Přeskočit obsah

04. QGIS - tvorba zásuvného modulu

V této části se zaměříme na tvorbu zásuvných modulů pro software QGIS.

Založme zásuvný modul na posledním příkladu z minulého cvičení. Pro větší přehlednost tak učiníme v následujících krocích. Takový postup je doporučován z toho důvodu, že se řeší zvlášť možné problémy vzniknuvší při implementaci funkcionality a při tvorbě zásuvného modulu.

  1. tvorba funkce
    1. ze skriptu vytvoříme funkci
    2. parametrizujeme funkci
    3. rozšíříme funkci o další zamýšlenou funkcionalitu
  2. implementujme funkci jako součást zásuvného modulu

Tvorba funkce k vytvoření obalové vrstvy

Připomeňme si, jak vypadal skript, který vytvářel obalovou zónu kolem bodů z vrstvy lucas a vypisoval jejich obsah.

from qgis.core import QgsProject

# mapLayersByName() vraci seznam
for feature in QgsProject.instance().mapLayersByName('lucas')[0].getFeatures():
    if feature['obs_dist']:  # nutno pokud jsou nektere prvky NULL
        # druhym parametrem je pocet lomovych bodu pouzitych k vytvoreni kruznice
        # (jedna se o body navic ke ctyrem potrebnym pro ctverec)
        buffer = feature.geometry().buffer(feature["obs_dist"], 5)

        point = feature.geometry().asPoint()
        print(f'{feature["point_id"]}: [{point.x()}, {point.y()}]: {buffer.area()} m2')

Tvorba funkce je jednoduchá.

from qgis.core import QgsProject

def lucas_buffer():
    # mapLayersByName() vraci seznam
    for feature in QgsProject.instance().mapLayersByName('lucas')[0].getFeatures():
        if feature['obs_dist']:  # nutno pokud jsou nektere prvky NULL
            # druhym parametrem je pocet lomovych bodu pouzitych k vytvoreni kruznice
            # (jedna se o body navic ke ctyrem potrebnym pro ctverec)
            buffer = feature.geometry().buffer(feature["obs_dist"], 5)

            point = feature.geometry().asPoint()
            print(f'{feature["point_id"]}: [{point.x()}, {point.y()}]: {buffer.area()} m2')

if __name__ == '__console__':
    lucas_buffer()

Přestože však byla tvorba funkce jednoduchá, dává nám mnoho možností. Pro opětovné použití funkce na jiných vrstvách je zajisté záhodno ji parametrizovati. Zároveň v případě, že není vstupní vrstva nalezena, vyvoláme vyjímku.

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
from qgis.core import QgsProject

def lucas_buffer(input_layer):
    # mapLayersByName() vraci seznam
    layers = QgsProject.instance().mapLayersByName(input_layer)
    if not layers:
        raise Exception(f"Vrstva {input_layer} nenalezena")

    for feature in layers[0].getFeatures():
        if feature['obs_dist']:  # nutno pokud jsou nektere prvky NULL
            # druhym parametrem je pocet lomovych bodu pouzitych k vytvoreni kruznice
            # (jedna se o body navic ke ctyrem potrebnym pro ctverec)
            buffer = feature.geometry().buffer(feature["obs_dist"], 5)

            point = feature.geometry().asPoint()
            print(f'{feature["point_id"]}: [{point.x()}, {point.y()}]: {buffer.area()} m2')

if __name__ == '__console__':
    lucas_buffer('lucas')

Úkol

Přepišme funkci tak, aby vyvolávala vyjímku i v případě, že je nalezeno více vrstev stejného názvu.

Vytvoření výstupní vektorové vrstvy

Vytvořme novou funkci create_new_layer, která na základě specifikace (typ geometrie a souřadnicový systém, struktura atributové tabulky) vytvoří novou vektorovou vrstvu. Takto vytvořenou vrstvu na konci skriptu přidejme do mapové okna.

Dále upravme funkci lucas_buffer tak, aby vytvářela nové prvky obalové zóny a zapisovala je včetně relevatních atributů do nové vektorové vrstvy vytvořené voláním funkce create_new_layer.

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
from qgis.core import QgsProject, QgsVectorLayer, QgsField, QgsFeature, edit
from PyQt5.QtCore import QVariant


def create_new_layer(layer_type, layer_name, layer_fields):
    new_layer = QgsVectorLayer(layer_type, layer_name, 'memory')

    new_layer.dataProvider().addAttributes(
        (QgsField(field_name, field_type) for field_name, field_type in layer_fields.items())
    )

    new_layer.updateFields()

    return new_layer


def lucas_buffer(input_layer, output_layer):
    # mapLayersByName() vraci seznam
    layers = QgsProject.instance().mapLayersByName(input_layer)
    if not layers:
        raise Exception(f"Vrstva {input_layer} nenalezena")

    for feature in layers[0].getFeatures():
        if feature['obs_dist']:  # nutno pokud jsou nektere prvky NULL
            # druhym parametrem je pocet lomovych bodu pouzitych k vytvoreni kruznice
            # (jedna se o body navic ke ctyrem potrebnym pro ctverec)
            buffer = feature.geometry().buffer(feature["obs_dist"], 5)

            buffer_feature = QgsFeature()
            buffer_feature.setGeometry(buffer)
            buffer_feature.setAttributes([
                feature['point_id'], feature['lc1'],
                feature['obs_dist'], buffer.area()])
            output_layer.addFeature(buffer_feature)

if __name__ == '__console__':
    new_layer = create_new_layer('Polygon?crs=epsg:3035', 'lucas - buffers', {
        'point_id': QVariant.Int, 'lc1': QVariant.String,
        'obs_dist': QVariant.Double, 'buffer_area': QVariant.Double})

    with edit(new_layer):
        lucas_buffer('lucas', new_layer)

    new_layer.updateExtents()

    QgsProject.instance().addMapLayer(new_layer)

Úkol

Přepišme funkci tak, aby souřadnicový systém výstupní vrstvy byl odvozen z vektorové vrstvy vstupní.

Tvorba zásuvného modulu

Nejprve nainstalujme dva nové zásuvné moduly:

  • Plugin Builder - použijeme pro vytvoření šablony pluginu
  • Plugin Reloader - tento plugin umožní znovunačíst již zavedený zásuvný modul. To nám zásadně usnadní vývoj a testování našeho zásuvného modulu v prostředí QGISu.

Vytvoření šablony zásuvného modulu

Spustíme Plugins > Plugin Builder a pomocí jednoduchého průvodce vytvořme šablonu našeho zásuvného modulu.

V prvním kroku dejinujme:

  • Class name - název Python třídy implementující zásuvný modul (bez diakritiky, mezer a pod)
  • Plugin name - název zásuvného modulu, tak jak se bude zobrazovat v menu
  • Description - krátký popis modulu, tak jak se bude zobrazovat v dialogu Plugins
  • Module name - název Python modulu a zároveň adresáře se zásuvným modulem (bez diakritiky, mezer a pod)
  • Version number - verze zásuvného modulu
  • Minimum QGIS version - minimální verze QGIS nutná pro fungování zásuvného modulu
  • Author/Company - autor zásuvného modulu
  • Email address - kontakt na autora

Poznámka

Položky Description, Version number, Minimum QGIS version, Author/Company a Email adress lze jednoduše změnit po vytvoření zásuvného modulu v souboru metadata.txt.

V dalším kroku popišme funcionalitu zásuvného modulu. Tato informace se bude zobrazovat v dialogu Plugins. Popis lze změnit po vytvoření zásuvného modulu v souboru metadata.txt.

V následujícím kroku definujme způsob začlenění zásuvného modulu do prostředí QGISu. Máme tři možnosti:

  • Tool button with dialog - dialog s tlačítkem
  • Tool button with dock widget - připnutelné okno s tlačítkem
  • Processing provider - integrace do nástrojů zpracování

V našem případě zvolme připnutelné okno s tlačítkem.

Dále definujme podpůrné komponenty zásuvného modulu. Typicky je pro nás důležitá:

  • Internatialization v případě, že plánuje zásuvný modul lokalizovat do různých jazyků
  • pb_tool usnadní sestavení zásuvného modulu do formy zip archivu a jeho publikaci v repozitáři zásuvných modulů QGIS

Mezi povinné informace patří i odkaz na repozitář se zdrojovým kódem zásuvného modulu, na systém pro hlášení chyb, domovskou stránku a klíčová slova. Všechny tyto položky lze jednoduše změnit po vytvoření zásuvného modulu v souboru metadata.txt.

Na poslední stránce průvodce zvolíme adresář, do kterého se nově vytvořený plugin vytvoří.

Načtení zásuvného modulu v QGIS

Ve výchozím nastavení QGIS při startu vyhledává zásuvné moduly v profilu uživatele. V nastavení ale můžeme přidat i další adresáře, ve kterých bude zásuvné moduly vyhledávat. To se nám bude pří dalším vývoji a testování zásuvného modulu hodit.

V dialogu Settings > Options, záložce System sekci Enviroment definujme proměnou prostředí QGIS_PLUGINPATH. Tato proměnná bude odkazovat na adresář, ve kterém je umístěn podadresář se zásuvným modulem.

Todo

Přidat screenshot s načteným pluginem

Tip

Zobrazí-li se vám chybová hláška The resource compiler pyrcc5 was not found in your path, nejspíše nemáte nainstalovaný balíček pyqt5-dev-tools. Na Linuxu využívajícím balíčkovací systém apt jej nainstalujete pomocí příkazu sudo apt install pyqt5-dev-tools.

Definice uživatelského rozhraní

Výchozí uživatelské rozhraní bude velice minimalistické. Bylo by vhodné jej doplnit o potřebné vstupní parametry:

  • vstupní vektorová vrstva
  • výstupní vektorová vrstva
  • tlačítko, které zásuvný modul spustí

Lze tak učiniti dvěma různými způsoby. Za využití programovacího jazyka Python (PyQt), nebo za pomoci nástroje Qt Designer. Přidejme jednotlivé prvky v programu Qt Designer. Tím si ukážeme jeho výhody (jednoduché a intuitivní ovládání), ale i nevýhody (jest vhodný pro rychlý návrh, ale nejsme v něm schopni vytvořit složitější signály a zdířky). Jeden, nikoli však jediný, z možných návrhů může nakonec vypadati následujícím způsobem.

Funkcionalita zásuvného modulu

Ačkoli jsme si vytvořili oku lahodící grafické uživatelské rozhraní, rádi bychom mu dodali potřebnou funkcionalitu. Upravme soubor fgis_plugin/fgis_plugin.py tak, aby se po stisknutí tlačítka Run spustila funkce lucas_buffer. Po vygenerování vypadá soubor následujícím způsobem.

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
/***************************************************************************
 FGISPluginDockWidget
                                 A QGIS plugin
 QGIS plugin for the FGIS course
 Generated by Plugin Builder: http://g-sherman.github.io/Qgis-Plugin-Builder/
                             -------------------
        begin                : 2024-03-13
        git sha              : $Format:%H$
        copyright            : (C) 2024 by 155FGIS
        email                : 155fgis@fsv.cvut.cz
 ***************************************************************************/

/***************************************************************************
 *                                                                         *
 *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify  *
 *   it under the terms of the GNU General Public License as published by  *
 *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or     *
 *   (at your option) any later version.                                   *
 *                                                                         *
 ***************************************************************************/
"""

import os

from qgis.PyQt import QtGui, QtWidgets, uic
from qgis.PyQt.QtCore import pyqtSignal

FORM_CLASS, _ = uic.loadUiType(os.path.join(
    os.path.dirname(__file__), 'fgis_plugin_dockwidget_base.ui'))


class FGISPluginDockWidget(QtWidgets.QDockWidget, FORM_CLASS):

    closingPlugin = pyqtSignal()

    def __init__(self, parent=None):
        """Constructor."""
        super(FGISPluginDockWidget, self).__init__(parent)
        # Set up the user interface from Designer.
        # After setupUI you can access any designer object by doing
        # self.<objectname>, and you can use autoconnect slots - see
        # http://doc.qt.io/qt-5/designer-using-a-ui-file.html
        # #widgets-and-dialogs-with-auto-connect
        self.setupUi(self)

    def closeEvent(self, event):
        self.closingPlugin.emit()
        event.accept()

Přidejme tlačítku run_button odpovídající signál. Abychom mohli importovat funkci lucas_buffer a nemuseli ji psáti znovu, uložme si náš dosavadní skript pod názvem lucas_tools do adresáře se zásuvným modulem. Po našich úpravách by měl soubor fgis_plugin/fgis_plugin.py vypadati podobně jako v následujícím příkladu.

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
/***************************************************************************
 FGISPluginDockWidget
                                 A QGIS plugin
 QGIS plugin for the FGIS course
 Generated by Plugin Builder: http://g-sherman.github.io/Qgis-Plugin-Builder/
                             -------------------
        begin                : 2024-03-13
        git sha              : $Format:%H$
        copyright            : (C) 2024 by 155FGIS
        email                : 155fgis@fsv.cvut.cz
 ***************************************************************************/

/***************************************************************************
 *                                                                         *
 *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify  *
 *   it under the terms of the GNU General Public License as published by  *
 *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or     *
 *   (at your option) any later version.                                   *
 *                                                                         *
 ***************************************************************************/
"""

import os

from qgis.core import QgsProject, edit
from qgis.PyQt import QtGui, QtWidgets, uic
from qgis.PyQt.QtCore import pyqtSignal
from PyQt5.QtCore import QVariant

from .lucas_tools import create_new_layer, lucas_buffer

FORM_CLASS, _ = uic.loadUiType(os.path.join(
    os.path.dirname(__file__), 'fgis_plugin_dockwidget_base.ui'))


class FGISPluginDockWidget(QtWidgets.QDockWidget, FORM_CLASS):

    closingPlugin = pyqtSignal()

    def __init__(self, parent=None):
        """Constructor."""
        super(FGISPluginDockWidget, self).__init__(parent)
        # Set up the user interface from Designer.
        # After setupUI you can access any designer object by doing
        # self.<objectname>, and you can use autoconnect slots - see
        # http://doc.qt.io/qt-5/designer-using-a-ui-file.html
        # #widgets-and-dialogs-with-auto-connect
        self.setupUi(self)

        self.run_button.clicked.connect(self.run)

    def run(self):
        new_layer = create_new_layer('Polygon?crs=epsg:3035', self.output_layer.toPlainText(), {
            'point_id': QVariant.Int, 'lc1': QVariant.String,
            'obs_dist': QVariant.Double, 'buffer_area': QVariant.Double})

        with edit(new_layer):
            lucas_buffer(
                self.input_layer.currentText(),
                new_layer
            )

        new_layer.updateExtents()

        QgsProject.instance().addMapLayer(new_layer)

    def closeEvent(self, event):
        self.closingPlugin.emit()
        event.accept()

Úkol

Upravte funkce v souboru lucas_tools tak, aby nebylo v fgis_plugin_dockwidget.py zapotřebí duplikovat kód pro definici nové vrstvy.

Úprava zásuvného modulu

Zásuvný modul rozšiřme o novou funkcionalitu - stažení fotografií pro vybrané LUCAS body.

Fotografie dostupné pro zvolené LUCAS body můžeme jednoduše stáhnout pomocí Python balíčku st-lucas. Tento balíček doinstalujeme:

python3 -m pip install st_lucas

Nejprve vyzkoušejme stažení fotografií pro daný bod LUCAS a rok měření:

from zipfile import ZipFile
from st_lucas import LucasIO

point_id = 46682050
target_dir = "/home/martin/Downloads"

lucasio = LucasIO()
lucasio.data = "/home/martin/Downloads/lukas_sample.gpkg"
images = lucasio.get_images(2018, point_id)
filename = lucasio.download_images(images, target_dir)

with ZipFile(filename) as zip:
    zip.extractall(target_dir)

Na základě toho rozšířme zdrojový kód o novou funkci unzip_lucas_photos(). Dále modifikujme funkci lucas_buffer_photo() tab, aby fotografie byly staženy a rozbaleny do cílového adresáře v následující struktuře (pointid_year):

├── 46642052_2018
│   ├── E.jpg
│   ├── N.jpg
│   ├── P.jpg
│   ├── S.jpg
│   └── W.jpg
...

Do atributové tabulky výstupní vrstvy přidejme nový atribut photo odkazující na soubor P.jpg.

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
from pathlib import Path
from zipfile import ZipFile

from qgis.core import QgsProject, QgsVectorLayer, QgsField, QgsFeature
from PyQt5.QtCore import QVariant

from st_lucas import LucasIO

def create_new_layer(layer_type, layer_name, layer_fields):
    new_layer = QgsVectorLayer(layer_type, layer_name, 'memory')
    for field_name, field_type in layer_fields.items():
        new_layer.dataProvider().addAttributes(
            (QgsField(field_name, field_type),)
        )

    new_layer.updateFields()

    return new_layer


def unzip_lucas_photos(filename, output_dir):
    target_dir = output_dir / filename.stem
    with ZipFile(filename) as zip:
        zip.extractall(target_dir)

    return target_dir


def lucas_buffer(input_layer, output_layer, output_dir):
    # mapLayersByName() vraci seznam
    layers = QgsProject.instance().mapLayersByName(input_layer)
    if not layers:
        raise Exception(f"Vrstva {input_layer} nenalezena")

    lucasio = LucasIO()
    lucasio.data = layers[0].dataProvider().dataSourceUri().split("|")[0]

    for feature in layers[0].getFeatures():
        if feature['obs_dist']:  # nutno pokud jsou nektere prvky NULL
            # druhym parametrem je pocet lomovych bodu pouzitych k vytvoreni kruznice
            # (jedna se o body navic ke ctyrem potrebnym pro ctverec)
            buffer = feature.geometry().buffer(feature["obs_dist"], 5)

            images = lucasio.get_images(feature["survey_year"], feature["point_id"])
            filename = lucasio.download_images(images, output_dir)
            photo_path = unzip_lucas_photos(Path(filename), Path(output_dir))

            buffer_feature = QgsFeature()
            buffer_feature.setGeometry(buffer)
            buffer_feature.setAttributes([
                feature['point_id'], feature['lc1'],
                feature['obs_dist'], buffer.area(),
                str(photo_path / "P.jpg")])
            output_layer.addFeature(buffer_feature)

new_layer = create_new_layer('Polygon?crs=epsg:3035', 'lucas - buffers', {
    'point_id': QVariant.Int, 'lc1': QVariant.String,
    'obs_dist': QVariant.Double, 'buffer_area': QVariant.Double,
    'photo': QVariant.String})

new_layer.updateExtents()

output_dir = "/tmp/lucas_photos"
if not Path(output_dir).exists():
    os.makedirs(output_dir)
with edit(new_layer):
    lucas_buffer('lucas', new_layer, output_dir)

QgsProject.instance().addMapLayer(new_layer)

Úkol

Upravme funkci tak, aby nestahovala zip archiv s fotografiemi opakovaně.

Tip

Fotografie může být zobrazena přímo v atributové tabulce.

Ve vlastnostech vrstvy (Attributes Form) nastavíme: Widget Type na Attachment a Integrated Document Viewer Type na Image.

Po otevření atributové tabulky se přepneme do režimu formuláře.

Úkol

Upravte zásuvný modul tak, aby byl attribut photo nastaven automaticky na Attachment a Image.

Úkol

Vyzkoušejte vytvořit další zásuvný modul. Můžete čerpat z materiálů školení skupiny GISMentors.

Publikace zásuvného modulu

Vytvořený zásuvný modul můžeme s kolegy sdílet ve formě zip archivu. Ten lze jednoduše nainstalovat z Plugins > Manage and Install Plugins... > Install from ZIP.

Zip archiv se zásuvným modulem lze vytvořit pomocí nástroje pb_tool. Nejprve jej doinstalujeme:

python3 -m pip install pb_tool

Nástroj poskytuje celou řadu voleb (podrobné informace můžete vypsat pomocí pb_tool --help). Nám postačí pb_tool zip pro vytvoření zip archivu.

V našem případě jsme do struktury zásuvného modulu přidali soubor lucas_tools.py. Ten musíme začlenit do konfigurace pb_tool.cfg:

python_files: __init__.py fgis_plugin.py fgis_plugin_dockwidget.py lucas_tools.py

Poznámka

Pokud nemáme sepsánu dokumentaci (adresář help), tak můžeme její sestavení vypnout. Zakomentujeme řádek:

# dir: help/build/html

Poznámka

V případě, že jste měnili ikonku zásuvného modulu (icon.png) je nutné spustit

pb_tool compile

Poté můžeme vytvořit zip archiv.

pb_tool zip

Soubor se vytvoří v adresáři zip_build.

Úkol

Vyzkoušejte instalaci zásuvného modulu z vytvořeného zip archivu.

QGIS plugins web portal

V případě, že jsme se zásuvným modulem spokojeni a chceme jej sdílet s ostatními uživateli QGIS, tak je tu možnost jej publikovat na webovém portálu QGIS. Zásuvný modul bude ve výsledku snadno instalovatelný z Plugins > Manage and Install Plugins....

Postup: Nejprve si vytvoříme na webovém portálu učet https://plugins.qgis.org/accounts/login/ a poté zásuvný modul nahrajeme ve formě zip archivu. Zásuvný modul projde hodnocením. V případě, že splní všechny podmínky (licence GNU GPL, dokumentace, ...) bude schálen a tím se stane snadno dostupný pro další uživatele QGISu.