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21_创建热图 QGIS3

原文链接: https://www.qgistutorials.com/en/docs/3/creating_heatmaps.html

创建热图 (QGIS3)

热图是可视化密集点数据的最佳工具之一。热图是一种插值技术，有助于确定输入要素的密度。热图最常用于可视化犯罪数据、交通事故、房屋密度等。QGIS 有一个热图渲染器，可用于设置点图层的样式，还有一个 Processing 算法 Heatmap (Kernel Density Estimation)，可用于从点图层创建栅格。

任务概述

我们将使用英国萨里郡的犯罪位置数据集，并创建一个热图来可视化犯罪高密度区域。

你将学到的其他技能

  • 使用虚拟字段和条件表达式

获取数据

data.police.uk 提供街道级别的犯罪、结果以及拦截和搜查数据，格式为简单的 CSV。下载 萨里郡警察局 的数据，并解压缩下载的归档文件以提取 CSV 文件。

为方便起见，你也可以直接通过下面的链接下载数据集的副本：

2019-02-surrey-street.csv

数据来源 [POLICEUK]

操作步骤

  1. 我们首先从 OpenStreetMap 加载一个底图图层，然后导入 CSV 数据。在浏览器面板中，向下滚动并找到 XYZ Tiles 部分。

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  1. 展开它，你会看到 OpenStreetMap 瓦片图层。将其拖放到主画布上。接下来，我们将加载 CSV 文件。点击“打开数据源管理器”按钮。

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  1. 切换到“分隔文本”选项卡。在这里，我们将导入 CSV 格式文本文件中的犯罪数据。点击“文件名称”旁边的 … 按钮，浏览到下载的 2019-02-surrey-street.csv 文件。“几何图形定义”部分中的 X 字段和 Y 字段会自动填充为 Longitude 和 Latitude 列。几何图形 CRS 应保留为默认的 EPSG:4326 - WGS 84。确保“样本数据”面板中的数据看起来正确，然后点击添加，接着点击关闭。

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  1. 你会看到 QGIS 图层面板中加载了 2 个图层 - OpenStreetMap 和 2019-02-surrey-street。右键点击 2019-02-surrey-street 图层并选择“缩放到图层”。

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  1. 你将看到犯罪事件点图层叠加在 OpenStreetMap 底图上。缩放和平移以探索数据。数据非常密集，很难看出哪里犯罪高度集中。这正是热图可视化派上用场的地方。选择 2019-02-surrey-street 图层，然后点击“打开图层样式面板”按钮。

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  1. 在下拉菜单中选择 Heatmap 作为渲染器。图层样式面板是交互式的，你可以立即在画布上看到更改的效果。该图层现在将以默认的灰度色带显示。

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  1. 热图通常使用黄色到红色或白色到红色的色带来渲染，其中点越密集，热度 就越高。点击“色带”下拉菜单，选择 Reds 色带。

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  1. 接下来，你需要选择一个半径。此参数决定了每个点周围其影响所及的圆形邻域。此值在很大程度上取决于你的输入数据类型。对于我们的数据，假设一个犯罪事件的影响范围可达其位置周围 5 公里。请注意，当前项目 CRS 在右下角设置为 EPSG: 3857。该 CRS 的单位是米，因此我们应将半径指定为 5000 米。此菜单中隐藏的另一个参数是核函数形状。这是一个确定一个点的影响如何在给定半径内分布的函数。热图渲染器使用 Quartic 函数进行计算。还有其他类型的核函数，如 Triangular、Uniform、Triweight 和 Epanechnikov，这些可以在本教程稍后描述的使用其他热图创建方法时指定。关于如何选择正确的半径和核函数形状，请参阅 这篇文章 以获得很好的解释和指导。

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  1. 热图可视化已经准备就绪。我们可以在底部的“图层渲染”部分调整热图的不透明度。将不透明度设置为 60 %，这样你就可以同时看到底图和热图。

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  1. 对于许多类型的分析，只考虑点的密度就足够了。但有时，你可能希望为每个点赋予不同的重要性。一次更暴力的犯罪对输出热图的影响应该比一次抢劫更大。同样，有时一个点可能代表单个位置的多次观察，这需要在分析中加以考虑。为此，你可以提供一个可选的数值 权重 字段，为每个点指定一个值。让我们添加一个权重字段，并用它来改进热图。右键点击 2019-02-surrey-street 图层，选择“打开属性表”。

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  1. 你将看到输入数据中有一个名为 Crime type 的文本字段，它描述了犯罪类型。我们可以用这些来区分不同类型的犯罪，并为更暴力的犯罪分配更高的权重。

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  1. 点击“打开字段计算器”。

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  1. 现在我们将输入一个公式，该公式使用 Crime type 并确定权重值。QGIS 有一种方便的方法，可以使用 虚拟字段 添加此类计算字段。虚拟字段保存在 QGIS 项目中，不会修改源数据。它也是动态计算的，可以在 QGIS 中的任何地方像使用任何其他属性值一样使用。输入 weight 作为输出字段名称，并将输出字段类型设置为 Whole number (integer)。在表达式编辑器中输入以下表达式。这里我们使用 CASE 语句根据不同的条件分配不同的值。点击确定。

bash CASE WHEN "Crime type" LIKE 'Violence%' THEN 10 WHEN "Crime type" LIKE 'Criminal%' THEN 5 ELSE 1 END

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  1. 将为每个要素添加一个具有相应权重值的新属性。

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  1. 回到图层样式面板，点击“权重依据”下拉菜单，选择新添加的 weight 字段。

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  1. 你将看到热图渲染发生变化，以考虑权重参数。关闭图层样式面板。

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  1. 如果你需要将热图可视化保存为永久的栅格图层，或者想要使用不同的核函数或动态半径等高级选项自定义热图，你可以使用 Processing 工具箱中的 Heatmap (Kernel Density Estimation) 算法。我们现在将使用这个算法。转到处理 ‣ 工具箱。

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  1. 在我们创建热图之前，需要将源数据重新投影到一个投影坐标系。由于距离在热图计算中起着重要作用，使用地理坐标系是不正确的。搜索并找到矢量通用 ‣ 重投影图层 算法。

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  1. 在“重投影图层”对话框中，点击目标 CRS 旁边的选择 CRS 按钮。搜索并选择 EPSG:27700 OSGB 1936 / British National Grid CRS。这个投影坐标系是英国数据的一个很好的选择。点击运行。

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  1. 一个名为 Reprojected 的新图层将被添加到图层面板。取消勾选旧的 2019-02-surrey-street 图层旁边的复选框以隐藏它。

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  1. 搜索并找到插值 ‣ 热图 (核密度估计) 算法。

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  1. 在“热图 (核密度估计)”对话框中，我们将使用与之前相同的参数。选择半径为 5000 米，权重依据字段为 weight。将 X 像素大小和 Y 像素大小设置为 50 米。将核函数形状保留为默认值 Quartic。点击运行。

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注意

“字段半径”参数允许你为每个点指定动态搜索半径。这可以与“字段权重”一起使用，以便更精细地控制每个点的影响如何传播。

  1. 处理完成后，将加载一个名为 OUTPUT 的新栅格图层。默认的可视化效果很丑，因为它使用了 Singleband gray 渲染器。点击“打开图层样式面板”按钮。

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  1. 将渲染器更改为 Singleband Pseudocolor 并选择 Reds 色带。该图层现在看起来与我们之前创建的热图可视化相同。

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注意

请注意，图层面板中的 OUTPUT 图层有一个图例，但 2019-02-surrey-street 图层没有。使用热图渲染器创建的热图图层的一个常见问题是缺乏图例。假设你想在打印布局中使用热图并添加一个图例。使用热图处理算法方法创建的栅格热图使得这成为可能。

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