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QGIS für Pilzfreunde Teil 18 – Geländerelief aus xyz-Textfile selbst erstellen

  • Willkommen in Teil 18 der Forumsreihe „QGIS für Pilzfreunde“!


    Hier die Übersicht über alle Teile dieser Forumsreihe


    Ziel für heute: Ein als xyz-Textdatei vorliegendes Digitales Geländemodell DGM1 (Lidar-Daten mit 1-Meter-Auflösung) in QGIS 3.x einpflegen und damit ein ansprechendes Geländerelief erzeugen.


    !! Mit QGIS 2.18 habe ich die Schummerung leider nicht hingekriegt !!


    Hochauflösende, kostenfreie DGM1-Daten gibt es anscheinend bisher nur in NRW. Siehe dazu Teil 17 dieser Forumsreihe.


    Jetzt habe ich mir den Luxus gegönnt und 1 qkm DGM1-Daten (Baden-Württemberg) gekauft. Zusätzlich habe ich kostenlose DGM1-Testdaten bekommen, nach denen ich hier arbeiten möchte. Man bekommt die Daten als sogen. xyz-Datei, das sind reine Rohdaten, die man für ein Geländerelief erst aufbereiten muss.


    Hier bekommt sie im Internet:
    https://www.lgl-bw.de/lgl-internet/opencms/de/07_produkte_und_dienstleistungen/testdaten/

    Wenn man auf der Seite dann im Text nach "testdaten dgm 1m" sucht, findet man die herunterladbare zip-Datei. Diese bitte entpacken, um die xyz-Datei zu erhalten.


    Die zip-Datei zur Sicherheit auch noch direkt hier: DGM_1m_GRIDXYZ_UTM_xyz.zip


    Die zip-Datei wird in einem passenden Ordner im Projektbereich abgespeichert und entpackt (vorher Ordner anlegen).


    Zum Einpflegen dieser xyz-Testdatei in QGIS 3.x werden wir in folgenden Schritten vorgehen:


    A) Untersuchung der xyz-Datei
    B) Die xyz-Datei in QGIS 3.x importieren
    C) Den sich ergebenden Punktlayer als Geopackage speichern
    D) Den Punktlayer rastern, um die Z-Koordinate (Höhenwerte) zu integrieren
    E) Aus dem sich ergebenden Höhenraster die Schummerung erstellen
    F) Das Ergebnis optimieren (Farbe, Transparenz)



    A) Untersuchung der gelieferten xyz-Datei

    Bild 1 zeigt einen Kartenausschnitt rund um Bad Wimpfen in BW. Zur besseren Übersichtlichkeit habe ich das Browserfenster nach rechts außen gezogen. Als KBS ist ETR89 / UTM eingestellt.
    Öffnet man die xyz-Datei mit einem beliebigen Texteditor, bekommt man eine Tabelle mit sehr!!! vielen Zeilen, wobei jede Zeile aus drei, durch Zwischenraum/Space getrennten, Werten besteht (Bild 2).
    Vergleicht man beide Bilder, erkennt man, dass es sich um dasselbe KBS handelt. Der erste Tabellenwert stellt die X-, der zweite die Y-Koordinate dar.
    Der dritte Tabellenwert ist die Höhenangabe des Punktes im Metern, also die Z-Koordinate.
    Somit stellt jede Zeile einen Punkt im 3-dimensionalen Raum dar (Scheitelpunkt/Vertex).
    Wir haben es mit sogen. Punktkoordinaten zu tun:






    Subtrahiert man die X- und Y-Werte der allerletzten Zeile von denen der allerersten, so bekommt man Delta-X = 1700, Delta-Y = 1600. Da das KBW ETR89/UTM-KBS die Einheit Meter besitzt, und da DTM1-Daten ebenfalls eine Rasterung von 1 Meter in beiden Richtungen besitzen, haben wir es mit einem Rechteck von 1,7 km x 1,6 km zu tun:



    B) Die xyz-Datei in QGIS 3.x importieren

    Wir wählen das Menü: Layer > Datenquellenverwaltung (Bild 3) und dort das Untermenü Getrennte Texte (Bild 4). Dort den Browse-Button oben rechts clicken. Im sich öffnenden Menü navigieren wir zum Ordner, in dem sich die xyz-Datei befindet, selektieren die Datei und öffnen sie:






    Zurück im Untermenü Getrennte Texte tragen wir einen passenden Layernamen ein.
    Dann noch via Pull-Down-Menüs die Zuordnungen für das X- und das Y-Feld treffen. Durch Vergleich mit den Beispieldaten (unten im Menü) treffen wir die Wahl: X-Feld: field_1, Y-Feld: field_2. Auch bitte die rot eingekreisten Aktivierungen realisieren; insbesondere der Haken bei Feldtypen bestimmen ist essentiell. Abschließend den Button Hinzufügen clicken.




    Nach 1-2 Minuten ist der Punktlayer hinzugefügt, und wir können das Menü Getrennte Texte schließen. Im Layerfenster mit der ReMT auf den neuen Layer clicken und Auf den Layer Zoomen. Es entwickelt sich im Kartenfenster Zeile um Zeile, mit langen Pausen, ein großes, schwarzes, fast quadratisches Rechteck (Bild 6). Es handelt sich um 1700 x 1600 Punkte.



    C) Den sich ergebenden Punktlayer als Geopackage speichern

    Da man bei der Arbeit mit xyz-Textdateien wegen des extrem langsamer Bildaufbau nur mühsam vorankommt, speichern wir den Punktlayer als sogen. Geopackage ab.Erläuterungen zum Geopackage siehe unter Glossar, Abkürzungen.
    Dann ReMT im Layerfenster auf den Punktlayer > Exportieren > Objekt speichern als...




    Im erscheinenden Menü Vektorlayer speichern als... wird oben Geopackage selektiert und der Browse-Button geclickt (Bild 6a). Im nächsten Menü navigiert man zum Ordner für die Geopackages (vorher Ordner anlegen) und trägt bei Dateiname einen sinnvollen Dateinamen ein. Anschließend wird auf Speichern geclickt (Bild 7).






    Zurück im Menü Vektorlayer speichern als... noch einen vernünftigen Layernamen eintragen, kontrollieren, ob das KBS stimmt und mit OK abschließen.




    Der nun erfolgende Aufbau des Geopackage-Bildes im Kartenfenster kann mehrere Minuten in Anspruch nehmen, deshalb Fortschrittsanzeige unterhalb des Kartenfensters beachten! Schließlich ist es generiert und in QGIS integriert (siehe Bild 9). Den Geopackage-Layer halten wir aktiv und sichtbar. Alle Aktionen finden nur recht flott statt!


    D) Den Punktlayer rastern, um die Z-Koordinate (Höhenwerte) zu integrieren

    Wir wählen: Raster > Konvertierung > Rastern (Vektor nach Raster)... (Bild 9). Im erscheinenden Menü Rastern (Vektor nach Raster) (Bild 10) clicken wir bei Ausgabengröße den Browse-Button und selektieren Ausdehnung auf Kartenausschnitt wählen.








    Daraufhin verschwindet das Menü, und wir ziehen über dem kompletten DGF1-Bereich ein Rechteck (rot) auf:




    Sobald wir die Maustaste loslassen, erscheint wieder das Menü. Wir clicken bei auf den Browse-Button bei Gerastert und dann auf In Datei speichern.... Im erscheinenden Untermenü (Bild 12) navigieren wir zum Ordner, der für GeoTIFF-Exporte vorgesehen ist (vorher Ordner anlegen), tragen einen passenden Dateinamen ein und clicken auf Speichern (Bild 13):






    Zurück im Menü Rastern (Vektor nach Raster) selektieren wir über die Pulldown-Liste Einzubrennendes Feld den Eintrag field_3 (das sind die Höhenwerte), über die Pulldown-Liste Ausgaberastergrößeneinheiten: Georeferenzierte Einheiten und selektieren in den beiden darunter angeordneten Feldern den Wert 1 (das bedeutet in ETRS89/UTM genau 1 Meter). Abschließend den Starte-Button clicken:




    Das Menü schaltet jetzt auf den Protokoll-Tab und zeigt den Fortschritt der Verarbeitung. Das kann jetzt einige Zeit dauern.




    Sobald die Verarbeitung abgeschlossen ist, wird im Kartenfenster das Rasterbild aufgebaut und wir können das Menü schließen:




    E) Aus dem sich ergebenden Höhenraster die Schummerung erstellen

    Bisher können wir noch keinerlei Höhenrelief erkennen. Dazu muss aus dem Rasterbild eine Schummerung/Hillshade erstellt werden. Bei aktivem Rasterlayer starten über Menü: Raster > Analyse > Schummerung... (Bild 17). Im erscheinenden Schummerung-Menü (Bild 18) clicken wir den Browse-Button bei Schummerung und selektieren In Datei speichern.






    Im erscheinenden Untermenü navigieren wir zum Ordner, der für den GeoTIFF-Export vorgesehen ist und geben einen zweckmäßigen Dateinamen ein. Mit Speichern abschließen:



    Zurück im Schummerung-Menü realisierenwir noch alles, was in Bild 20 mit roten Pfeilen/Kreisen versehen ist und clicken den Starte-Button:




    Das Menü schaltet sofort auf den Protokoll-Tab um, so dass wir den Fortschritt der Operation verfolgen können:




    Nach Abschluss entsteht die Schummerung als grauwertiges Bild im Kartenfenster.



    Fast sind wir fertig. Doch es lässt sich noch etwas Farbe ins Bild bringen

     

    F) Das Ergebnis optimieren (Farbe, Transparenz)

    Wenn wir die Schummerungsebene etwas transparent machen (Bild 23) und die Rasterebene einfärben (Bild 24), wird das Gesamtbild ansprechender. Es werden für den Rasterlayer etliche Farbverläufe angeboten, von denen man sich einen passenden auswählt.






    Das Endergebnis kann dann wie folgt aussehen:





    Notizen:
    Ich selber beabsichtige, meine Kartierungsaufnahmen nach dem Motto "Lidar-to-Go" durchzufühten.
    Ausrüstung: 8-Zoll-Tablet-PC mit Bluetooth-gekoppeltem ext. GPS-Receiver, die Excel-Kartierungstabelle auf dem Tablet-PC. Schaut mal hier, vor allem das Video innerhalb des Textes: Lidar-to-Go.


    Übungen:
    1) In das schwarze Rechteck (nach Bild 6 ...) so stark hineinzoomen, bis es sich in Einzelpunkte in 1-2 cm Abstahd auflöst, dann mit Hilfe des Linien-Messwerkzeugs die Punktabstände sowohl horizontal als auch vertikal nachmessen. - 1 Meter?

    2) Googeln: „dgm-testdaten“, DGM-Testdaten des „eigenen“ Bundeslandes herunterladen und ein Geländerelief erstellen.



    Das war’s für heute.


    Über Fragen und Anregungen würde ich mich sehr freuen!



    Viel Erfolg!

    Bernd



    Glossar, Abürzungen:

    ASCII - American Standard Code for Information Interchange

    BW – Baden-Württemberg

    Canvas - Fenster; Landkarte; Anzeige. siehe auch unter: map canvas, QGIS canvas

    CSV - Comma Separated Values; einfach strukturierte Textdatei

    DGM – Digitales Gekändemodell; engl. DTM - Digital Terrain Model

    DGMx - Digitales Geländemodell mit x Metern Gitterweite

    DLM - Digitales Landschaftsmodell

    DOM – Digitales Oberflächenmodell; engl. DSM - Digital Surface Model

    EPSG - European Petroleum Survey Group Geodesy

    ETRS89 / UTM (Universal transverse Mercator) - Flächengetreues KBS in der Einheit Meter, d.h. geeignet zum Messen von Strecken und Flächen

    Features - gemäß Giswiki abstrahierte Modelle der realen Welt. Z.B. werden Straßen als Linienzüge, Gebäude als Flächen oder Bäume als Punkte abstrahiert und dargestellt.

    Featurelayer - Layer, welches die o.a. Features enthält. So handelt es sich also bei Punkt-, Linien- oder Flächenlayern/Polygonlayern um Featurelayer

    Gauss-Krüger - Flächengetreues KBS in der Einheit Meter, allerdings inzwischen vielfach durch ETRS89 / UTM ersetzt worden

    Georeferenzierung (Geocodierung, Verortung, Geotagging) - Einen Datensatz, z.B. ein Foto oder eine Karte, mit Koordinaten versehen

    Geopackage - Daten-Container, der viele Shape- und Rasterdaten in einer einzigen Datei vereint.

    GeoTiff - Georeferenzierte Bilddatei, quasi ein Standard für Rasterdaten; entspricht TIFF, besitzt aber zusätzlich Informationen über die Georeferenzierung. Diese sind in den Metadaten des bildes abgespeichert.

    GIS – Geoinformationssystem

    GNSS - Global Navigation Satellite System

    Google Maps - Online-Kartendienst von Google LLC

    GPX (GPS eXchange Format) – für Datenaustausch mit GPS-Empfängern

    GRASS - Geographic Resources Analysis Support System

    HTML - Hypertext Markup Language

    KBS – Koordinatenbezugssystem

    KML (Keyhole Markup Language) - Austauschformat für Geodaten, vorgesehen für Google Earth (aber auch für GPS-Empfänger nutzbar)

    KMZ - dasselbe wie KML, lediglich in komprimierter Form

    Lidar (Light Detection And Ranging) – Laser-Scan der Geländeoberfläche

    LiMT – Linke Maustaste

    Map Canvas - Karte; Kartenfenster, also der Bereich, in dem die Karte angezeigt wird

    m.ü.NN. - Meter über Normal Null

    Open Data – Für jedermann frei nutzbar zur Verfügung gestellte Daten

    OSM – OpenStreetMap

    Passpunkte – Referenzpunkte beim Georeferenzieren von Karten

    Plugins - Programmerweiterungen

    Projektbereich - Gesamtbereich aller Programme und Daten eines QGIS-Projektes im Rechner, beinhaltet das gesamte "Ordnergebäude" inklusive der Projektdateien und aller Daten. Hier in der Forumsreihe ist es der Ordner \_QGIS für Pilzfreunde\ mit sämtlichen Unterordnern und Dateien. Will man ein QGIS-Projekt auf einem anderen Rechner laufen lassen, so braucht man lediglich den Projektbereich zu kopieren!

    Projektdatei - Datei mit Endung .qgs, über die QGIS gestartet wird. Sie enthält die Projekteigenschaften, die Verknüpfungen zu den im Projekt enthaltenen Layern und vieles mehr. Sie enthält jedoch nicht die Daten

    QGIS – Kostenfreies, sehr mächtiges GIS

    QGIS canvas - QGIS-Arbeitsfläche, QGIS-Kartenfenster

    Rasterlayer - Layer, bestehend aus bildhaften, pixelcodierten Geodaten

    ReMT – Rechte Maustaste

    Schummerung – Pseudo-3D-Darstellung durch Schattenwurf

    Shape, Shapefile - Grafikdatei zum Darstellen von Punkten, Linien und Polygonen (Flächen). Shapes sind georeferenziert.

    TIFF - Tagged Image File Format - Dateiformat für hochauflösende Bilder, ist verlustfrei und nicht komprimiert.

    Tiles – Karten min Form sogenannter „Kacheln“

    URL – ein Internet-Link oder die Adresse einer Website

    UTM - Universal Transverse Mercator, siehe auch ETRS89

    Vektorlayer - Layer, bestehend aus vektorcodierten Geodaten, d.h. aus Punkten, Linien und Polygonen (Flächen)

    Vertex (Plural Vertices) - Scheitelpunkt, Punkt im 3-dimensionalen Raum

    WFS - Web Feature Service

    WGS84 - World Geodetic System 1984

    WGS 84 EPSG:4326 – globales KBS, bei GPS-Empfängern verbreitet, nicht zum Messen geeignet

    WGS 84/ Pseudo-Mercator EPSG:3857 – globales KBS für WMS-Einbindungen, nicht zum Messen geeignet

    WMS (Web Map Service) – Internet-Schnittstelle für Landkarten


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  • Bernd Miggel

    Hat den Titel des Themas von „QGIS für Pilzfreunde Teil 18 – Geländerelief selbst erstellen“ zu „QGIS für Pilzfreunde Teil 18 – Geländerelief aus xyz-Textfile selbst erstellen“ geändert.