Usare i file LIDAR con QGIS: articolo + esercitazione

lidar, Close-Up Engineering
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LIDAR (ACRONIMO DALL’INGLESE LIGHT DETECTION AND RANGING[1] O LASER IMAGING DETECTION AND RANGING) È UNA TECNICA DITELERILEVAMENTO CHE PERMETTE DI DETERMINARE LA DISTANZA DI UN OGGETTO O DI UNA SUPERFICIE UTILIZZANDO UN IMPULSO LASER, OLTRE A DETERMINARE LA CONCENTRAZIONE DI SPECIE CHIMICHE NELL’ATMOSFERA[1] E NELLE DISTESE D’ACQUA.

DEFINIZIONE DI WIKIPEDIA

In questi giorni mi è capitato di dover lavorare su dei file Lidar, è stata la prima volta che mi sono imbattuto in questo tipo di file e innanzitutto ringrazio i ragazzi di GIS ITALIA per il preziosissimo supporto, senza di loro forse ancora stavo ad impazzire per capire come sfruttarli al meglio.

Viste le difficoltà che ho incontrato ho deciso di scrivere questo articolo che magari potrà tornare utile a qualcuno.

Questo articolo sarà in effetti un tutorial con annessa esercitazione; infatti, oltre a descrivere il procedimento che ho eseguito, inserirò alcuni dei file di base che potrete usare per ripercorrere il procedimento e magari fissarlo meglio in testa.

I file che ho avuto erano in .xyz, ad esempio 000300.xyz, parte di loro potete scaricarli da qui: DOWNLOAD FILE LIDAR

Ho usato l’ultima versione di QGis per questo lavoro, potete scaricarla da qui: QGIS 2.10 Pisa

Iniziamo!

I file che dobbiamo caricare, come dicevo prima, hanno l’estensioni .xyz per cui non possiamo caricarli con un semplice “Add layer” ma ci toccherà usare una strada un po’ diversa. Se provate ad aprire con il blocco note di Windows uno di questi file, noterete che è composto da 3 colonne: le prime due riportano le coordinate e la terza l’altezza. In pratica questi file sono composti da un insieme di punti, ognuno con coordinate proprie ed altezza. I file che ho usato hanno in se solo queste informazioni ma al loro interno se ne possono immagazzinare molte altre come densità, esposizione e tutto ciò che si riesce a “captare” con la tecnica Lidar.

Detto ciò il primo passo da fare è proprio guardare uno di quei file per “capire come è fatto dentro”, in questo modo ci risulterà semplice capire il procedimento che andrò a descrivere. Con QGis aperto andate in Layer>Add Layer>Add Delimited Text Layer, come riportato in figura.

Add Layer, Close-Up Engineering
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Ora viene la parte delicata, fate molta attenzione! Cliccato su Add Delimited Text Layer avrete davanti a voi la seguente schermata:

Add Delimited Text Layer, Close-Up Engineering
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Andate su Browse, scegliete il file e caricatelo così come viene spiegato nella prossima schermata.

browse, Close-Up Engineering
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Vi sarete accorti che questo tipo di file vanno caricati uno per uno, è una delle parti noiose di questa operazione… Caricato il file avrete difronte a voi la schermata che segue:

Regular expression delimiter, Close-Up Engineering
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  1. selezionate Regular expression delimiter, come avrete potuto notare c’è dello spazio tra le colonne che definiscono i singoli file;
  2. andate in Expression ed inserite gli spazi presenti tra le colonne, in questo caso sono due ma in altri file su cui ho lavorato sono meno o anche più. Vi dicevo di studiarvi il file proprio per capire come sono delimitate le colonne;
  3. ora bisogna indicare quali sono le colonne che portano con se longitudine e latitudine, se avrete inserito gli spazi correttamente potrete sceglierle dal menù a tendina che compare;
  4. importante, no, IMPORTANTISSIMO! Togliete la spunta da First record as field names. Questo perchè in questo caso i field non hanno nome e fin dal primo riportano coordinate ed altezza, se non togliete quella spunta perderete il primo record, il primo punto in elenco in pratica non verrà riportato. Ora potete cliccare su OK.

Vi verrà richiesto di inserire il sistema di riferimento come riportato in seguito.

sistema di riferimento, Close-Up Engineering
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Fatto ciò avrete la vostra bella nuvola di punti in QGis, procedete con i passaggi precedenti per caricare tutti i file che vi ho passato in modo da averli tutti attivi per le prossime operazioni.

Che ci facciamo con questi file?

Possiamo farci una bella interpolazione per estrarci le curve di livello, un hillshade, uno slope, un relief e tanto altro ancora! Come prima cosa facciamo una interpolazione usando l’apposito plugin, vi comparirà la schermata che segue:

interpolazione, Close-Up Engineering
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  1. scegliete il layer;
  2. indicate la colonna con l’attributo altezza;
  3. aggiungete il file(se ne può aggiungere più di uno ripetendo i passaggi 1 e 2);
  4. indicate le dimensioni del singolo pixel. Ho inserito 1×1 perchè i file che ho usato hanno il passo di 1m, cioè i punti contigui distano tra loro 1m; in pratica tutto ciò che è più piccolo di 1m non è stato “letto” dallo scanner. Ora cliccate su OK e vi comparirà quello che segue:

    pixel, Close-Up Engineering
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Questa è una porzione di Nisida opportunamente tematizzata, ora unite tutti i lidar per ottenere quello che segue:

Nisida, Close-Up Engineering
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Ora proviamo ad estrarre le curve di livello. Andate in Raster>Extraction>Countour, definite la cartella in cui salvare lo shape ed inserite la distanza tra le curve, 1m in questo caso, spuntate Attribute name e cliccate su OK.

countour, Close-Up Engineering
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attribute name, Close-Up Engineering
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Otterrete un file così:

file, Close-Up Engineering
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Come vedete il file risulta essere un po’ “sporco” in mare, questo è dovuto ad alcuni errori dello scanner causati dalla rifrazione delle onde oppure, come noterete, in alcuni casi sono presenti i contorni delle barche.

Se volete potete divertirvi ad ottenere isoipse a distanze superiori oppure potete sbizzarrirvi con i vari tools di elaborazioni raster di QGis, qui di seguito un po’ di elaborazioni che ho fatto:

isoipse a 5m, Close-Up Engineering
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hillshade, Close-Up Engineering
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relief, Close-Up Engineering
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slope, Close-Up Engineering
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Tutto questo mi è servito per rielaborare in 3D l’area di Posillipo, questo che segue è il video che ho realizzato con ArcScene dopo aver ottenuto la TIN dell’area. Spero che questo articolo vi sia stato utile.

https://youtu.be/OSL_1eFqaNw

Il blog di Massimiliano Moraca ( Massimiliano Moraca ) / CC BY-SA 4.0