Table of Contents

Понимание QGIS: Фонд планирования землепользования

QGIS - это мощное программное обеспечение для ГИС, которое позволяет нам визуализировать, анализировать и редактировать пространственные данные, что делает его бесценным инструментом для специалистов по планированию землепользования. Как платформа с открытым исходным кодом, QGIS предоставляет планировщикам, разработчикам и городским дизайнерам сложные геопространственные возможности без барьеров, связанных с проприетарным программным обеспечением. QGIS - это открытый исходный код, что означает, что для новых учащихся доступны бесчисленные ресурсы сообщества, плагины и учебные пособия, что делает его особенно доступным и универсальным инструментом для пространственного анализа.

Планирование землепользования включает принятие критических решений о том, как земля должна быть разработана, защищена или управляется для удовлетворения потребностей сообщества при балансировании экологических, экономических и социальных соображений. Ключевыми темами в этой категории, где ГИС имеет решающее значение, являются Картирование землепользования (настоящее пространственное распределение земельного покрова, землепользование и зонирование), Планирование землепользования (определение желаемой будущей модели развития в данной области) и Анализ землепользования (определение моделей землепользования и распределения и возможности развития предлагаемого землепользования). QGIS дает возможность планировщикам проводить эти анализы с точностью и эффективностью.

Это всеобъемлющее руководство проведет вас через каждый важный шаг использования QGIS для проектов планирования землепользования, от первоначальной установки до передовых методов пространственного анализа. Являетесь ли вы муниципальным планировщиком, консультантом по окружающей среде или профессионалом городского развития, освоение этих рабочих процессов значительно повысит вашу способность принимать решения по планированию, основанные на данных.

Установка и настройка QGIS

Скачать программное обеспечение

Начните путешествие по QGIS, загрузив программное обеспечение с официального сайта QGIS по адресу qgis.org . Следуйте инструкциям на странице загрузки QGIS, чтобы загрузить соответствующую версию QGIS для вашей операционной системы, с возможностью выбора долгосрочной версии для стабильности или последней версии для получения доступа к новейшим функциям и обновлениям. Для проектов планирования землепользования, которые требуют долгосрочного управления данными и согласованности, обычно рекомендуется версия с долгосрочным выпуском (LTR), поскольку она получает расширенную поддержку и меньше разрушительных обновлений.

Процесс установки прост во всех основных операционных системах — Windows, macOS и Linux. Просто запустите установщик и следуйте инструкциям на экране. Настройки установки по умолчанию хорошо работают для большинства пользователей, хотя продвинутые пользователи могут захотеть настроить каталоги установки или выбрать конкретные компоненты.

Ознакомление себя с интерфейсом

После установки QGIS запустите приложение и уделите время изучению его интерфейса. Понимание макета рабочего пространства имеет решающее значение для эффективного рабочего процесса. Бар меню расположен в верхней части интерфейса и обеспечивает доступ ко всем функциям и инструментам в рамках QGIS, организованным в такие категории, как Project, Edit, View, Layer, Raster, Vector и Settings, где вы можете получить доступ к более продвинутым функциям, настроить настройки и управлять своим рабочим пространством.

Основные компоненты, с которыми вы будете работать, включают:

  • Карта холста: Центральная область, где отображаются ваши пространственные данные и где вы будете проводить визуальный анализ
  • Панель слоев: На этой панели, как правило, слева показаны все загруженные слои данных и позволяет контролировать их видимость и порядок.
  • Панель браузера: Обеспечивает легкий доступ к вашей файловой системе и источникам данных
  • Панели инструментов: Содержит кнопки быстрого доступа для общих операций, таких как масштабирование, панорамирование и выбор функций
  • Обработка Toolbox: Дома сотни алгоритмов геообработки для пространственного анализа

В нижней части окна QGIS панель информации отображает детали о вашем текущем виде карты, включая координаты, масштаб, уровень увеличения и активную CRS (координатную справочную систему), которая полезна для обеспечения точного пространственного выравнивания и для ссылки на точное местоположение элементов карты.

Прежде чем создавать свою первую карту, потратьте время на изучение интерфейса QGIS и ознакомьтесь с меню и наведите курсор на инструменты, чтобы увидеть их функции, поскольку это время разведки приносит дивиденды позже.

Приобретение и импорт данных о землепользовании

Понимание источников данных для планирования землепользования

Успешные проекты планирования землепользования зависят от качественных пространственных данных. К счастью, многочисленные источники предоставляют бесплатные и авторитетные геопространственные наборы данных, подходящие для приложений планирования. Попробуйте искать порталы открытых данных городов и штатов или ГИС-сайты, где вы часто найдете данные о земельном покрове и сельском хозяйстве с более высоким разрешением.

Общие источники данных для планирования землепользования включают:

  • Муниципальные и окружные ГИС-отделы: Часто предоставляют данные о посылках, информацию о зонировании и инфраструктурные слои
  • Государственные географические информационные бюро: Предлагают наборы данных по всему штату, включая земельный покров, транспортные сети и административные границы
  • Федеральные агентства: Геологическая служба США, NOAA и EPA предоставляют обширные наборы данных об окружающей среде и земельном покрове.
  • Карта открытых улиц: Географические данные, предоставляемые сообществом, охватывающие дороги, здания, землепользование и достопримечательности по всему миру
  • Провайдеры спутниковых изображений: Landsat, Sentinel и другие программы предлагают бесплатные мультиспектральные изображения для анализа поверхности земли.

Национальные данные по покрытию земель (NLCD) - это 21-классная схема классификации земельного покрова, применяемая последовательно над Соединенными Штатами с пространственным разрешением 30 метров и отображенная в проекции Равного района Альберса, NAD 83, предоставленная на основе каждого штата.

Поддерживаемые форматы данных

QGIS поддерживает широкий спектр форматов геопространственных данных, обеспечивая гибкость работы с данными из различных источников. Наиболее распространенными форматами планирования землепользования являются:

  • Файлы (.shp): Традиционный векторный формат, широко используемый для посылок, границ зонирования и административных областей
  • GeoJSON (.geojson): Современный текстовый формат, идеально подходящий для веб-картирования и обмена данными
  • GeoPackage (.gpkg): Все более популярный открытый формат, который может хранить несколько слоев в одном файле
  • KML/KMZ: Форматы Google Earth полезны для визуализации и общения с заинтересованными сторонами
  • GeoTIFF (.tif): Растровый формат для аэрофотоснимков, спутниковых данных и моделей высоты
  • CSV с координатами: Табулярные данные с информацией о местоположении, которые могут быть преобразованы в пространственные слои

Импорт векторных данных

Для импорта векторных данных, таких как границы посылок, районы зонирования или полигоны землепользования, перейдите к Layer > Add Layer > Add Vector Layer в строке меню. Альтернативно, вы можете нажать кнопку «Добавить векторный уровень» в панели инструментов или использовать ярлык клавиатуры Ctrl+Shift+V (Cmd+Shift+V на Mac).

В появившемся диалоге Data Source Manager нажмите кнопку просмотра (...) рядом с полем Vector Dataset(s) и нажмите «Добавить» для загрузки в ваш проект. Когда вы импортируете данные в QGIS, они представлены в сыром виде и в полном пространственном объеме, поэтому для понимания этих данных и облегчения анализа важно понять некоторые основные инструменты организации и визуализации в QGIS, которые помогают управлять внешним видом и расположением слоев.

Для проектов, требующих нескольких связанных наборов данных, вы можете выбрать несколько файлов одновременно, удерживая Ctrl (Cmd на Mac) при нажатии на имена файлов. Это особенно полезно при загрузке комплексных наборов данных о землепользовании, которые включают посылки, зонирование, инфраструктуру и уровни ограничений окружающей среды.

Импорт быстрых данных

Данные о растрах, включая аэрофотоснимки, спутниковые снимки и классификации наземного покрова, импортируются через Layer > Add Layer > Add Raster Layer.Наиболее распространенным форматом для изображений является GeoTiff, который содержит дополнительные метаданные, позволяющие нам преобразовывать местоположение пикселя (ряд/колонка) в реальное местоположение (широта/долгота).

При работе со спутниковыми снимками для анализа наземного покрова, возможно, потребуется импортировать несколько полос по отдельности, а затем объединить их в виртуальный растр или композит. QGIS эффективно обрабатывает этот процесс с помощью калькулятора Raster или инструмента Build Virtual Raster.

Подключение к веб-сервисам

Многие государственные учреждения и организации предоставляют данные через веб-сервисы, что позволяет получить доступ к текущим данным без загрузки файлов. QGIS поддерживает различные протоколы веб-сервисов, включая WMS (Web Map Service), WFS (Web Feature Service) и службы ArcGIS REST.

Для подключения к веб-сервису откройте диспетчер источников данных и выберите соответствующий тип службы с левой панели. Введите URL-адрес службы и нажмите «Подключить», чтобы просмотреть доступные слои. Этот подход особенно ценен для доступа к часто обновляемым наборам данных, таким как текущие правила зонирования или недавние аэрофотоснимки.

Понимание систем координатных ссылок

Одним из наиболее важных понятий в работе ГИС является Координационная справочная система (CRS), которая определяет, как трехмерная Земля представлена на двумерной карте.Правильное управление CRS имеет важное значение для точного пространственного анализа при планировании землепользования.

Проект CRS против уровня CRS

QGIS различает проект CRS (как данные отображаются на холсте карты) и индивидуальный уровень CRS (нативная система координат каждого набора данных). Программное обеспечение может выполнять репроектирование на лету, позволяя правильно отображать слои с различными CRS. Однако для операций анализа лучше всего обеспечить, чтобы все слои использовали один и тот же CRS.

Чтобы проверить или изменить CRS вашего проекта, нажмите кнопку CRS в правом нижнем углу окна QGIS или перейдите к Project > Properties > CRS. Для отдельных слоев щелкните правой кнопкой мыши по слою в панели уровней и выберите Properties > Source, чтобы просмотреть его CRS.

Выбор правильного CRS для планирования землепользования

Большинство стран приняли специальную CRS, предназначенную для минимизации искажений в регионе, и вам следует проконсультироваться с национальным картографическим агентством страны для руководства; для Индии Национальная пространственная структура (NSF) рекомендует использовать CRS EPSG: 7755 для картографирования на уровне страны, которое основано на прогнозе Ламберта Конформного конического (LCC).

Для местного и регионального планирования землепользования в Соединенных Штатах, как правило, предпочтительны государственные системы координат самолета, поскольку они минимизируют искажения в пределах государственных границ и используют ноги или метры в качестве единиц, делая измерения интуитивно понятными для приложений планирования.

При выполнении расчетов площади, измерений расстояния или буферного анализа, все это распространено в планировании землепользования, использование проектируемой системы координат (измеряется в линейных единицах, таких как метрах или футах), а не географической системы координат (измеряется в градусах) имеет важное значение для точных результатов.

Организация и управление вашим проектом

Лучшие практики управления уровнями

Слои в QGIS отображаются на основе их порядка в панели слоев, поэтому убедитесь, что слои правильно упорядочены (например, DHS кластерный форм-файл сверху, затем пограничный форм-файл, а затем растровые слои), чтобы помочь поддерживать чистую и видимую карту, и вы можете переупорядочивать слои, перетаскивая их вверх или вниз в панели слоев.

Эффективная организация уровня имеет решающее значение для сложных проектов планирования землепользования, которые могут включать десятки наборов данных.

  • Используйте описательные названия слоев: Слои переименования от общих имен файлов к содержательным описаниям (например, «Residential Zoning 2024» вместо «zone res.shp»)
  • Групповые слои: Нажмите правой кнопкой мыши в панели уровней и выберите «Добавить группу» для создания папок для организации связанных наборов данных
  • Применять согласованные соглашения об именах: Разработать систематический подход к именам, который включает информацию о дате, источнике или категории.
  • Удалите ненужные слои: Держите ваш проект в чистоте, удаляя слои, которые больше не нужны для вашего анализа.

Сохранение вашего проекта QGIS

При работе над упражнением важно сохранить работу, перейдя в Project > Сохранить и сохранить проект в каталоге данных в виде файла .qgz, так как файл проекта QGIS содержит ссылки на слои данных и сохраняет стили, шаблоны карт и т. д.

Сохраните свой проект регулярно, используя Project > Сохраните или Ctrl+S (Cmd+S на Mac.] Файл проекта QGIS (.qgz или .qgs формат) хранит макет карты, стиль слоев, параметры анализа и ссылки на источники данных, но не сами файлы данных. Это означает, что вам нужно поддерживать исходные файлы данных в доступных местах для правильной работы проекта.

Для совместных проектов или архивных целей рассмотрите возможность использования Project > Package Project для создания единого файла, содержащего как проект, так и все связанные с ним слои данных.

Визуализация и стайлинг данных о землепользовании

Доступ к свойствам слоев

Эффективная визуализация необходима для передачи шаблонов землепользования заинтересованным сторонам, лицам, принимающим решения, и общественности. Чтобы настроить, как появляется слой, щелкните правой кнопкой мыши по нему в панели слоев и выберите Свойства или просто дважды щелкните название слоя. Это открывает диалог свойств слоя, который содержит многочисленные вкладки для управления различными аспектами слоя.

На вкладке Симбология вы будете проводить большую часть своего времени при оформлении данных землепользования. Здесь вы можете управлять цветами, символами, шириной линий, шаблонами заполнения и схемами классификации для создания четких, информативных визуализаций.

Категоризированная символология для типов землепользования

Для планирования землепользования, категоризированная символика, как правило, является наиболее подходящим методом укладки, поскольку она позволяет назначать различные цвета или символы для различных категорий землепользования (жилые, коммерческие, промышленные, сельскохозяйственные, открытые пространства и т. Д.).

Во вкладке «Симбология» выберите «Категоризированный» из выпадающего меню в верхней части. Затем выберите поле атрибутов, которое содержит вашу классификацию землепользования (например, «ZONING CODE» или «LANDUSE TYPE»). Нажмите кнопку «Классифицировать», чтобы автоматически генерировать символ для каждого уникального значения в этой области.

QGIS предоставляет множество цветовых рамп на выбор, или вы можете вручную настроить цвета для каждой категории, дважды щелкнув по символу.Для карт землепользования рассмотрите возможность использования интуитивно понятных цветовых ассоциаций: зеленый для парков и открытого пространства, желтый для жилых районов, красный для коммерческих зон, фиолетовый для промышленных районов и синий для водоемов.

Обозначения зонирования определяют и регулируют, какие виды использования разрешены на конкретных посылках, и описывают требования и руководящие принципы проектирования и разработки, и в этом руководстве вы узнаете, как получить доступ к наборам данных посылок, стилизовать их в соответствии с атрибутами зонирования и создать карту, показывающую шаблон зонирования в регионе.

Окончил Symbology for Density Analysis

При анализе показателей интенсивности землепользования, таких как плотность населения, коэффициент покрытия зданий или соотношение площади пола, более уместна градуированная символика. Этот метод использует различные оттенки или размеры для представления диапазонов числовых значений, что позволяет легко идентифицировать области высокой и низкой интенсивности.

Выберите «Высвобожденный» из выпадающего списка символики, выберите числовое поле, выберите цветовую рампу и выберите метод классификации (равный интервал, количественный, естественные перерывы и т. Д.).

Добавление этикеток

Этикетки помогают идентифицировать конкретные посылки, зоны или функции на вашей карте. В диалоге Свойства Слоя перейдите на вкладку Ярлыки и выберите «Единые ярлыки» из выпадающего списка. Выберите поле атрибутов, которое вы хотите отобразить (например, идентификатор посылки, адрес улицы или обозначение зоны).

QGIS предлагает обширные варианты настройки этикетки, включая шрифт, размер, цвет, размещение и буферные эффекты. Для карт землепользования рассмотрите возможность использования ореолов (буферов) вокруг текста, чтобы обеспечить читаемость этикеток по различным цветам фона.

Основные инструменты пространственного анализа для планирования землепользования

Выбор функций по атрибутам

Возможность выбора и выделения конкретных функций на основе их атрибутов имеет основополагающее значение для анализа землепользования. Инструмент Select by Attribute позволяет запрашивать ваши данные с использованием SQL-подобных выражений для идентификации посылок или областей, отвечающих определенным критериям.

Чтобы получить доступ к этому инструменту, нажмите Просмотр > Выберите > Выберите по экспрессии или нажмите кнопку «Выбрать функции с использованием выражения» на панели инструментов. В конструкторе вы можете создавать запросы, такие как:

  • «LANDUSE» = «Residential» (для выбора всех жилых посылок)
  • «ACRES» > 5 (для поиска посылок размером более 5 акров)
  • «ZONING» IN (C1, C2, C3) (для выбора нескольких коммерческих зон)
  • 1950 год и «Условие» = «Бедные» (для выявления старых зданий в плохом состоянии)

Выбранные функции выделены на карте и могут быть экспортированы в виде нового слоя, использованы для дальнейшего анализа или стилизованы по-разному для целей визуализации.

Буферный анализ для оценки близости

Буферный анализ является одним из наиболее часто используемых инструментов в планировании землепользования, позволяющим оценить близость к инфраструктуре, услугам или экологическим особенностям.Пример использует фиолетовый файл землепользования для Сан-Франциско и устанавливает буферную зону в 100 футов вокруг каждой институциональной земельной посылки с использованием инструмента Буфера в QGIS с стилем Mitre join для прямоугольных буферов.

Для создания буферов перейдите в Вектор > Инструменты геообработки > БуферБуфер Буфер], выберите свой входной слой, укажите расстояние буфера (обеспечивая использование соответствующих блоков на основе вашей CRS) и выберите, растворять ли перекрывающиеся буферы.

Общие заявки на планирование землепользования для буферов включают:

  • Идентификация посылок в пешей доступности (например, 400 метров) от транзитных станций
  • Установление требований к речным, водно-болотным угодьям или другим экологическим характеристикам
  • Анализ зон обслуживания вокруг школ, парков или аварийных объектов
  • Определение зон уведомления для предлагаемых проектов в области развития

Анализ пересечений и наложений

Анализ наложений объединяет несколько наборов пространственных данных для выявления областей, отвечающих нескольким критериям - критическая возможность для анализа пригодности земли и картирования ограничений.

В QGIS большинство инструментов геообработки доступны через «Vector > Geoprocessing Tools» или путем поиска их в ящике инструментов обработки. Инструмент Пересечение идентифицирует области, где два или более слоев пересекаются, полезны для поиска посылок, которые попадают как в конкретный район зонирования, так и в зону риска наводнения, например.

Инструмент FLT:0 объединяет все функции из нескольких слоев, сохраняя все геометрии и атрибуты. Это полезно, когда вам нужно проанализировать, как различные ограничения планирования или возможности пересекаются в области исследования.

Инструмент Разница удаляет участки перекрытия, показывая только участки входного слоя, которые не пересекаются с накладным слоем.Это полезно для идентификации развиваемой земли после удаления ограниченных областей.

Пространственные соединения

Пространственные соединения объединяют данные, основанные на географических отношениях, таких как близость, сдерживание или пересечение, а не соответствие значений атрибутов, и в QGIS используют Vector > Инструменты управления данными > Присоединяйтесь к атрибутам по местоположению для передачи атрибутов из одного слоя в другой на основе их пространственных отношений.

Пространственные соединения неоценимы для таких задач планирования землепользования, как:

  • Присвоение демографических данных переписи районам планирования
  • Определить, к какому муниципалитету или юрисдикции принадлежит каждый участок
  • Подсчет количества зданий в пределах каждой зоны землепользования
  • Определить ближайшую школу или парк для каждого жилого участка

Расчетные области и статистика

Точные расчеты площади имеют важное значение для планирования землепользования, независимо от того, определяете ли вы общую площадь каждой категории зонирования, рассчитываете коэффициенты покрытия зданий или оцениваете количество открытого пространства в предложении по развитию.

Чтобы добавить расчеты площади в таблицу атрибутов, откройте калькулятор поля (Ctrl+I или Cmd+I)] и создайте новое поле с выражением . Это вычисляет площадь каждого полигона в единицах CRS вашего слоя. Для результатов в конкретных единицах (акрах, гектарах, квадратных милях) вы можете использовать выражения, такие как для акров или для гектаров.

Для обобщения статистики по всему набору данных или выбранным функциям используйте Вектор > Анализ Инструменты > Базовая статистика по полям для расчета итогов, средних значений, минимумов, максимумов и стандартных отклонений.

Передовые методы анализа

Анализ пригодности земель

Анализ пригодности земельных участков определяет оптимальное функциональное использование земель с учетом социальных, физических, пространственных и экономических факторов. Этот подход к анализу с учетом нескольких критериев объединяет различные наборы пространственных данных для определения наиболее подходящих мест для конкретных видов землепользования.

Типичный рабочий процесс анализа пригодности включает в себя:

  1. Определение соответствующих критериев (склон, тип почвы, близость к инфраструктуре, экологические ограничения и т.д.)
  2. Переклассификация каждого критерийного уровня в общую шкалу пригодности (например, 1-5 или 1-10)
  3. Присвоение весов каждому критерию на основе относительной важности
  4. Использование растрового калькулятора для объединения взвешенных критериев в составную карту пригодности
  5. Определение оптимальных мест на основе баллов пригодности

Растровый калькулятор, доступный через Растер > Растеровый калькулятор, позволяет выполнять математические операции на растровых слоях. Для взвешенного наложения анализа можно использовать выражение:

Обнаружение изменений и временный анализ

Понимание того, как землепользование изменилось с течением времени, имеет решающее значение для планирования будущего развития и оценки эффективности прошлой политики.Набор данных о национальном покрытии земельных участков Южной Африки является отличным ресурсом, который предоставляет растры земельного покрова в 3 эпохи: 1990 <-> 2014 <-> 2018 под лицензией открытых данных, и мы можем использовать этот набор данных для количественной оценки изменений ландшафта в течение 25-летнего периода.

Для обнаружения векторных изменений можно использовать инструмент Difference для идентификации посылок, изменивших зонирование или классификацию землепользования между двумя временными периодами. Для растрового анализа Raster Calculator может вычитать более ранние изображения из более поздних изображений, чтобы выделить области изменений.

Используя простую растровую алгебру с помощью растрового калькулятора QGIS, можно идентифицировать области под неформальными поселениями, а также использовать наборы данных об изменении земельного покрова, которые показывают переходы классов между 2 эпохами, чтобы идентифицировать все пиксели, которые перешли из негородского класса в городской класс.

Плотность и анализ горячих точек

Анализ плотности помогает идентифицировать концентрации функций или действий в вашей области исследования. Инструмент Heatmap (найден в Processing Toolbox) создает растровую поверхность, показывающую плотность точечных функций, полезный для визуализации концентраций приложений разработки, разрешений на строительство или нарушений кода.

Для анализа плотности на основе полигона вы можете вычислить такие показатели, как единицы жилья на акр, рабочие места на квадратную милю или коэффициенты покрытия зданий, используя полевой калькулятор в сочетании с расчетами площади.

Сетевой анализ доступности

Понимание доступности вдоль уличных сетей более точно, чем простые прямолинейные буферы расстояния для многих приложений планирования. Мы можем применить методы пространственного анализа, чтобы определить, какой процент населения в данном городе живет в непосредственной близости от станций метро, сначала запрашивая базу данных OpenStreetMap через плагин QuickOSM в QGIS, чтобы получить местоположение функционирующих станций метро.

Плагин QNEAT3 предоставляет мощные возможности сетевого анализа, включая анализ области обслуживания, вычисления кратчайших путей и матрицы назначения происхождения.Установите его через плагины > Управление и установка плагинов и поиск «QNEAT3».

Анализ зоны обслуживания определяет все местоположения, доступные в течение определенного времени или расстояния вдоль сети, идеально подходит для анализа транзитной доступности, покрытия аварийной службы или доступности для удобств.

Работа с системами классификации землепользования

Понимание классификационных иерархий

Классификация землепользования определяется как иерархическая система, которая классифицирует землепользование и земельный покров на несколько уровней, что позволяет детально картировать и контролировать изменения в землепользовании, включая широкие категории, такие как «сельское хозяйство» или «город и застройка», с все более конкретными подклассами, которые являются взаимоисключающими и исчерпывающими.

Наиболее общая или агрегированная классификация (уровень I) включает широкие категории землепользования, такие как «сельское хозяйство» или «городские и застроенные» земли, обычно используемые для региональных и других крупномасштабных применений, и в пределах каждого класса I класса есть ряд более подробных (уровень II) классов землепользования и земельного покрова (например, класс «городской и застроенный» включает «жилой», «коммерческий» и «промышленный» подклассы), и в пределах каждого из классов уровня II могут быть определены и отображены еще более подробные классы (уровни III и IV).

При разработке или работе с классификациями землепользования для вашего проекта планирования рассмотрите:

  • Требования к масштабу и детализации: Региональные планы могут нуждаться только в категориях уровня I, в то время как для конкретных планов сайта требуется подробная информация уровня III или IV
  • Согласованность с существующими системами: Согласованность с установленными схемами классификации (Anderson, NLCD, локальные коды зонирования) для сопоставимости
  • Минимальный блок отображения: Определите наименьшую область, которая будет классифицирована отдельно на основе вашего разрешения данных и потребностей проекта
  • Переработка в смешанном использовании: Установить правила классификации районов с множественным землепользованием

Реклассификация данных о землепользовании

Часто вам нужно будет реклассифицировать подробные категории землепользования в более широкие группы для анализа или визуализации. QGIS предлагает несколько подходов для реклассификации:

Для векторных данных используйте полевой калькулятор для создания нового поля атрибутов с условными выражениями, которые отображают подробные категории на более широкие.

Для растровых данных по покрову земли используйте инструмент Reclassify by Table в панели инструментов обработки, который позволяет определить таблицу поиска, отображающую исходные значения на новые значения классификации.

Использование плагинов QGIS для планирования землепользования

Основные плагины для планировщиков

Плагины QGIS добавляют дополнительную функциональность в приложение QGIS, и эти плагины могут быть установлены непосредственно из диспетчера плагинов QGIS в приложении QGIS.Экосистема плагинов значительно расширяет возможности QGIS для специализированных задач планирования.

Чтобы получить доступ к диспетчеру плагинов, перейдите к плагинам > Управлять и устанавливать плагины . Здесь вы можете просматривать, искать, устанавливать и управлять плагинами. Некоторые важные плагины для планирования землепользования включают в себя:

QuickOSM позволяет легко перетаскивать данные OpenStreetMap непосредственно в QGIS без загрузки полных наборов данных, позволяя запрашивать по тегам (например, шоссе = начальная или строительство = школа) и фильтровать результаты по масштабу карты или пользовательским областям, что делает его быстрым, гибким и идеальным для проектов, которые нуждаются в современных геопространственных данных - особенно в городском планировании, транспорте или анализе сайта.

QNEAT3: Предоставляет инструменты сетевого анализа для исследований доступности, анализа зоны обслуживания и маршрутизации, что имеет решающее значение для планирования перевозок и анализа местоположения объекта.

Этот плагин особенно полезен для геологов, экологов и градостроителей, которым необходимо изучить, как меняется местность на расстоянии, так как вы можете просто нарисовать линию на своей карте, где вы хотите проанализировать высоту, и он сгенерирует профиль, который показывает взлеты и падения местности вдоль этого пути, что бесценно для оценки склонов, долин и хребтов.

QGIS2Web: экспортирует ваш проект QGIS в виде интерактивной веб-карты с использованием Leaflet или OpenLayers, идеально подходящей для обмена предложениями по планированию с заинтересованными сторонами и общественностью.

Геосимуляция Изменения земель:] Этот плагин является инструментом, используемым в пространственном моделировании для прогнозирования изменений в земельном покрове или землепользовании, применяя принципы Cellular Automata Markov Chain, которая представляет собой динамическую систему на основе сетки, где каждая ячейка на сетке представляет собой определенную единицу пространства и имеет определенный статус (например, лес, поселение, сельскохозяйственные угодья), и каждая ячейка будет изменять свое состояние в соответствии с определенными правилами, основанными на состоянии окружающих ячеек или ее соседей, помогая в выполнении прогностического моделирования, которое обеспечивает более реалистичные результаты.

Специализированные градостроительные плагины

NEBULA (Network-Based Urban Location Analyzer) - это плагин QGIS, предназначенный для поддержки доказательного планирования городских объектов с использованием анализа доступности сети и оптимизации местоположения объекта, обеспечивающий интегрированную пространственную интеллектуальную основу для анализа и оптимизации систем городских объектов на основе сетевой доступности, сочетая концепции из области пространственной сетевой науки, исследований операций и городского планирования для оценки покрытия объекта, выявления пробелов в пространственных услугах и создания оптимизированных сценариев местоположения объекта.

MORPHINT - это плагин для обработки QGIS для анализа городской морфологии и интенсивности развития от следов зданий и растровых данных, вычисления показателей интенсивности на основе участка, таких как коэффициент покрытия зданий (BCR), коэффициент площади пола (FAR) и коэффициент открытого пространства (OSR), а также получения подробной морфометрии здания, включая компактность, индекс формы, удлинение, выпуклость, выпуклость и фрактальное измерение; генерируя посылки через Voronoi, сетку или момэпи-тесселяцию, плагин позволяет планировщикам оценивать интенсивность развития, городскую форму и пространственную эффективность на масштабах участка и здания и предназначен для оценки зонирования, анализа плотности и емкости, заполнение против разрастания диагностики, обзора городского дизайна и скрининга зеленого пространства с использованием дополнительной пропорции растительности на основе NDVI.

Создание профессиональных карт землепользования

QGIS поставляется с Print Layout, который позволяет составлять карты, доступ к которым осуществляется в Project > New Print Layout, и когда вам предлагается имя, вы можете оставить его пустым и щелкнуть OK. Print Layout - это среда композиции карты QGIS, где вы расположите элементы карты, добавите картографические элементы и подготовите готовые к публикации выходы.

Для создания новой распечатки перейдите к Project > New Print Layout и предоставьте описательное имя (например, «Zoning Map 2024» или «Comprehensive Plan Figure 3»).

Добавление и настройка каркаса карты

Перейдите в Add Item > Добавить Карту, удерживайте левую кнопку мыши и нарисуйте прямоугольник на холсте, так как это кадр карты, который будет содержать карту из главного окна QGIS. Рамка карты отображает текущий вид из вашего основного холста карты QGIS.

После добавления каркаса карты можно настроить его протяженность и масштаб с помощью панели свойств элемента на правой стороне окна компоновки. Ключевые свойства для настройки включают:

  • Масштаб: Установите конкретную шкалу карт, соответствующую вашему планированию (1:24 000 для планов сайта, 1:100 000 для региональных планов)
  • Вращение: Вращение карты, если это необходимо для оптимизации макета страницы
  • Рамка: Добавить границу вокруг карты для полированного внешнего вида
  • Справочная информация: Установите цвет фона, если хотите

Во вкладке «Свойства элементов» используйте значок «Интерактивно редактировать карту» для панорамирования / зоомирования содержимого кадра карты. Это позволяет точно настроить, какая область показана, не влияя на ваш основной проект QGIS.

Добавление основных элементов карты

Профессиональные карты землепользования требуют нескольких стандартных картографических элементов:

Легенда: Добавить легенду через Добавить элемент >Добавить легенду.Легенда автоматически включает в себя все видимые слои с вашей карты.На панели свойств элемента вы можете настроить, какие слои появляются, отредактировать названия слоев для ясности, настроить размеры символов, а также регулировать интервалы и шрифты. Для карт землепользования убедитесь, что на этикетках легенд четко описываются каждая категория без технического жаргона.

Шкала Бар: Вставьте шкалу через Добавить элемент > Добавить шкалу Бар.Выберите подходящий стиль (число, планка, или оба) и единицы (ноги, мили, метры, километры) на основе вашей аудитории и масштаба проекта. Поместите шкалу бар в угол, где он не затеняет важные функции карты.

North Arrow: Add directional reference through Add Item > Add North Arrow. QGIS provides numerous north arrow styles, from simple arrows to elaborate compass roses. Choose one appropriate for your map's formality level.

Наименование и этикетки: Использование Добавить элемент > Добавить этикетку для вставки текстовых элементов для названия карты, подзаголовка, источников данных, проекционной информации, автора, даты и любых необходимых отказов. Для документов планирования включите название проекта, цель карты, дату подготовки и валюту данных.

Карты ввода: Для проектов, охватывающих большие площади, рассмотрите возможность добавления карты ввода, показывающей местоположение исследуемой области в более широком контексте. Добавьте второй кадр карты, масштабируйте его, чтобы показать региональный контекст, и добавьте прямоугольник или многоугольник, подчеркивающий вашу детальную область исследования.

Экспорт вашей карты

После завершения макета вы можете экспортировать его для использования в отчетах, презентациях или веб-публикациях. QGIS поддерживает несколько форматов экспорта:

  • PDF: Лучше всего подходит для высококачественной печати и профессиональных документов.Проектирование >Экспорт в формате PDF и обеспечение разрешения не менее 300 DPI для качества печати.
  • PNG/JPG: Подходит для веб-использования, презентаций и электронной почты. Экспорт через Layout > Экспорт в качестве изображения с разрешением, подходящим для вашего предполагаемого использования (72-150 DPI для экрана, 300 DPI для печати).
  • SVG: Формат вектора идеально подходит для дальнейшего редактирования в программном обеспечении графического дизайна или для масштабируемой веб-графики.

Для документов планирования, требующих нескольких карт, можно создать несколько макетов в рамках одного проекта QGIS, каждый из которых показывает различные аспекты вашего анализа (существующие условия, предлагаемый план, ограничения, возможности и т. д.).

Сотрудничество и обмен данными

Экспорт данных для заинтересованных сторон

Планирование землепользования по своей сути является совместным, требуя обмена данными с коллегами, консультантами, выборными должностными лицами и общественностью. QGIS позволяет легко экспортировать данные в различных форматах для удовлетворения потребностей различных пользователей и возможностей программного обеспечения.

Чтобы экспортировать слой, щелкните правой кнопкой мыши в панели уровней и выберите Export > Сохранить функции, как .Выберите желаемый формат (Shapefile для широкой совместимости, GeoPackage для современных пользователей ГИС, KML для Google Earth, GeoJSON для веб-приложений) и настройте варианты экспорта, такие как CRS, выбор поля и пространственная фильтрация.

Для заинтересованных сторон, не имеющих ГИС-программ, рассмотрите возможность экспорта в форматы, которые они могут использовать:

  • CSV с координатами: Может быть открыт в Excel и импортирован в различные картографические платформы
  • KML/KMZ: Видимая в Google Earth, доступная для нетехнических пользователей
  • PDF карты: Универсальный формат, не требующий специального программного обеспечения
  • Веб-карты: Интерактивные карты, доступные через веб-браузеры

Создание веб-карт с помощью QGIS2Web

Интерактивные веб-карты становятся все более важными для участия общественности в процессах планирования. плагин QGIS2Web экспортирует ваш проект QGIS в качестве полностью функциональной веб-карты, которую заинтересованные стороны могут исследовать в своих веб-браузерах без установки какого-либо программного обеспечения.

После установки QGIS2Web через менеджер плагинов, получить к нему доступ через Web > qgis2web > Создать веб-карту.Настройте, какие слои включать, установите всплывающий контент (информация отображается при нажатии на функции), выберите между Leaflet или OpenLayers фреймворки, а также настройте внешний вид и функциональность.

Плагин генерирует полный пакет веб-карт, включая HTML, JavaScript, CSS и файлы данных, которые могут быть загружены на веб-сервер или переданы в виде отдельной папки. Это особенно ценно для публичных слушаний, семинаров сообщества и процессов онлайн-обзора планов.

Контроль версий и документация проекта

Проекты планирования землепользования часто охватывают месяцы или годы с несколькими итерациями и пересмотрами. Внедрение хороших методов контроля версий гарантирует, что вы можете отслеживать изменения, возвращаться к предыдущим версиям, если это необходимо, и вести четкий учет эволюции вашего анализа.

Рассмотрим эти документы передовой практики:

  • Используйте описательные имена файлов с датами (например, "CompPlan Analysis 2024-03-15.qgz")
  • Ведение журнала проекта, документирующего источники данных, методы анализа и обоснование решений
  • Сохранить дополнительные версии на основных этапах проекта
  • Шаги обработки данных документа с использованием истории обработки QGIS или модельного дизайнера
  • Включите метаданные с экспортируемыми наборами данных, описывающими контент, валюту, точность и ограничения.

Лучшие практики и советы для эффективных рабочих процессов

Организация вашего каталога данных

Эффективная файловая организация имеет решающее значение для управления сложными проектами планирования землепользования.Установите четкую структуру папок перед началом проекта:

  • Project Name/
    • Данные/
      • Источник/ (оригинальные, неизменённые данные)
      • Работа/ (обработанные и проанализированные данные)
      • Финал/ (доставляемые наборы данных)
    • Карты/ (экспортные выходы карты)
    • Документация/ (метаданные, методы, отчеты)
    • QGIS Projects/ (файлы проекта .qgz)

Используйте относительные пути, когда это возможно, чтобы проекты оставались портативными, если вам нужно перенести их на другие компьютеры или поделиться ими с коллегами.

Keyboard Shortcuts для повышения эффективности

Изучение ярлыков клавиатуры значительно ускоряет ваш рабочий процесс. Основные ярлыки для планирования землепользования включают:

  • Ctrl+S (Cmd+S): Проект сохранения
  • Ctrl+Shift+V (Cmd+Shift+V): Добавить векторный слой
  • Ctrl+Shift+R (Cmd+Shift+R): Добавить растровый слой
  • Ctrl+I (Cmd+I): Калькулятор открытого поля
  • F7: Открытая таблица атрибутов
  • Ctrl+Alt+A (Cmd+Option+A):
  • Ctrl+F (Cmd+F): Поиск в таблице атрибутов

Эффективное использование инструментария обработки

В Processing Toolbox содержатся сотни алгоритмов геообработки. Вместо навигации по меню используйте функцию поиска в верхней части Processing Toolbox, чтобы быстро найти инструменты. Просто введите ключевые слова, такие как «буфер», «клип» или «пересечение», чтобы найти соответствующие алгоритмы.

Многие инструменты обработки могут работать в пакетном режиме, что позволяет применять одну и ту же операцию к нескольким входным уровням одновременно — неоценимую при обработке данных для нескольких районов планирования или периодов времени.

Автоматизация повторяющихся задач с помощью моделей

Графический модельер (] Обработка > Графический модельер) позволяет создавать пользовательские рабочие процессы, которые объединяют несколько этапов обработки. Это особенно полезно для стандартизированного анализа, который вы выполняете неоднократно, например:

  • Нарезка нескольких наборов данных на границу исследуемой области
  • Расчет потенциала развития на основе параметров зонирования
  • Создание стандартных карт для различных районов планирования
  • Обработка и классификация новых изображений наземного покрова

Модели могут быть сохранены, совместно с коллегами и повторно использованы в проектах, обеспечивая согласованность и экономя значительное время на рутинных задачах.

Контроль качества и валидация

Всегда проверяйте результаты анализа перед использованием их для принятия решений или представления заинтересованным сторонам. Общие проверки контроля качества включают:

  • Проверьте, соответствуют ли расчеты площади ожидаемым суммам
  • Убедитесь, что все функции были правильно классифицированы.
  • Убедитесь, что пространственные операции не создали недействительные геометрии (используйте инструмент проверки достоверности).
  • Подтвердите, что буферные расстояния и другие параметры используют правильные единицы измерения.
  • Результаты перекрестных ссылок с известными наземными условиями или альтернативными источниками данных
  • Обзор таблиц атрибутов для нулевых значений или неожиданных записей

Реальные приложения и тематические исследования

Комплексный план развития

QGIS широко используется при разработке комплексных планов — основополагающих документов планирования, которые направляют развитие сообщества в течение 10-20 лет.

  • Картирование существующих моделей землепользования и анализ тенденций
  • Определение областей роста и приоритетов сохранения
  • Анализ пропускной способности инфраструктуры и пробелов в обслуживании
  • Моделирование будущих сценариев землепользования при различных предположениях о росте
  • Создание будущих карт землепользования, показывающих желаемые модели развития
  • Создание вспомогательных карт для элементов плана (жилье, транспорт, окружающая среда и т.д.)

Анализ зонирования и обновления

Обозначения зонирования определяют и регулируют, какие виды использования разрешены на конкретных участках земли, а также определяют требования и руководящие принципы проектирования и разработки. QGIS облегчает анализ зонирования, позволяя планировщикам:

  • Рассчитать общую площадь и количество посылок в каждом районном округе
  • Выявление несоответствующих применений (существующих применений, которые не соответствуют текущему зонированию)
  • Анализ взаимосвязи между зонированием и фактическим землепользованием
  • Моделирование потенциала развития в соответствии с действующими правилами зонирования
  • Оценка предлагаемых изменений зонирования и их последствий
  • Создать четкие и точные карты зонирования для общественного распространения

Картографирование экологических ограничений

Выявление областей, непригодных для развития из-за экологических ограничений, является важной функцией планирования. QGIS превосходит анализ наложений, сочетающий несколько уровней ограничений:

  • Водно-болотные угодья и водоемы с необходимыми буферами
  • Стебли, превышающие пороги развития
  • Поймы и зоны опасности наводнений
  • Критическая среда обитания для исчезающих видов
  • Основные сельскохозяйственные почвы
  • Зоны защиты Wellhead

Объединив эти слои посредством операций по объединению или пересечению, планировщики могут определить пригодные для освоения земли и определить приоритеты природоохранных зон.

Транзитно-ориентированное планирование развития

Транзитно-ориентированное развитие (ТОД) предполагает интеграцию сети землепользования, народонаселения и общественного транспорта для пригодности участка и планирования маршрутов. QGIS поддерживает планирование ТОД посредством:

  • Создание буферов зоны обслуживания вокруг транзитных станций (обычно 400-800 метров в шаговой доступности)
  • Анализ существующего землепользования и плотности в транзитных коридорах
  • Определение возможностей для реконструкции вблизи транзита
  • Расчет численности населения и занятости в транзитных водосборных районах
  • Моделирование сценариев повышенной плотности вокруг станций

Устранение общих проблем

Слои, не отображающие

Если слой загружается, но не появляется на холсте карты, проверьте эти общие причины:

  • Слой может находиться за пределами вашей текущей протяженности карты - щелкните правой кнопкой мыши слой и выберите «Zoom to Layer».
  • CRS слоя может быть неопределенным или неправильным — проверьте свойства слоя и установите правильный CRS.
  • Слой может быть скрыт другими слоями - слоями порядка в панели слоев
  • Символика может использовать цвета, которые смешиваются с фоном - отрегулировать стиль слоя
  • Слой может иметь масштабно-зависимую настройку видимости - проверьте свойства слоя

Неправильные расчёты расстояния или площади

Если ваши измерения кажутся неправильными, проблема почти всегда связана с системами координат:

  • Убедитесь, что ваш уровень использует проецируемый CRS (с линейными единицами), а не географический CRS (с единицами степени).
  • Убедитесь, что устройства CRS соответствуют вашим ожиданиям (метры против футов).
  • Для точных расчетов площади над большими регионами используйте проекцию равной площади.
  • Перепроектировать слои в соответствующий CRS перед выполнением измерений

Ошибки инструмента геообработки

При отказе средств обработки или получении неожиданных результатов:

  • Проверьте недействительные геометрии с помощью инструмента «Проверить достоверность» и исправьте их с помощью «Исправить геометрию».
  • Убедитесь, что все входные слои используют один и тот же CRS.
  • Проверить, чтобы входные параметры использовали соответствующие единицы
  • Проверьте журнал обработки для конкретных сообщений об ошибках
  • Упростите сложные геометрии перед обработкой

Проблемы производительности с большими наборами данных

При работе с большими массивами данных о землепользовании, охватывающими целые округа или регионы:

  • Используйте пространственные индексы для ускорения запросов и выбора
  • Упростите геометрию, когда высокая точность не требуется
  • Данные слипа в область исследования перед анализом
  • Используйте формат GeoPackage вместо Shapefiles для повышения производительности
  • Отключить рендеринг на лету для слоев, которые в настоящее время не нужны
  • Растровые форматы для очень больших наборов данных

Продолжение вашего QGIS образования

Онлайн-ресурсы и учебные пособия

Сообщество QGIS предоставляет обширные учебные ресурсы для дальнейшего развития навыков. Сообщество QGIS приветствует и помогает - взаимодействовать с форумами, группами пользователей и онлайн-ресурсами по мере развития ваших навыков.

Ценные ресурсы включают:

  • QGIS Учебники и советы (qgistutorials.com): Комплексные пошаговые учебные пособия, охватывающие общие задачи ГИС
  • QGIS Документация: Официальные руководства пользователя и учебные материалы
  • Пространственные мысли: Профессиональные учебные курсы и ресурсы, ориентированные на практическое применение
  • GIS Stack Exchange: Community Q&A forum for troubleshooting and learning
  • YouTube: Многочисленные каналы, предлагающие видеоуроки по конкретным методикам

Присоединяйтесь к сообществу QGIS

Взаимодействие с сообществом QGIS ускоряет ваше обучение и информирует вас о новых функциях и лучших практиках.

  • Присоединиться к местным группам пользователей QGIS или профессиональным организациям ГИС
  • Участие в онлайн-форумах и списках рассылки
  • Участие в конференциях и семинарах QGIS
  • Внесение сообщений об ошибках или запросов на функции для улучшения программного обеспечения
  • Обмен своими собственными рабочими процессами и решениями с другими

Изучение продвинутых тем

По мере того, как вы привыкнете к основным функциям QGIS, изучите передовые темы, связанные с планированием землепользования:

  • Скрипты Python: Автоматизация сложных рабочих процессов и создание пользовательских инструментов с использованием PyQGIS
  • Интеграция базы данных: Подключите QGIS к PostgreSQL/PostGIS для управления корпоративными данными
  • 3D визуализация: Создание трехмерных представлений предложений по разработке
  • Временный анализ: Оживление изменений в землепользовании с течением времени
  • Удалённое зондирование: Обработка и классификация спутниковых снимков для картографирования наземного покрова
  • Статистический анализ: Интеграция R или Python для расширенной пространственной статистики

Вывод: расширение возможностей для принятия более эффективных решений по планированию

Освоение QGIS повышает вашу способность эффективно и устойчиво планировать землепользование. Эта мощная платформа с открытым исходным кодом демократизирует доступ к сложным возможностям геопространственного анализа, позволяя планировщикам на всех уровнях - от небольших сельских общин до крупных столичных регионов - принимать решения, основанные на данных о землепользовании и развитии.

Навыки, описанные в этом руководстве, от импорта базовых данных и визуализации до расширенного пространственного анализа и профессионального картографического производства, формируют комплексный инструментарий для решения сложных задач современного планирования землепользования. Независимо от того, анализируете ли вы существующие условия, оцениваете предложения по развитию, моделируете будущие сценарии или сообщаете о планах заинтересованным сторонам, QGIS предоставляет функциональность, в которой вы нуждаетесь.

Навыки пространственного мышления, которые вы развиваете с QGIS, будут служить вам на протяжении всей вашей карьеры, независимо от того, анализируете ли вы экологические данные, планируете ли вы развитие городов, изучаете социальные явления или исследуете любую область, которая включает географические отношения.

Помните, что эффективное планирование землепользования требует больше, чем технические навыки ГИС - это требует понимания принципов планирования, участия сообщества, политических рамок и экологического управления. QGIS - это мощный инструмент, который повышает вашу способность анализировать пространственные отношения и сообщать результаты, но он всегда должен применяться в более широком контексте рациональной практики планирования.

Потратьте время на каждый шаг, практикуйте свои собственные данные, когда это возможно, и не стесняйтесь пересматривать более ранние концепции, когда вы сталкиваетесь с новыми проблемами; самое главное, начните применять эти навыки к реальным проблемам, которые вас интересуют, поскольку практическое применение - лучший способ закрепить ваше обучение и открыть силу пространственного анализа.

Область ГИС и планирования землепользования продолжает быстро развиваться, регулярно появляются новые источники данных, аналитические методы и методы визуализации.Построив прочную основу в основах QGIS и оставаясь в контакте с сообществом, вы будете хорошо подготовлены к адаптации к этим изменениям и продолжите расширять свои возможности.

Начните свой следующий проект планирования землепользования с уверенностью, зная, что QGIS предоставляет инструменты, необходимые для анализа сложных пространственных данных, выявления моделей и отношений, оценки альтернатив и создания убедительных карт, которые поддерживают обоснованное принятие решений. Путь от новичка QGIS до опытного практика требует практики и терпения, но награды - лучшие результаты планирования, более эффективные рабочие процессы и расширенные профессиональные возможности - делают инвестиции стоящими.