QGIS 3.10 空间查询

空间查询是GIS的特色功能之一，通过一个图层与另一个图层的空间关系（相交、包含、相接等），空间查询可以筛选出满足“空间”条件的要素（feature）。QGIS中，空间查询功能由【按位置选择】和【按位置提取】两个处理工具（Processing tools）实现。

任务概述

通过澳大利亚墨尔本市的地铁站和酒吧两个图层，在已知酒吧和地铁站位置的情况下，找出所有距离地铁站500米以内的酒吧。

将会学到的其他技巧

• 为矢量数据选择合适的投影坐标系。
• 重新投影（re-project）矢量图层。
• 生成缓冲区。
• 如何使用geopackage (.gpkg)数据格式。

获取示范数据

• 墨尔本市地铁站数据集下载地址：

http://www.qgistutorials.com/downloads/metro_stations_accessbility.zip

• 墨尔本市酒吧数据集下载地址：

http://www.qgistutorials.com/downloads/Bars_and_pubs__with_patron_capacity.csv

将QGIS界面设置为中文

制作地图之前，请将您的QGIS软件界面设置为简体中文（如果您已经设置过了，可以忽略本节后续内容）。操作方式为：通过菜单【Settings】->【Options…】打开对话框，选择其中的【General】标签，找到“Override system locale”前面的复选框并打勾，在“User Interface Transaction”下拉框中找到并选择“简体中文”，单击【OK】，退出QGIS。重新启动QGIS后即可看到简体中文界面。

详细操作步骤

1. 解压缩下载的数据文件。在QGIS【浏览】面板中，找到解压缩后的文件夹，选择metro_stations_accessbility.shp文件，并将它拖到地图画布中。
   

2. 酒吧数据存储在CSV文件中，需要先把它导入QGIS。点击菜单【图层】->【添加图层】->【添加文本数据图层…】。
   

3. 在【数据源管理器|分隔文本文件】对话框中，点击【文件名称】文本框右侧的【…】按钮，找到解压缩后生成的Bars_and_pubs_with_patron_capacity.csv文件，文件包含的“x coordinate”字段和“y coordinate”字段相应地自动填充到【X field】和【Y field】下拉列表框中，点击【添加】按钮。
   

4. 通过CSV文件生成的新图层Bars_and_pubs_with_patron_capacity已经添加到【图层】面板中。两个图层的坐标参照系默认均为地理坐标系EPSG:4326 - WGS84。为了方便对数据进行空间分析，一般建议设置为投影坐标参照系。为减小地图畸变（distortions），同时将地图长度单位从度转换为米，点击菜单【处理】->【工具箱】，为现有图层选择合适的地方投影坐标系（regional CRS），并对图层进行重新投影（re-project）。
   

5. 在【处理工具箱】面板中，找到【矢量通用】->【重新投影图层】，双击弹出【重新投影图层】对话框。
   

6. 在【重新投影图层】对话框中，点击【输入图层】下拉列表框，选择Bars_and_pubs_with_patron_capacity图层，点击【目标坐标参照系】旁边的【选择坐标参照系】按钮。
   

7. 为空间分析选择投影坐标系时，建议首选分析区域所在的地方投影坐标系。Map Grid of Australia (MGA) 2020是一种基于通用横轴墨卡托网格系统（UTM-based grid system）的地方坐标参照系，经常用于澳大利亚境内区域制图。墨尔本市属于UTM 55区，因此选择GDA 2020 / MGA zone 55 EPSG:7855作为目标投影坐标系。
   
   备注：如果不确定分析区域应该选择哪种地方投影坐标参照系，一般建议采用WGS84基准的UTM分区坐标参照系。可以从UTM Grid Zones of the World（www.dmap.co.uk/utmworld.htm）查询得到分析区域的UTM分区号。

8. 点击【重投影文件】文本框右侧的【…】按钮，从弹出菜单中选择【保存到GeoPackage】。GeoPackage是QGIS推荐使用的开放空间数据格式，也是QGIS默认的数据交换格式，单个GeoPackage文件（.gpkg）可以存储多个矢量和栅格图层。
   

9. 在【保存到GeoPackage】对话框中，输入文件名“空间查询”，点击【保存】按钮。
   

10. 在弹出对话框中输入图层名称：“酒吧”，点击【OK】按钮，然后点击【重新投影图层】对话框中的【运行】按钮，开始重新投影（re-project）图层。
    

11. 【重新投影图层】对话框自动切换到【记录】选项卡，通过文本框中输出的记录，可以观察到算法的运算过程，运算结果产生一个新图层“酒吧”。
    

12. 将【重新投影图层】对话框切换回【参数】选项卡，对metro_stations_accessbility进行重新投影。【输入图层】选择metro_stations_accessbility，【目标投影坐标系】保持不变，点击【重投影文件】右侧的【…】按钮，从弹出菜单中选择【保存到GeoPackage】，选择上面步骤中所使用的GeoPackge文件“空间查询”（单个GeoPackage文件可以保存多个图层，因此可以将新图层保存到与第一个重新投影运算结果相同的GeoPackage文件中）。在弹出对话框中输入图层名“地铁站”，点击【运行】按钮。
    

13. 返回QGIS主窗口，【图层】面板中添加了两个新图层：“酒吧”和“地铁站”。关闭原始图层使其不显示在地图窗口中，开始进行空间查询。由于我们感兴趣的是在地铁站500米范围以内的酒吧，需要在地铁站周围创建一个500米的缓冲区，代表搜索范围。在【处理工具箱】面板中找到【矢量几何图形】->【轮廓】，双击运行。
    

14. 在【轮廓】对话框中，【输入图层】选择 “地铁站”，设置【栅格距离结果】为500米，将输出结果保存到上面步骤产生的 GeoPackage文件“空间查询”中，在弹出的对话框中输入图层名“地铁站缓冲区”，点击【运行】按钮。
    

15. 新图层“地铁站缓冲区”添加到了【图层】面板中。为了找出酒吧图层中的哪些点落入“地铁站缓冲区”图层的多边形内，在【处理工具箱】面板中找到【矢量选择】->【按位置提取】，双击运行。
    

备注：【按位置提取】会创建一个新图层来保存空间查询得到的符合条件的要素，如果仅需要选中要素，可以使用【按位置选择】工具。

16. 在【按位置提取】对话框中，点击【提取要素于】下拉列表框，选择酒吧，几何谓词（geometry predicate）选择Intersect ，点击【By comparing to the features from】下拉列表，选择“地铁站缓冲区”，点击【提取后（位置）】旁边的【…】按钮，将输出结果保存到相同的GeoPackage文件“空间查询”中，在弹出对话框中输入图层名“选中的酒吧”，点击【运行】按钮。
    
17. 处理过程结束，结果图层“选中的酒吧”添加到了【图层】面板中，该图层只包含“酒吧”图层中落入500米缓冲区多边形内的点。
    
18. 空间分析过程完成。当前的投影坐标系（CRS）为EPSG:4326 - WGS84，所以缓冲区多边形呈现为椭圆形的变形状态。为了达到更好的可视化效果，点击菜单【项目】->【属性…】->【坐标参照系】，选择空间分析所使用的坐标参照系：GDA 2020 / MGA zone 55 EPSG:7855。完成设置后，地图窗口中可以看到缓冲区多边形显示为正常的圆形。
    
    本教程到此结束。

吴建玲

2020年6月8日

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本文主要翻译并改编自qgistutorials网站，原文链接为http://www.qgistutorials.com/en/docs/3/performing_spatial_queries.html，原文已根据《知识共享署名4.0国际许可协议（Creative Commons Attribution 4.0 International License）》获得许可，在此向原文作者乌加尔·甘地（Ujaval Gandhi）致以敬意，感谢他为分享QGIS技术做出的贡献。