map elements”
Quindi selezionare l'oggetto che si vuole aggiungere✔ barra di scala e punti cardinali
✔ legenda
✔ testo
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73
legenda e barra di scala
✔ barra di scala e freccia dei punti cardinali
http://path_to_man/d.barscale.html
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74
legenda e barra di scala
✔ legenda
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75
legenda e barra di scala
✔ legenda
http://path_to_man/d.legend.html
Definire la posizione utilizzando l'opzione at o direttamente sul map display cliccando su set size and position
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76
legenda e barra di scala
Risultato
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impostazioni pagina
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78
link utili
Home page GRASS:✔ http://grass.osgeo.org
Home page GRASS Italia:✔ http://grass-italia.como.polimi.it/
Tutorial on-line dell'Università di Trento:✔ http://www.ing.unitn.it/~grass/docs/tutorial_642/
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79
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
Versione utilizzata come riferimento nelle dispense:GRASS 6.4.3