2013/5/21 FOSS4G ハンズオン @ JpGU2013 1

オープンソースのGISソフトウェア

QuantumGISセミナー

OSGeo財団日本支部

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ハンズオンの目標● 近年フリーのGISソフトで注目を集めているQGISの

基本的な使い方を覚えてもらうのが目標● GISの基礎的な概念と表示や凡例などの操作法● 簡単な分析方法● プラグインの使い方

● 操作が不明なときは遠慮せずにご質問下さい● それが一番スムーズに進みます

● 最後に質問の時間もあります● 込み入った質問等は、そちらでお願いします

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ハンズオンの流れ● GISとは？

● GISの概要とFOSS4G、OSGeo、QGISについて● QGISのインストールについて

● Win, Mac● GISデータについて

● データ形式、測地系● QGISの基本的操作方法

● ファイルの表示、etc...● プラグインの使い方

● 簡単な分析（時間があれば）

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GISってなに？GIS, FOSS4G and QGIS!!

QGISのインストール

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GISとは● 地理情報システム（Geographic Information

System）の頭文字をとったもの● デジタル化した「地理空間情報」を扱うソフト

● 昔は「システム」でした● 主な機能は、

● 「地理空間情報」の表示、編集、解析、公開機能を持っている– 「地図」ではありません

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GISの主な機能● データの表示

● 重ねあわせ，凡例の色分け● データの編集

● 主題図の作成，位置の補正● データの分析

● 数値演算，幾何演算，空間補間，データベース操作

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データの表示● 形式の違うデータの重ね合わせ● 属性に基づく凡例の変更

地形 河川

地形+河川+道路

統計値に基づく表示（人口）

分類に基づく表示（土壌分類）

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データの編集● 地図のデジタル化● 位置情報の付与

古い地形図から土地利用を復元

位置のずれている画像を補正

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地図演算● 数値演算と幾何的演算

● 数値演算→ギャップ分析– ギャップ分析とは、生物学・生態学の知識や地理情報（GIS）を融合して得

られる実際の野生生物生息域（または予測生息域）と現在設定されている保護区域との隔たり（ギャップ：gaps）を解析する手法

（http://homepage3.nifty.com/hgap/Gap/gapgaiyo.htm）

● 幾何的演算→流域界と土壌図の重ね合わせ

土壌図 流域界 流域界のなかの土壌

∩

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幾何的操作● 図形の変形、作成

● ディゾルブ→境界線の消去● バッファー→新しい図形の生成

– バッファーはさらに地図間演算に用いられることが多い

ディゾルブ（細かい分類から大きな分類への統合）

バッファー（元の図形から一定の距離に新しい図形を生成） 土地利用

∩

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その他の分析機能● 距離計測

● 最短経路、コスト距離● 地図内演算

● 傾斜算出、画像強調● 空間補間

● 気象等観測データの補間● データベース操作

● 属性に基づいた処理– 結合、選択、etc…

最高速度を考慮した最短経路

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研究や業務でのGIS利用の問題点

●　ソフトが高い●　操作が難しい 以上の二点が大きなハードル

●　そこでFOSS4G

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FOSS4Gとは？

● Free and Open Source Software for Geospatialと呼ばれるソフトウェア、略してFOSS4G● 「自由」に利用できるGISソフトウェアのこと

– 自由に入手・改良・再配布ができます。– コピーして渡してもいい– 機能が足りない場合は改良してもよい

● いわゆる「無料」のソフトはできない● 同じ名前の会議もある

– 国際会議、国内会議ともに

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FOSS4Gの利用促進と普及● 普及と利用のためにOSGeoという組織がある

● http://www.osgeo.org● OSGeo.JPという日本支部もあります。

● http://www.osgeo.jp

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Quantum GISについて● 「Quantum GIS」（略してQGIS）もFOSS4Gの一

つ（http://www.qgis.org/）

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QGISの特徴● グラフィカルなユーザーインターフェイス(GUI)

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QGISの特徴● マルチプラットフォーム

● Windows, Mac, Linux

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多彩な機能● GRASSとの連携● プラグインによる機能強化

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活発な開発

● Ver. 0.1 'Moroz' 2004/02/24● Version 0.2 ‘Pumpkin’ 2004/04/25 Version 0.3 ‘Madison’ 2004/05/25 Version 0.4 ‘Baby’ 2004/07/01● Version 0.5 'Bandit' 2004/10/02 Version 0.6 'Simon' 2004/12/19 Version 0.7 'Seamus' 2005/09/01● Version 0.8 'Joesephine' 2006/12/29 Version 0.9 'Ganymede' 2007/10/26 Version 0.10 'Io' 2008/04/25● Version 0.11 'Metis' 2008/07/22

● Ver. 1.0 'Kore' 2009/01/24● Version 1.1 'Pan' 2009/05/13 Version 1.2 'Daphnis' 2009/09/03 Version 1.3 'Mimas' 2009/09/20● Version 1.4 'Enceladus' 2010/01/11 Version 1.5.0 'Tethy' 2010/07/19 Version 1.6.0 'Copiapó' 2010/11/27● Version 1.7.0 'Wrocław" 2011/06/19

● Ver. 1.8.0 "Lisboa" 2012/06/21 （最新版）● Ver. 2.0 次の6～7月ごろ

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ユーザーによる情報発信● 日本でも多くのユーザーが利用

● それぞれが独自に情報発信されている

QGIS学習ノートhttp://na-mii.com/gis/qgis02/ GIS自習室（２） QGISを使い倒そう

http://www.gis-okinawa.jp/QGIS/

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中級者向け森林土木memohttp://koutochas.seesaa.net/

QGIS1.6　マニュアルhttp://d.hatena.ne.jp/Geo80k/20110531/1306673808

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上級者向け

QGISとかhttp://d.hatena.ne.jp/waigani/20101229#1291163366

月の杜工房・QGIS豆知識http://mf-atelier.sakura.ne.jp/mf-atelier/modules/tips/index.php/software/qgis/

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QGIS日本語化プロジェクト● Ver 1.8 までのGUIの日本語化はほぼ完了

● マニュアルは1.6まではできているが、1.8はまだ途中http://www.osgeo.jp/user_guide/user_guide.html

● 最近では githubにて ver 2.0 のGUIの翻訳をほぼ完了、マニュアルはこれからhttps://github.com/qgis-jp/Quantum-GIS

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QGISのインストールについて

GISってなに？

GISとデータのお話その１　データの形式

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使用するバージョン● 今回の実習ではQGISのVersion 1.8 を使用

● そのままでは日本語処理に文字化けのバグがあるので、後述の設定をする必要があります。※次のメジャーバージョンアップ(2.0)では解決されてるらしいです

● 以下のインストーラを使ってすでにインストール頂いていると思います。

● http://qgis.org/downloads/QGIS-OSGeo4W-1.8.0-2-Setup.exe

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ちなみにMacOS Xではいくつかインストール方法があるとのことです

1.自分でインストーラ（及び関連の必要プログラム）を自分でダウンロード＆インストール

● http://www.kyngchaos.com/software/qgis

2. Finkを使ってのインストール（文字化けせずおすすめ）

● http://hnd.jp.asi.finkmirrors.net/index.php?itemid=96

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QGIS ver. 1.8の文字化け対策● Windowsの場合

● C:\Program Files (x86)\Quantum GIS Lisboa\binフォルダにあるqgis.batファイルの2行目に以下の行を加えます。

SET SHAPE_ENCODING=DUMMY

● C:\Program Files (x86)\Quantum GIS Lisboa\binフォルダに、以下のリンクからダウンロードできるgdal19.dllファイルを上書きコピー

https://dl.dropbox.com/u/870568/foss4g/qgis/gdal19.dll

※事前にダウンロード頂いたhandsonフォルダにも同じものを置いてあります

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GISとデータのお話その1　データの形式

QGISのインストール

QGISの操作方法について

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GISとデータ

● GISはデータがないと何もできない● データの作成は重要だが時間がかかる

– 調査や分析が容易でないのと同じ● 共通に用いられる基礎的なGISデータは公的機関により整備が進んでいる– 基盤地図情報、国土数値情報、自然環境保全基礎調査など

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今回使用するデータ● LANDSATの衛星画像とOpenStreetMapの

地図データを利用して、QGISの基本的使用方法を説明●

● LANDSAT– Earth Explorer

● http://earthexplorer.usgs.gov/● OpenStreetMap

– 自由に利用できる地図データ● http://www.openstreetmap.org/

● ハンズオンデータhttps://dl.dropbox.com/u/870568/foss4g/jpgu2013/handson.zip　

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GISで扱うデータの形式

● 代表的なデータ形式

● ラスタ形式● ベクタ形式

– この二つはデータの“記述方法”が違う

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データの“記述格納”

● ラスタ形式は“セルの塗りつぶし”として記述● “セル”とは四角形の格子。

– for ex. デジカメ写真など

● ベクタ形式は“点”や“線”、それらで囲まれた“面(ポリゴン)”で記述● 形を変えることができる

– for ex. PowerPointのオブジェクトなど

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「橋」を表す場合

ベクタ形式では，始点と終点，それをつなぐ線として記述される

ラスタ形式では，データの有無として記録される

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「水田」を表す場合

ベクタ形式では点と線でかこまれた“ポリゴン”として表現される

ラスタ形式ではセルに記録された”値”により表現される

２ ２ ２

１

２ ２ ２

２ ２ ２ ２ ２ ２

２

２

２

２

２

２

２

２

２

２

１ １

１ １ １

１ １ １

１ １ １

１

１

２ ２ ２

１

２ ２ ２

２ ２ ２ ２ ２ ２

２

２

２

２

２

２

２

２

２

２

１ １

１ １ １

１ １ １

１ １ １

１

１

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QGISの操作方法ラスタデータとGUI

GISとデータのお話その１　データ形式

プロジェクトの保存

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まずはQGISを起動メニュー

レイヤ

表示領域

各種情報

ツールバー

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画面の説明● メニュー

表示するファイルの選択や，表示、編集など● ツールバー

メニューをアイコン表示● レイヤ

右側の表示領域に表示されているデータ（表示順なども）● 表示領域

データが表示される所● 各種情報

縮尺や座標等の情報

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ツールバー● 簡単にカスタマイズが可能

右クリックで表示するものを選択できる

移動させて順序も変えられる

右クリック

ドラッグ

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ラスタデータの表示● データを表示させる場合「レイヤの追加」を使う

– 「ファイルを開く」ではない● レイヤ→ラスタレイヤの追加･･･をクリック● 「ラスタレイヤの追加」のアイコンをクリック

– ショートカットキーは「Ctr+Shift+R」

ラスタレイヤの追加

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データの表示，続き

● 「GDALがサポートするラスタデータソースを開く」から「handson」フォルダを選択

● ファイルの種類をGeoTIFFとし「LE71090362000087SGS00.tif」を選択して「開く」をクリック

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ラスタデータの表示，続き● 東海地方の画像が表示されます

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地図の表示と拡大・縮小・移動● レイヤのチェックマークをクリックすると、表示の

ON/OFFを変えられる● メニューバーの虫眼鏡マークや手のマークで地図の拡大・縮小、表示範囲の移動ができる● 表示されているデータも「レイヤ」と呼ぶ

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表示の調整● レイヤからも表示を変えることができる

● 一番上がレイヤ全体を表示● 次が最適倍率に表示

– 一番きれいに見える倍率ということ● 「削除」はファイルの削除ではなく，「レイヤ」から

消す、つまり表示しないということ

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「レイヤ」と「ファイル」の違い● 「ラスタレイヤ」を追加

● 選択したのは「ファイル」● 多くのGISソフトでは表示された「ファイル」を「レイヤ」

と呼んで管理する● 基本的に表示しているだけ

● 「ファイル」メニューには「プロジェクトの保存」がある● 表示の凡例や倍率を保存するだけ

– 元の「ファイル」は編集されない

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属性の表示● 矢印に「i」がついたアイコンをクリック

● 表示領域にマウスを持っていくと矢印に「i」がついた状態になり、ここで地図をクリック

● クリックされた場所の情報が表示される

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レイヤのプロパティ● 対象とするレイヤーの上で、右クリック→

「プロパティ」を選択● レイヤの表示の変更や情報の確認に使用

– ラスタ、ベクタ問わずよくつかいます！

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シンボル● 表示方法についての設定

● ラスタの場合– 3バンドカラー

● 今回はこのタイプ– 単バンドグレー

● 単色グレー● カラーマップ

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3バンドカラー● RGBの３バンド、デジカメ等の画像と同じ

● 値を色情報として読む– スキャンした地図、マルチバンドの衛星画像等

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単色グレースケール● カラーマップが「単色グレースケール」

● 値の情報だけで色の情報を持っていない– DEM、単バンドの衛星データなどはこれが多い

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カラーマップ● ラスタデータの値毎に色が指定されている

● 植生図、土壌図などをラスタデータした場合

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プロジェクトの保存

QGISの操作方法（ラスタデータ）

QGISの操作方法（ベクタデータ）

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「プロジェクト」とは？

● GISソフト上では表示するレイヤ、倍率、凡例等を変えることができる● 毎回同じように設定するのは手間

● 表示されている状態を保存する● これを「プロジェクト」と呼ぶ

– 保存されるのは表示だけ● データ自体を変更（編集）した場合、別途保存する

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プロジェクトの保存

● 「ファイル」の「プロジェクトの保存」を選択● 「QGISプロジェクトファイルを選択」、次に

「handson」フォルダを選択し、「NAGOYA_GIS」と入力、「Save」をクリック

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プロジェクトの保存の確認

● 保存したファイルを開き直してみる● 一度QGISを終了してから再起動● 「ファイル」の「プロジェクトを開く」で

「NAGOYA_GIS.qgs」を選択● 保存した状態に表示が復元されます。

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注意事項● 日本語のファイル名、フォルダ名は避ける

● 二バイト文字の扱いが十分じゃない部分もある● ファイル名、ディレクトリ名にスペースは避ける

● 同じく、問題が生じる場合も

● QGISで上手くいっても、他のプログラムで上手くいかない場合があるので、癖を付けた方がいい

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QGISの操作方法についてベクタデータとGUI

プロジェクトの保存

GISとデータのお話空間参照系について

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ベクタデータの追加　その１● 今度はベクタ形式

● レイヤ→ベクタレイヤの追加をクリック● または，「ベクタレイヤの追加」のアイコンをクリック

– ショートカットキーは「Ctr+Shift+V」

ベクタレイヤの追加

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ベクタデータの追加　その２

● 「ベクタレイヤの追加」が表示されるので、ソースタイプが「ファイル」、エンコーディングを「UTF-8」に指定、 変換元データの「ブラウズ」をクリック

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ベクタデータの追加　その３

● 「OGRのサポートするベクタレイヤを開く」が表示されるので「handson/utf8」フォルダを選択

● ファイルの種類を「ESRI Shapefiles [OGR]」、「nagoya_lines.shp」をクリックして「開く」

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ベクタデータの追加　その４● 「ベクタレイヤの追加」に戻るので、「データ

セット」が正しく指定されているのを確認し、「Open」をクリック

● しかし、表示されない！

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全体表示をしてみます● すると、こんな感じで表示されます

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中央下に注目● 点のようなものが見えるはず。そこにズーム

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すると● OpenStreetMapの線データがみえます！

● これは二つのデータの「座標系」が違うため

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属性を知りたい場合● 矢印に「i」がついたアイコンをクリック● 地図上でクリック

● クリックしたラインの情報が表示

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GISとデータのお話空間参照系について

QGISの操作方法（ベクタデータ）

空間参照系に関する各種設定

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GISと位置情報● GISデータは位置情報を持っている

● それを記述するルールが「空間参照系」で、「測地系」と「座標系」の組み合わせで決まる。

● 例え話にすると、● 長さを測るときに使う道具を決めるのが「測地系」

– 物差し、巻き尺、GPS、レーザ測距機？● 長さを測るときに使う単位が座標系

– メートル、mile、yard、里

● 例え話ですので実際には違います！

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測地系と座標系● 測地系

● 地球上の特定の位置を表現する際の基準のセット– 準拠楕円体、測地座標系、ジオイド面– 日本では

● 「世界測地系」平成14年以降、JGD2000● 「日本測地系」平成13年以前、Tokyo

● 座標系● 位置を示すための方法と数値の組み合わせ

– 原点，単位，投影の方法

● 地理座標系と投影座標系がある

引用:国土交通大学 鎌田高造氏作成資料

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地理座標系と投影座標系の使い分け● 地理座標系：経緯度座標系

→主に表示に使う場合● 単位が「度」なので距離・面積の評価には不向き

– 日本全国等の広範囲の表示には適する● 投影座標系：UTM座標系，平面直角座標系

→面積の測定やデータの解析を行う場合● 単位が「m」なので面積や距離等の測定に適する

– 広範囲の表示には不向き

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今回の場合● LANDSAT画像がUTM座標

● 単位はメートル、値は１０～１００万オーダー● OpenStreetMapは緯度経度座標

● 単位は度、値は最大でも180● なので、大きく離れて表示される

● 注意！！● GISデータの処理をおこなう場合、同じ測地系・座標系の

データ同士で行うのが基本– 表示は違う測地系・座標系でもできる

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空間参照系に関する各種設定

GISとデータのお話空間参照系について

ベクタデータの表示方法

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空間参照系に関する設定● オンザフライCRS変換異なる座標参照系を持つデータを，自動的に重ね合わせること● 設定→プロジェクトのプロパティをクリック● ショートカットキーは「Ctr+Shift+P」

WGS84 / UTM zone 53 N を選択

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EPSGコードによる空間参照系検索● EPSGコードとは

● 「測地系」と「座標系」を組合わせでユニークな数値が与えられる

● QGISだけでなく，他のFOSS4Gでも同じ値が使える– 世界標準規格&Proj.4というライブラリ

● 国内でよく使われる空間参照系の例

JGD2000 WGS84 Tokyo

緯度経度 4612 4326 4301

投影（UTM） 3097～3101 32651～32656 102151～102156

投影（平面直角） 2443～2461 ※使われない 30161～30179

座標系

測地系

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ここでOpenStreetMapデータにズーム● 「nagoya_lines」の上で右クリック

● 「レイヤの領域にズーム」を選択● ちゃんと重なって表示されているはず

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ベクタデータの表示方法

座標系に関する各種設定と変換

位置情報(GPS)の表示

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凡例を変える　その１

● レイヤの 「nagoya_lines」 の上で右クリック，「プロパティ」 をクリック

● レイヤプロパティの「スタイル」タブを選択

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凡例を変える　その２● 色の「変更」をクリック● 「カラーの選択」が出るので，好みの色を選択

● 「OK」、「OK」で地図の色が変わる

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属性ごとに表示を変える

● 属性ごとに色を変えることも可能● レイヤの「nagoya_lines」の上で右クリック，「プロパティ」をクリック– レイヤプロパティの「スタイル」タブを選択

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属性ごとに表示を変える

● 「共通シンボル」から「分類された」に変更● 分類に用いる「カラム」に「timestamp」を選択し、

「分類」をクリック

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属性ごとに表示を変える● OKをクリックし、表示を確認

● データ作成時期ごとに凡例が変わっている

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表示の調節

● 「スタイル」の「透過率」を調整● 表示するレイヤーの透明度を変更

– 「スタイル」タブの全フィーチャを選択して（※1つ選択した後Ctrl + Aで全選択できる）

– 右クリックで透過度変更を選択（※他にも幅なども調整可能）

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表示の調節

● 「透過性」ウィンドウで透明度を変更● 下図は50%表示の場合。

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凡例の変更● 項目毎に凡例を変えることもできます。

● 「スタイル」タブで「2009年データを」Shiftキーを押しながら複数選択

● 右クリックで「色変更」をクリック● カラーの選択で、好きな色をクリックして「OK」

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表示の調節● 2009年に作成されたデータの色が変わります。

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スタイルの利用● 凡例を一々変えるのは面倒

● ”スタイル”として保存できる– 参照するカラムや色など

● 今回は事前に用意したスタイルを使用– 「nagoya_lines」の上で右クリックしてプロパティ– 「スタイルを読み込み」をクリック– 「handson」フォルダの中の

「nagoya_osm_history.qml」を選択して「OK」

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表示の確認

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ベクターレイヤの表示方法

位置情報(GPS)の表示

プラグインの利用

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位置情報(GPS)の表示● GPSは容易に位置情報を取得できるツールであ

り、普及も進んでいる● GPSの位置情報の取得には二つの方法がある

– GPSのログファイルを表示する– 位置情報をCSV形式に保存して表示する

● これらの情報をGIS上に点として表示● CSV形式の表示を例として取り上げる

– 位置情報以外の情報も利用しやすいため– 例えば野外調査の属性など

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使用するデータ● 「handson」の「gps.csv」ファイル

● 名大周辺のGPSログデータ– 開いて見て下さい– 「Lat」が緯度，「Lon」が経度

● データを追加したい場合はカラムを増やす– カラム名には日本語を使わない方がよい

● 中身は日本語でもOK● LatとLonは「度 分 秒」ではなく「度.度...」で記述

– 例えば、132度30分　⇒　132.5

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CSVファイルを開く● メニューから「レイヤ」→「デリミティッド

テキストレイヤの追加」をクリック● 「デリミティッドテキストファイルからレイヤ

作成」が表示される

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デリミティッドテキストの追加● 「選択されたデリミタ」でカンマにチェックが

入っているのを確認● 「参照」で「gps.csv」を選択を指定して「開

く」● レイヤ名と、XフィールドにLonが、YフィールドにLatが自動的に設定

● OKをクリック

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座標系を設定● 「座標参照系選択」が表示される

● csvは座標系の情報を持ってないため指定する● 「フィルタ」に「4326」を入力し「WGS84」を選択して「OK」

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ポイントにズーム● 「gps」上で右クリックし「レイヤ領域にズーム」

● ポイントが表示されるはずですが、見にくかったら凡例を変更

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ポイントの凡例変更● 右クリックして「レイヤのプロパティ」を表示

● 「変更」をクリック● 「大きさ」の値を変更（例えば「3」とか）● 「塗りつぶしカラー」を目立つ色に変更● マーカーの形も別の形に変更（例えばひし形など）

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属性による色の変更● レイヤプロパティを再表示

● 「共通シンボル」を「分類された」に変更● カラムで「Time」を選択し、「分類」をクリック

– GPSログの時間によって色が変わる

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ラベルの表示● レイヤプロパティで「ラベル」を選択

● 「ラベルの表示」にチェック● 「ラベルが含まれているフィールド」で「Time」を選択● 「フォント」をクリックしてフォントの詳細設定に

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ラベルの表示● Bold体で大きいフォントサイズ（例. 12）を指定してOK● レイヤプロパティの下に行くと「ラベルの縁取り」がある

ので、チェック

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拡大して見てみると

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位置情報(GPS)の表示

プラグインの利用法

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プラグインとは？● QGISの機能を拡張するもの

● コアプラグイン– インストールした時点で入っているプラグイン– 「プラグイン」→「プラグインの管理」で確認及び

ON/OFFが設定できる。

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プラグインの追加インストール1.「プラグイン」→「Pythonプラグインを呼び出す」をク

リック2.インストールしたいプラグインを選択して、

「プラグインをインストール」をクリックする

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プラグインの検索● 「フィルター」に文字を入れることにより、検索できる● 例えば「Photo」と入れると下の様になる

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プラグインのインストール● フィルタに「Google」を入れる● 「OpenLayers Plugin」をクリック

● OpenStreetMapやGoogle Mapsを表示する● 「プラグインをインストール/アップグレード」をク

リック● 成功のボタンがでて、「インストール済」と表示

されれば成功● 「閉じる」ボタンで抜けます● ユーザー名が日本語だとエラーが出ます

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使い方● 「プラグイン」から目的のプラグインをクリック

● 「プラグイン」→「OpenLayers Plugin」→「Add OpenStreetMap layer」をクリック

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そのほかの便利なプラグイン● Photo2Shape

スマートフォンやGPS付きデジカメで取られた位置情報付き写真をGISデータに変換

● evisPhoto2Shapeで変換したデータを地図上に表示

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ありがとうございました● 本日の講習はここまでです● 本日使用した資料はWebサイトにて公開します● ご質問等は以下のメーリングリストでも受け付け

ております。● OSGeoJapan-discuss

● http://lists.osgeo.org/mailman/listinfo/osgeojapan-discuss● 会員も募集しています

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