Claudia Bergroth & Elias Willberg Geopiste, Helsingin yliopisto 2016 HARJOITUS 2: MISSÄ MAA JÄRISEE?

Transkriptio

1 1 HARJOITUS 2: MISSÄ MAA JÄRISEE? VOIMAKKAAT MAANJÄRISTYKSET VUOSINA

2 2 Harjoituksen tavoite TÄMÄN HARJOITUKSEN TAVOITEENA ON tutustuttaa opiskelija QGIS -ohjelmistoon. Harjoituksessa tutustutaan ohjelman käyttöliittymään sekä sen yleisimpiin toimintoihin ja toteutetaan yksinkertainen paikkatietoanalyysi maanjäristyksistä viimeisen kuuden vuoden ajalta. Harjoituksen lopuksi opiskelija oppii tuottamaan karttaesityksen QGIS:n avulla. Kaikki harjoituksessa käytettävä materiaali on avointa ja avoimesti ladattavissa, joskin sitä on paikoin esiprosessoitu tätä harjoitusta varten. Harjoituksessa käytettävä aineisto World Countries.shp Sisältää kaikkien maailman valtiot polygoneina. Aineisto on saatavilla seuraavasta osoitteesta: < -cultural-vectors/> Maanjaristykset2010_15.csv Tekstitiedosto, joka sisältää kaikki yli 6 magnitudin maanjäristykset globaalisti vuosien 2010 ja 2015 välillä sekä tietoa järistysten ominaisuuksista. Lisää maanjäristysaineistoa on saatavilla seuraavasta osoitteesta : < Litosfaarilaattojen_Rajat Sisältää mannerlaattojen rajat. Aineisto on saatavilla seuraavasta osoitteesta: < -plates-gis-data/> OCEAN Suorakulmion muotoinen polygoni, jota voi hyödyntää merien visualisointiin

3 3 Ongelma: Missäköhän päin maailman on viime vuosina ollut eniten voimakkaita maanjäristyksiä? Kuinkahan syvällä voimakkaat maanjäristykset yleensä tapahtuvat? Kuinka saada vastaus ongelmaan? Paikkatietojärjestelmien (GIS) avulla on helppo selvittää vastaus mitä moninaisimpiin kysymyksiin, kuten vaikkapa tähän meidän ongelmaamme. Viime vuosien aikana avoimen lähdekoodin ilmaiset ohjelmistot ovat nousseet haastamaan yksityiset maksulliset ohjelmistot entistä paremmilla ja mo nipuolisemmilla toiminnoillaan, mikä on tarkoittanut, että paikkatietojärjestelmät ovat nykyään kaikkien ulottuvilla. Tässä harjoituksessa käytämme globaalia maanjäristysaineistoa Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskukselta. Harjoituksen aineisto sisältää voimakkaat maanjäristykset ympäri maailman viimeisen kuuden vuoden ajalta. 1. Aineistojen lataaminen ja tuominen QGIS:iin Aloita harjoitus lataamalla Harjoitus2_Aineisto.zip niminen aineistopaketti oheisesta linkistä < >. Harjoituksessa tarvittava aineistopaketti on pakatussa muodossa, joten aluksi se on purettava. Avaa sijainti, jonne latasit aineistopaketti ja klikkaa hiiren oikealla painikkeella nimeä Harjoitus2_Aineisto.zip. Riippuen koneellasi olevasta aineistojen purkuohjelmasta (esim. 7-zip, Winrar, Winzip), purkutoiminto saattaa olla erilaisilla nimillä, mutta koita löytää joko extract tai pura ja valitse se. Hetken kuluttua tiedostosijaintisi pitäisi ilmestyä uusi kansio, joka sisältää harjoituksessa tarvittavan aineiston purettuna. Seuraavaksi avaa QGIS-ohjelmisto. Etsi työpöydältäsi tai valikosta QGIS_Desktop ja avaa se. Riippuen käyttämästäsi versiosta, numerosarja ohjelman nimessä vaihtelee (esim.

4 4 QGIS_Desktop_2.8.1). Pienen hetken kuluttua ohjelman pitäisi avautua ja näet edessäsi QGIS käyttöliittymän. Ennen kuin alat tarkemmin tutustumaan erilaisiin toimin toihin, tuo purkamasi aineistot ohjelmaan. Paina Add Vector Layer sivun vasemmassa reunassa olevassa tasopaneelissa ja valitse sitten browse uudessa ikkunassa. Valitse tiedostotyypiksi ESRI Shapefiles ja etsi sitten purkamasi aineistokansio. Kansiossa pi täisi olla yhteensä 3 tiedostoa, jotka päättyvät.shp. Valitse kaikki nämä tiedostot ja paina open. Tämän jälkeen palaat aiempaan ikkunaan, jossa nyt voit painaa toisen kerran open. Tässä vaiheessa on hyvä hetki tallentaa projektisi. Paina vasemmasta yläkulmasta Project -> Save As ja etsi tiedostosijainti, jonne haluat tallentaa. Muista tallentaa projektiasi aina sitä mukaan kun etenet harjoituksessa, sillä ohjelma saattaa aika ajoin kaatua. Näin voit myös palata siihen mihin jäit, vaikka et saisikaan harjoitusta kerralla valmiiksi. HUOM! Kun tallennat projektisi tai luot uusia tiedostoja paikkatieto -ohjelmassa muista AINA antaa tiedostonimi, joka ei sisällä ä tai ö-kirjaimia, eikä myöskään mitään erikoismerkkejä tai turhia välilyöntejä, sillä ne aiheuttavat usein ongelmia. Tiedostonimessä olevan kahden sanan väliin on luontevaa laittaa alaviiva (esim. C/MyDocuments/Uusi_tiedosto)

5 5 Nyt sinulla pitäisi olla kaikki shapefile muotoiset tiedostot tuotuna QGIS:iin. Tarkista tässä vaiheessa ruudun oikeasta alareunasta, että sinulla on oikea koordinaatti - järjestelmä. Sen pitäisi olla EPSG: 4326, joka tarkoittaa yleisemmin WGS-84 nimellä tunnettua järjestelmää. Mikäli sinulla on määrittynyt jokin toinen koordinaattijärjestelmä, paina oikean alakulman koordinaattijärjestelmän nimestä, raksita Enable on the fly CRS transformation, etsi EPSG:4326 ja paina lopuksi OK. 2. Aineistoon ja käyttöliittymään tutustuminen Käytä nyt hetki tutustuen QGIS:n käyttöliittymään. Hyödynnä Geopisteen sivulta löytyvää QGIS_yleisohje.pdf ( ) ohjetta eri toimintoihin tutustuessa. Muuta tasojen näkyvyyttä painamalla tason nimen edessä olevasta rastista vasemmassa paneelissa. Vaihda tasojen järjestystä vetämällä niiden nimestä. Siirrä esimerkiksi OCEAN-taso järjestyksessä alimmas, sillä se on tarkoitettu maailman merialueiden esittämiseen sinisellä värillä ja peittää muuten muut tasot. Mieti samalla minkä tason olisi järkevintä olla päällimmäisenä. Vaihtele myös tasojen ulkoasua tuplaklikkaamalla kunkin tason nimen edessä olevaa pientä symbolia. Tällöin avautuu kunkin tason ominaisuusikkuna (Layer Properties). Style-välilehdellä voit muuttaa värejä, leveyksiä ja muotoja, jotka taso saa. Tehtyäsi muutokset, paina OK ja näet ne myös ruudulla.

6 6 Valitse tämä välilehti saadaksesi lisää visualisointivaihtoehtoja Lisätietoa tason muista ominaisuuksista saat ominaisuusikkunan muilta välilehdiltä. Sieltä löytyy yleistä tietoa sekä metadataa, joka antaa tärkeätä informaatiota esimerkiksi tason koordinaattijärjestelmästä, tiedostotyypistä jne. Avaa nyt valtiotason ominaisuustietotaulu (attribute table), joka sisältää kaiken ominaisuustiedon, mitä tasolle on määritetty. Saat ominaisuustietotaulun avattua klikkaamalla hiiren oikealla painikkeella tason nimeä ja valitsemalla Open Attribute Table. Tässä harjoituksessa käytämme ainoastaan vektorityyppisiä aine istoja, minkä vuoksi kaikilla tuoduilla aineistoilla on ominaisuustietotaulu. Uudesta ikkunassa löydät tietoa jokaisesta valtiosta kuten esimerkiksi väkimäärän (pop_est).

7 7 3. Maanosien visualisointi Olisi selvempää jos jokainen maanosa näkyisi kartalla omalla värillään. Siispä klikkaa hiiren oikealla WorldCountries-tason nimeä ja avaa Layer Properties. Mene Stylevälilehdelle ja valitse tällä kertaa yläreunasta Simple symbolin sijasta esittämistavaksi Categorized. Valitse Column-kenttään CONTINENT ja paina alempaa Classify. Voit vaihtaa jokaisen maanosan värin haluamaksesi klikkaamalla värillistä neliötä. Kun olet saanut kategorisoinnin tehtyä ja värit kohdalleen, paina lopuksi OK. Aineiston tulisi olla nyt visualisoitu maanosien perusteella. 4. Maanjäristysaineiston tuominen ja koordinaatiston määritys Seuraavaksi tuomme kartalle maanjäristykset, jotka ovat tallennettuna teksti - tiedostoon. Tekstitiedosto sisältää erillisinä sarakkeina pituus - (longitude) ja leveyskoordinaatit (latitude) jokaiselle pisteelle, joiden perusteella voimme paikantaa maanjäristykset. Valitse siis Add Delimited Text Layer uusi ikkuna aukeaa. vasemmasta sivupaneelista, ja

8 8 Paina Browse ja etsi tiedostokansiosi, jossa aineistosi sijaitsevat. Kansiosta pitäisi löytyä tiedosto nimeltä Maanjaristykset2010_15.csv. Valitse tämä tiedosto, paina Open ja palaat aiempaan ikkunaan. Valitse asetukset täsmälleen samoin kuin alla olevassa kuvassa (sarake-erotin on puolipilkku, ensimmäisellä rivillä o vat otsikot ja geometriatiedot löytyvät longitude ja latitude sarakkeista) ja paina sitten OK. Todennäköisesti tässä vaiheessa ohjelma huomauttaa, että uudelle tasolle ei ole määritetty koordinaatistoa. Tämä vaihe on hieman riippuvainen siitä mikä QGIS:n versio on käytössä. Mikäli ohjelma vaatii määrittämään avautuvassa ikkunassa koordinaattijärjestelmän tasolle, valitse WGS84 (EPSG:4326) ja paina OK. Mikäli taas pisteet ilmestyvät kartalle, pitää koordinaattijärjestelmä määrittää erikseen, minkä teemmekin seuraavaksi.

9 9 Koordinaatiston määritys onnistuu helpoiten tallentamalla taso uudeksi shapefi lemuotoiseksi tasoksi. Klikkaa hiiren oikealla painikkeella maanjäristystason nimeä vasemmassa sivupalkissa ja valitse Save As. Mikäli määritit koordinaattijärjestelmän jo edellisessä vaiheessa, tallenna silti taso väliaikaisesta pysyväksi tiedostoksi ohj eita seuraten. Etsi browse-painikkeella tiedostollesi sijainti ja anna sille nimeksi vaikkapa Maanjaristykset. Palattuasi takaisin edelliseen ikkunaan, tarkista, että uuden tiedoston Format-kentässä on ESRI shapefile ja valitse CRS-kenttään EPSG:4326, WGS 84 kuten alla olevassa kuvassa. Muiden asetusten voit antaa olla sellaisenaan. Paina OK ja uuden tason pitäisi ilmestyä kartalle ja vasempaan sivupaneeliin. Voit nyt poistaa väliaikaisen Maanjaristykset2010_15 -tason klikkaamalla sen nimeä hiiren oikealla painikkeella ja valitsemalla Remove.

10 10 5. Ominaisuuskyselyt Avaa maanjäristysaineiston ominaisuustietotaulu (Open Attribute Table) ja tarkastele mitä tietoja sieltä löytyy. Aineisto pitää sisällään tietoa muun muassa järistyksen syvyydestä, kestosta sekä voimakkuudesta. Olemme kuitenkin erityisen kiinnostuneita erityisen syvistä ja erityisen voimakkaista järistyksistä, minkä vuoksi me haluammekin seuraavaksi valita vain ne maanjäristykset, jotka täyttävät nämä kriteerit. Tätä tarvetta varten paikkatieto-ohjelmissa on mahdollista suorittaa kyselyjä. Kyselyt voivat olla joko tason ominaisuuksiin perustuvia (Select by Attributes) tai sijaintiin perustuvia (Select by Location). Ominaisuustietotaulun vasemmasta yläkulmasta löytyy Select features using an expression -painike ominaisuustietokyselylle. Valitse tämä painike ja uusi ikkuna, jossa sinun on mahdollista määrittää kyselylauseke, aukeaa. Koska olimme kiinnostuneita syvistä maanjäristyksistä (esim. yli 500m ), toteuta seuraava kysely: "depth" >= 500 Löydät kaikki valittavissa olevat kentät Fields and Valuesalavalikon alta ja kaikki valittavissa olevat operaattorit Operators- valikon alta. Voit myös kirjottaa lausekkeen manuaalisesti. Kun lauseke on valmis, paina Select. Kaikkien yli 500 metrin syvyydessä tapahtuneiden maanjäristysten pitäisi nyt olla valittuna. Voit tarkastella näiden järistysten sijaintia karttaikkunassa, jossa valitut pisteet ovat vaihtaneet väriään. 1) Kuinka monta maanjäristystä kyselyllä tuli valituksi? Näet lukeman ominaisuustietotaulun ylimmästä osasta.

11 11 Tyhjennä nyt kyselyn tulokset painamalla yläpalkin Unselect all ja tee toinen kysely samaa periaatetta hyödyntäen saadaksesi tietää kuinka moni järistys on ollut voimakkuudeltaan vähintään 7 magnitudia. Avaa siis sama kyselyikkuna kuin edellisessä vaiheessa ja kirjoita seuraava lauseke. "mag" >= 7 2) Kuinka monta maanjäristystä tällä kyselyllä tuli valituksi? Tyhjennä taas kyselyn tulos ja avaa kyselyikkuna tehdäksesi vielä yhden kyselyn. Tällä kertaa valitsemme vain ne maanjäristykset, jotka täyttävät kummatkin kriteerit. Toteuta kysely seuraavalla lausekkeella. "mag" >= 7 AND "depth" >= 500 3) Kuinka monta maanjäristystä täyttää molemmat kriteerit? Jätä valinta voimaan ja sulje ominaisuustietotaulu oikean yläkulman raksista palataksesi varsinaiseen karttanäkymään. Tallenna vielä kyselyllä valitut pisteet omaksi tasokseen klikkaamalla Maanjäristyksettason nimeä ja valitsemalla taas Save as kuten aiemmin tässä harjoituksessa. Taas Browse-painiketta hyödyntäen etsi oikea kansio ja anna uudelle tiedostolle nimi. Valitse oikea koordinaattijärjestelmä (EPSG:4326) ja tarkista että formaatti on ESRI Shapefile. HUOM! Muista tällä kertaa myös laittaa ruksi kohtaan Save only selected features, jotta uusi taso sisältää pelkästään valitut järistykset. Paina lopuksi OK. Visualisoi lopuksi uuden tason maanjäristyspisteet haluamallasi tavalla Style-välilehdeltä siten, että ne erottuvat kartalta.

12 12 6. Kartan laadinta Harjoituksen viimeinen vaihe on laatia karttaesitys maanjäristyksistä. Sitä varten on siirryttävä erilliseen tulostusikkunaan. Valitse Project -> New Print Composer, anna sille mikä tahansa nimi ja valitse OK. Tyhjän ikkunan pitäisi avautua. Valitse Add New Map vasemmasta sivupalkista ja vedä aineistokehys vastaamaan koko valkoista alaa. HUOM! Muista, että AINA kun teet muutoksia varsinaisessa työskentelyikkunassa, pitää sinun päivittää karttanäkymä tulostusikkunan puolella painamalla Update preview! Näet painikkeen sijainnin alla olevasta kuvasta. Jos haluat liikuttaa paperia, paina pikanäppäintä V (tai Layout -> Move Item) ja raahaa paperi haluamaasi paikkaan layout-näkymässä. Jos taas haluat liikuttaa karttaa, paina pikanäppäintä C (tai Layout -> Move Content) ja raahaa aineistoa kartalla. Voit zoomata joko rullalla, tai vaihtamalla oikean puoleisesta valikosta Scale -arvoa. Toinen vaihtoehto on palata varsinaiseen työskentelyikkunaan ja zoomata näkymä haluamaksesi. Palaa sitten takaisin tulostus -ikkunaan ja paina oikean puoleisessa Item properties -valikossa Set to map canvas extent.

13 13 1) Seuraavaksi tarvitsemme kartalle legendan, joka kertoo mitä kartta oikein kuvaa. Paina Layout -> Add Legend ja vedä neliö esimerkiksi johonkin kulmaan, jonne legenda mahtuu. Klikkaa kartalle ilmestynyttä legendaa, jotta se aktivoituu ja oikealla olevassa paneelissa muuta sen asetuksia. Voit vaihtaa esimerkiksi otsikon (Title) suomeksi ja informatiivisemmaksi, fonttien kokoa ja väriä (Fonts-valikon kautta), sekä ylipäänsä sitä mitkä tasot ovat mukana legendassa (Legend items). Ota ensiksi rasti Auto update -ruudusta pois, jonka jälkeen vaihtoehdot esimerkiksi legendassa olevien tasojen järjestyksen vaihtoon ja uudelleen nimeämiseen aktivoituvat. Tasot kannattaa nimetä uudestaan, jotta kartan lukijan on helpompi niitä ymmärtää. Voit myös säätää sarakkeiden määrää Columns-valikosta.

14 14 2) Viimeinen kartalle lisättävä asia on pohjoisnuoli. Mene Layout -> Add Image ja vedä jompaankumpaan yläkulmaan neliö. Aktivoi pohjoisnuoli klikkaamalla ja avaa Search directiories -valikko oikean puoleista päävalikosta. Valitse sitten mieleisesi pohjoisnuoli ja paina Add, jonka jälkeen nuoli ilmestyy yläkulmaan. Nyt sinulla pitäisi olla kaikki tarvittavat elementit kartallasi. Voit vielä tehdä viimeiset hiomiset, jotta kartta näyttäisi mahdollisimman tasapainoiselta. Kun olet tyytyväinen karttaasi, tulosta se kuvatiedostoksi valitsemalla Composer -> Export As Image. Määritä ikkunassa tiedostonimi ja tyyppi (esim. PNG) ja paina Save. Karttasi pitäisi nyt ilmestyä tiedostokansioosi. Olet valmis!