141031 qgisr handson_presentation

R 言語の基礎
QGIS processing の基礎
processing に組み込まれているR アルゴリズム
processing に自作のR アルゴリズムを読み込む
QGIS&R ハンズオン
縫村崇行
OSGeo 財団日本支部千葉科学大学
2014/10/31
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R 言語の基礎
本ハンズオンについて
QGIS から外部プログラムとの連携ができるprocessing を用いて、
統計解析言語R と連携した解析方法を紹介
対象者技術スキル
基本的なGIS の知識
QGIS の利用経験のある方
R 言語は初心者でもOK です(R の基礎も紹介します
QGIS processing の機能を使う際、ユーザー名が日本語だと
エラーが出ます(例．縫村)。
英語でユーザー名を作成して下さい(例．nuimura)。
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R 言語の基礎
ハンズオンの流れ
1 R 言語の基礎
R とは
ライブラリのインストール
R の基本操作
グラフ作成
2 QGIS processing の基礎
QGIS processing とは
QGIS processing の有効化
3 processing に組み込まれているR アルゴリズム
組み込みのR アルゴリズム
組み込みのR アルゴリズムの実行
4 processing に自作のR アルゴリズムを読み込む
RSX ファイル(*.rsx) とは
RSX ファイルの作成
RSX ファイルの読み込み
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R 言語の基礎
使用するデータ
Landsat8 のband2–5 (GeoTIFF 形式)
USGS EarthExplorer (http://earthexplorer.usgs.gov/)
CGIAR 提供のSRTM3 DEM (GeoTIFF 形式)
CGIAR-CSI (http://srtm.csi.cgiar.org/)
EarthExplorer CGIAR-CSI
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R 言語の基礎
GIS_DATA ディレクトリの中身について
qgisr
mac_libs/
ローカルインストール用のライブラリ（Mac）
windows_libs/
ローカルインストール用のライブラリ（Windows）
landsat8_band[2-5].tif
Landsat8 可視と近赤外バンド(30 m grid)
srtm_dem30.tif
30 m にリサンプリングしたDEM
temperature.shp
気象観測データ(x, y, 気温) *数値を加工した擬似データ
*.rsx
自作R アルゴリズムファイル
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R 言語の基礎
GIS_DATA ディレクトリはわかりやすいところにおいてください
(例えばWindows の場合はC ドライブの直下など)。
今回のハンズオンではGIS_DATA をC ドライブの直下に置いたも
のとしてスライドを作成していますので、別の場所に置いた方や
Mac 及びLinux の方は適宜読み替えて下さい。
Windows でC ドライブの直下においた場合のパス
C:/GIS_DATA
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
1 R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
R とは
http://cran.r-project.org/
コマンドラインベースで様々な解析作図が可能
多くの拡張機能(library) が開発されている
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
R の作図例
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
R で取り扱えるデータ
一般的なデータだと
xls：csv に変換しといたほうが簡単
csv：簡単に読み込める
txt：csv 以外の文字（タブ、スペースなど）区切りデータ
dbf：GIS の属性テーブル情報を扱いたいときなど
画像データ：画像処理も
科学関連のデータでは
GeoTIFF：リモセンデータ
Shapefile：GIS データ
NetCDF：気候データで一般的
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
ハンズオンで必要なライブラリのインストール
R を管理者権限で起動し、以下のコマンドの実行
ローカルからインストールする場合(Windows)
datadir - C:/GIS_DATA/qgisr/windows_libs/
libs - dir(path=datadir, pattern=*.zip)
install.packages(paste0(datadir, libs), repos=NULL)
ローカルからインストールする場合(Mac)
datadir - mac_libs へのパス
libs - dir(path=datadir, pattern=*.tgz)
install.packages(paste0(datadir, libs), repos=NULL)
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
ハンズオンで必要なライブラリのインストール
R の起動後以下のコマンドの実行
インターネット経由でインストールする場合(Windows, Mac,
Linux)
libs - c(rgdal, raster, rpanel, adehabitatHR)
install.packages(libs, dependencies=T)
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
数値入力と変数
数値の計算
2 + 3
[1] 5
2 ˆ 8
[1] 256
変数
temp.dc - 10
temp.dc
[1] 10
temp.df - 9 / 5 * temp.dc + 32
temp.df
[1] 50
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
グラフの基礎(plot 関数)
1 変数のプロット
temp - c(10, 20, 15, 25, 20, 20)
plot(temp)
l
l
l
l
l l
1 2 3 4 5 6
10 15 20 25
Index
temp
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
year - c(2000, 2004, 2005, 2007, 2010, 2011)
plot(year, temp)
l
l
l
l
l l
2000 2002 2004 2006 2008 2010
10 15 20 25
year
temp
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
year - c(2000, 2004, 2005, 2007, 2010, 2011)
plot(year, temp, type=“l”, col=“red”, xlim=c(1990, 2020), ylim=c(0,
30))
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
0 5 10 15 20 25 30
year
temp
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
グラフの基礎(histogram 関数)
ヒストグラムの作成
hist(temp)
Histogram of temp
temp
Frequency
10 15 20 25
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
大量のデータのヒストグラム
hist(rnorm(10000))
Histogram of rnorm(10000)
rnorm(10000)
Frequency
−4 −2 0 2 4
0 500 1000 1500 2000
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R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
大量のデータのヒストグラム
hist(rnorm(10000), col=“lightblue”, breaks=100)
Histogram of rnorm(10000)
rnorm(10000)
Frequency
−4 −2 0 2 4
0 100 200 300 400
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R 言語の基礎
1 R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
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R 言語の基礎
QGIS から様々な外部プログラムの機能を呼び出すことができる。
GUI、CUI どちらからも呼び出しは可能
外部プログラムとアルゴリズム数
GDAL/OGR (32)
GRASS6 (167)
GRASS7 (159)
Orfeo Toolbox (83)
R scripts (19)
SAGA (228)
QGIS 本体のアルゴリズム数
QGIS (79)
Models (3)
Scripts (13)
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R 言語の基礎
メニューから「プロセッシング」)「オプションと構成」を選択
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R 言語の基礎
「プロバイダ」)「R scripts」を開く
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R 言語の基礎
「Activate」にチェックし、「R folder」にR の実行ファイルのパス
が設定されているのを確認。無ければ入力する。
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R 言語の基礎
1 R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
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R 言語の基礎
Basic statistics
Home Range Analysis
Point pattern analysis
Raster processing
Tools
Vector processing
デフォルトでこれらの6 つのグループのR アルゴリズムがある
RSX ファイルは以下の場所に配置されている(Windows)
OSGeo4W でインストールした場合
C:/OSGeo4W64/apps/qgis/python/plugins/processing/algs/r/scripts
QGIS 単体でインストールした場合
C:/Program Files/QGIS Chugiak/apps/qgis/python/plugins/processing/algs/r/scripts
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R 言語の基礎
組み込みのR アルゴリズムの実行(Frequency table)
Frequency table (Basic statistics グループ)
ベクターデータの数値列を指定して頻度分布を求める
temperature.shp の読み込み
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R 言語の基礎
「Basic statistics」)「Frequency table」を選択
Layer にtemperature、Field にtemp を指定して実行
※正しく表示されない場合は巻末資料(エラー1) を参照
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R 言語の基礎
21◦C が3 点、22◦C が14 点というように算出される。
※正しく表示されない場合は巻末資料(エラー2) を参照
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R 言語の基礎
組み込みのR アルゴリズムの実行(Summary statistics)
Summary statistics (Basic statistics グループ)
ベクターデータの数値列を指定して様々な統計量を求める
「Basic statistics」)「Summary statistics」を選択
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R 言語の基礎
組み込みのR アルゴリズムの実行(Raster histogram)
Raster histogram (Raster processing グループ)
ラスターデータの値の頻度分布図の作成
srtm_dem30.tif の読み込み
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R 言語の基礎
「Raster processing」)「Raster histogram」を選択
Layer にsrtm_dem30 を指定して実行
R Plots に出力ファイル名を指定すると画像ファイルが出力される
(例．D:/graph と指定するとgraph.html とgraph.html.png が出力される)
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R 言語の基礎
※正しく表示されない場合は巻末資料(エラー3–6) を参照
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R 言語の基礎
組み込みのR アルゴリズムの実行(Vector histogram)
Histogram (Vector processing グループ)
ベクターデータの数値列の頻度分布図の作成
「Vector processing」)「Histogram」を選択
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R 言語の基礎
組み込みのR アルゴリズムの実行(Create new R script)
Create new R script (Tools グループ)
デフォルトで無いR アルゴリズムを記述して追加できる
Processing におけるR の記述文法は次のセクションで説明します
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R 言語の基礎
1 R 言語の基礎
R とは
R の基本操作
グラフ作成
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R 言語の基礎
R のスクリプトファイルの拡張子を変えたもの。
ヘッダーにprocessing 独自の記述を加える必要がある
組み込みアルゴリズム名で「Edit script」を選ぶとRSX ファ
イルを見ることができる
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R 言語の基礎
RSX ファイルの文法
ヘッダー部分でのprocessing 独自の記述(##を入れる)
グループ名=group: グループ名は既存のものでも独自のものでも可
showplots: 作図関数を使う場合は記述する
Layer=vector: ベクターデータの選択メニューを入れる。読み込んだベク
ターデータはLayer 変数に格納
Field Layer: ベクターデータのフィールドの選択メニューを入れる
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R 言語の基礎
RSX ファイルの文法
ヘッダー以降は普通のR スクリプト
Vector histogram の場合
hist(Layer[[Field]],main=paste(Histogram of,Field),xlab=paste(Field))
Layer で選択したベクターデータのField 列の数値のヒストグラム図を作成、
メインタイトルはHistogram of Field、X ラベルはField
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R 言語の基礎
Vector histogram をベースに改変
##Mygroup=group
##showplots
##Layer=vector
##Field=Field Layer
hist(Layer[[Field]],main=paste(Histogram of,Field),xlab=paste(Field),
col=“blue”)
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R 言語の基礎
「名前をつけて保存」で「Histogram_Blue.rsx」として「R
scripts Folder」に保存
R scripts Folder の確認方法
Windows だと、C:/Users/ユーザー名/.qgis2/processing/rscripts
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R 言語の基礎
processing リストにMygroup グループとHistogram Blue が追加
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R 言語の基礎
実行すると塗りつぶし色が青のヒストグラムが作成される。
=)R の作図オプションをカスタマイズすることにより独自の作
図アルゴリズムを追加ができる。また、rsx ファイルを配布するこ
とで異なるユーザー間で統一した作図が可能
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R 言語の基礎
RSX ファイルの読み込み　(Scatter plot 2bands)
Scatter plot 2bands (Mygroup グループ)
2 つのラスターデータの値の散布図を作成
Scatter_plot_2bands.rsx を　「R scripts Folder」にコピー
landsat8_band2.tif とlandsat8_band3.tif の読み込み
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R 言語の基礎
RSX ファイルの読み込み　(Scatter plot 2bands)
「Mygroup」)「Scatter plot 2bands」を選択
Raster1 にlandsat8_band2、Raster2 にlandsat8_band3 を指定
して実行
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R 言語の基礎
RSX ファイルの読み込み　(Raster aspect histogram)
Raster aspect histogram (Mygroup グループ)
DEM を読み込んで傾斜方位別の平均標高を作図
Raster_aspect_histogram.rsx を　「R scripts Folder」にコピー
srtm_dem30.tif の読み込み
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R 言語の基礎
RSX ファイルの読み込み　(Raster aspect histogram)
「Mygroup」)「Raster aspect histogram」を選択
DEM にsrtm_dem30 を指定して実行
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R 言語の基礎
おわりに
QGIS processing 機能を使うことでR へのGIS データの橋渡
しがGUI ベースで簡単に
RSX ファイルによりユーザー間で統一した解析や作図が可能
QGIS にはない高度な統計処理なども使える
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R 言語の基礎
エラー1: Frequency table ウィンドウが立ち上がらない
processing のオプション設定が正しくされていない場合があり
ます。
対処法
実行パスのスペルミス、R のバージョン番号の違い
R のインストール時に64bit のみをインストールした場合は
設定で64bit にチェック
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R 言語の基礎
エラー2: Frequency table 処理の後、結果が表示されない
特定の環境のみで発生するprocessing に含まれるバグらしいです。
tmizu23 さんのWeb ページに修正する方法が記載されています
http://d.hatena.ne.jp/tmizu23/20140609
対処法
以下のファイルの中の
C:/OSGeo4W/apps/qgis/python/plugins/processing/algs/r/RUtils.py
line = line.strip(’nn’).strip(’ ’)
を
line = line.strip().strip(’ ’)
に修正
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R 言語の基礎
エラー3: 処理の後、グラフが表示されない
必要なライブラリが正しくインストールされていない可能性
対処法
R を起動して以下のコマンドを実行
library()
rgdal とraster の文字が表示されているか確認をし、無い場合は再
びライブラリインストールの手順を踏んでください。
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R 言語の基礎
processing が正しいR ライブラリの場所を見ていない可能性
対処法その1
R を起動して以下のコマンドを実行するとR ライブラリをの場所
が確認できる
.libPaths()[1]
例えば、C:/Users/nuimura/R/win-library/3.1” と表示されたら
QGIS メニューのプラグイン=)Python コンソールを実行し、
Python コンソールで以下の2 行のコマンドを実行する
import os
os.environ[“R_LIBS”]=C:/Users/nuimura/R/win-library/3.1”
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R 言語の基礎
対処法その2
が確認できる.libPaths()[1]
OSGeo4W shell を開き、以下の2 行のコマンドを実行しQGIS を
起動する
set R_LIBS=C:/Users/nuimura/R/win-library/3.1”
qgis
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R 言語の基礎
対処法その3
が確認できる.libPaths()[1]
以下のファイルを開き
C:/OSGeo4W/bin/qgis.bat
set GDAL_FILENAME_IS_UTF8=YES
の下に以下の1 行を追加
set R_LIBS=C:/Users/nuimura/R/win-library/3.1”
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