GRASS и QGIS

Одно из основных преимуществ GRASS и QGIS — наличие хорошей документации (руководство пользователя QGIS, PDF; сайт проекта документирования GRASS), позволяющей практически “с нуля” войти в предмет GIS-систем, получить представление об их возможностях и о том, как их применять на практике. Именно из этой документации и удалось почерпнуть основные сведения о возможностях как GRASS (почти безграничных), так и QGIS.

Из этих двух приложений QGIS — относительно молодая разработка, представляющая собой в первую очередь средство для просмотра и визуализации GIS-данных, которое, впрочем, постоянно обрастает возможностями и в текущей версии (0.8) уже позволяет редактировать векторные слои с хранением их как в формате ESRI shapefile (стандарте де-факто для хранения векторных данных в ГИС-системах), так и в базе данных (для этого используется специальный GIS-плагин к PostgreSQL, PostGIS).

QGIS сильно упрощает жизнь. Он “на лету” преобразует слои, созданные в различных проекциях, дает довольно удобные средства для выборки и визуализации данных, содержащихся в атрибутах векторных слоев. Например, если среди использованных нами атрибутов для наносимых на карту объектов есть атрибут “дата”, то мы можем придать разный цвет нанесенным на карту точки в зависимости от значения этого атрибута (в нашем случае это дата, с которой связано упоминание некоторого события в тексте “Исторических записок” Сыма Цяня).

Топонимы эпохи Чуньцю для Сун, Ци, У и Чу (чем темнее, тем ближе к концу периода)

Топонимы эпохи Чуньцю для Сун, Ци, У и Чу (чем темнее, тем ближе к концу периода)

Другая удобная возможность — отображение на карте подмножества фигур, содержащихся в векторных слоях в соответствии с выбранными параметрами. Пожалуй, в моем случае она наиболее полезна. Например, составив простой SQL-подобный запрос, я могу ограничить отображение на карте лишь теми объектами, которые связаны с военной деятельностью за период, скажем, с 520 по 490 гг. до н.э. Или же вывести на карту только города, только реки и т.д.

К счастью, сегодня в свободном доступе имеется достаточно большое количество геоинформационных данных, которые сильно помогают в работе. С сервера NASA можно загрузить созданную на основе спутниковых фотографий физическую карту любого участка поверхности земного шара. С сервера Геологической экспедиции США можно получить рельефную карту в формате DEM, изначально мало пригодном для ииспользования в сыром черно-белом виде, но который затем можно “раскрасить” по вкусу с помощью GRASS. Наконец, “профильный” проект China Historical GIS предоставляет административные карты Китая, в т.ч. исторические — с 220 г. до н.э., карты речной системы и системы озер и др. Все эти карты превосходно накладываются друг на друга, а придание им прозрачности позволяет одновременно видеть объекты, нанесенные на нескольких наложенных друг на друга картах. Есть множество других проектов, предоставляющих ГИС-данные по Китаю и не только, и количество их со временем только увеличивается.

В свою очередь, GRASS совершенно необходим при обработке растровых данных (даже такая простая операция, как обрезка лишних участков растрового слоя, QGIS в данный момент не под силу), для оцифровки отсканированных бумажных карт и т.д. В случае, если какой-то из нужных возможностей нет в QGIS, в GRASS она найдется непременно. GRASS — это в действительно один из наиболее мощных ГИС-инструментов, имеющихся сегодня, с тем лишь недостатком, что изначально он создавался не как приложение с графическим интерфейсом, а как набор достаточно независимых друг от друга команд с интерфейсом командно-строчным, и сегодняшняя GUI-оболочка GRASS представляет собой лишь “обвязку” над этими командами.

Нельзя сказать, что эта проблема никем не осознается и не решается. Интерфейс графической оболочки GRASS от версии к версии становится все удобнее, но наиболее пригодным для использования неподготовленного новичка является упрощенный интерфейс к отдельным наиболее востребованным командам GRASS, реализованный в данный момент в виде модуля к QGIS. В этом модуле оставлены лишь наиболее востребованные параметры каждой команды, для остальных задаются некоторые разумные значения по умолчанию. Это упрощает работу с GRASS на порядок. Ниже приведет пример интерфейсов к одной и той же команде GRASS в “штатной” реализации GRASS и в “упрощенной” реализации QGIS.

Создание карты перепада высот на основе “сырой” карты в формате DEM. GRASS

Создание рельефной карты на основе “сырого” растрового слоя в формате DEM. GRASS

Создание карты перепада высот на основе “сырой” карты в формате DEM. QGIS

Создание рельефной карты на основе “сырого” растрового слоя в формате DEM. QGIS

Представляется, что разница достаточно очевидна и не требует комментариев.

Ежели этой ограниченной функциональности вдруг окажется недостаточно, то в этом же модуле всегда доступен командно-строчный интерфейс, с помощью которого можно получить доступ к возможностям GRASS во всей их полноте, сложности и мощи.

ГИС в исторических исследованиях. Постановка задачи и выбор средств

Уже можно кратко просуммировать опыт, накопленный в области использования ГИС при выполнении студенческой курсовой работы. На накопление опыта ушло порядка полугода. Немало, но учитывая то, что самообучение велось один на один с интернетом и книжками без живого человеческого общения и без возможности, воспользовавшись правом новичка, задать глупые вопросы более опытным коллегам — не так и много.

Первый этап: получить представление о возможностях современных ГИС-систем в применении к историческим исследованиям и сформулировать конкретную выполнимую в течение учебного года задачу к собственному проекту. Очень смешно, но на начальном этапе было совершенно непонятно, чего именно я хочу от компьютера. Было смутное ощущение, что он сможет мне помочь и как-то расширить мои возможности, но как — нужно было формулировать, а для этого нужно было действовать по старинке: забыть о существовании компьютера и честно ответить себе на вопрос: “чего я хочу?” Оказалось, что хотел я просто нанести на карту все упоминаемые в памятнике (Шицзи Сыма Цяня, предположительно I в. до н.э.) топонимы, снабдив каждое упоминание необходимым количеством сопутствующей информации (место в тексте, событийный контекст, инициатор соответствующего действия и, разумеется, датировка события).

После этого хотелось иметь возможность простейших выборок хотя бы по одному только хронологическому критерию (например: “хочу посмотреть на все топонимы, упоминаемые в контексте событий с 720 по 700 гг. до н.э.”) и отображения этих выборок на карте. Все. Оставалось только найти подходящий инструмент и приступить к работе.

В тот момент я еще слабо понимал, что такое GRASS, чем он по возможностям отличается от QGIS, и испытывал сильные сомнения в отношении того, что они вместе взятые действительно смогут заменить для меня ArcGIS, которым пользуется большая часть тех немногих историков, которые решили по каким-то причинам обратиться к помощи геоинформационных технологий (пользователей свободных ГИС-систем среди исследователей-гуманитариев я пока не встречал). Это была проблема “раннего признания” (early adoption) в ее классическом варианте. Вероятность того, что я потрачу несколько месяцев на освоение незрелого инструмента, который заставит меня решать массу технических проблем и при этом не позволит решить даже простейшие задачи собственно исследовательского характера, казалась очень высокой (и сейчас видно, что эти опасения были отнюдь не безосновательными). Но для начала опишем, какие инструменты мы рассматривали.

ArcGIS — мощный и наиболее популярный в настоящее время настольный GIS-пакет, имеющий несколько версий, различающихся как ценой, так и функциональными характеристиками. Ваш верный слуга видел лишь бесплатную версию ArcExplorer, предназначенную для просмотра данных, сгенерированных с помощью “больших” систем. Это его основной недостаток: редактировать и сохранять информацию ArcExplorer вам не даст. Функциональность полной версии ArcGIS меня бы безусловно удовлетворила, но оставалось небольшое “но”: цена. Я совершенно не планировал тратить 1500$ на курсовую работу. Если бы для образовательных учреждений предоставлялась скидка на порядок, тогда бы еще подумал, но российские дистрибьюторы таких скидок не дают. К тому же, большим для меня преимуществом была возможность доступа с ГИС-пакетом из Linux-окружения: к установке Windows специально ради науки я был готов, но воспринимал это именно как готовность пойти на жертву.

В результате через пару недель чтения статей на wikipedia и баловства с разными свободными ГИС-программами выбор остановился на двух безусловных лидерах: QGIS и GRASS.

В следующий раз поговорим о возможностях GRASS и QGIS (первого — лишь в тех скромных пределах, которые открыты мне самому) и опишем основные сложности, возникшие в связи с работой с этими замечательными программами, одна из которых по возможностям и простоте освоения несколько напоминает танк или военный вертолет, другая по стабильности и надежности работы с данными — детский планшет для рисования, созданные на котором творения, как правило, не живут долее 5-10 минут. Это теплая ирония: я очень обязан авторам этих программ и без них никогда бы не смог прийти к полученным результатам.