Introduction to GIS Using Open Source Software

Introduction to GIS Using Open Source Software

Frank Donnelly, Geospatial Data Librarian, Baruch College CUNY

Contents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 An Overview of GIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.1 Basic GIS Concepts . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 4
1.2 GIS Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . 8
1.3 Open Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Exploring the Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1 The QGIS Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Interface Components . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 12
2.2 Adding Vector Data . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . 13
2.2.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.2.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Shapefiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Adding Data and Drawing Order . . . . . . . . .  . . . . 17
2.3 Exploring the Map View . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . 18
Options Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4 Exploring Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Attribute Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
2.5 Adding Raster Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.5.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.5.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Raster Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
2.6 Saving Your Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.6.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.6.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Project Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3 Geographic Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1 Creating New Project From Existing One . . . . 27
3.1.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
3.1.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Saving Projects and Removing Layers . . . . . . . . .28
3.2 Geoprocessing Shapefiles . . . . . . . . . . . . . . . . .28
i
3.2.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
3.2.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Geographic Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
TIGER Line Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Geographic Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Geoprocessing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
3.3 Joining and Mapping Attribute Data . . . . . . . .35
3.3.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Census Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Identifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.3.3 Tabular Data Files for QGIS . . . . . . . . . . . . . . 40
Tabular Data: Spreadsheet Files . . . . . . . . . . . . . .41
3.4 Plotting Coordinate Data . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
3.4.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Coordinate Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Tabular Data: Text Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
3.5 Running Statistics and Querying Attributes . . .46
3.5.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
3.5.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Selection Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Some Basic SQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.6 Drawing Buers and Making Selections . . . . . . . 50
3.6.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
3.6.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Buers and Distance Measurement . . . . . . . . . . . . . .53
Site Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  53
Web Mapping Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
3.7 Screen captures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.7.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.7.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  55
File Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  55
3.8 Considerations and Next Steps . . . . . . . . . . . . .  56
4 Thematic Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
4.1 Transforming Map Projections I . . . . . . . . . . . . .57
4.1.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
Understanding Coordinate Reference Systems . . 60
Latitude and Longitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Map Projections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
CRS Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Defining Undefined Projections . . . . . . . . . . . . . . .64
QGIS Projection Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
4.2 Transforming Map Projections II . . . . . . . . . . . . 65
Generalization and Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  68
4.3 More Geoprocessing and Joining . . . . . . . . . . . .  68
4.3.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
4.3.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Calculated Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
4.4 Classifying and Symbolizing Data . . . . . . . . . . . . 71
ii
4.4.1 Steps  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.4.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..73
Data Classification and Color Schemes . . . . . . . . . . .73
ColorBrewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.5 Designing Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  75
4.5.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.5.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  79
QGIS Map Composer: Scale Bars and Other Details .  79
General Map Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 80
Output Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.6 Adding Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
4.6.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  81
4.6.2 Commentary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
Labeling in QGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Thematic Maps and Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.7 Considerations and Next Steps . . . . . . . . . . . . . . .85
5 Going Further . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.1 Finding Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
5.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
5.3 Additional Concepts and Applications . . . . . . . . . 91
Appendices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
A QGIS Desktop Browser  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
A.1 Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
B Tabular Data: DBF Files  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
C Some Common CRS Definitions . . . . . . . . . . . . . . . .98
C.1 Geographic Coordinate Systems . . . . . . . . . . . . . . 98
C.2 Projected Coordinate Systems for Local Areas . .  99
C.3 Continental Projected Coordinate Systems . . . . . 99
C.4 Global Projected Coordinate Systems . . . . . . . . . 100
D ID Codes

 

Creative Commons Attribution – NonCommercial- No Derivatives – 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0)

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