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使用QGIS製作面量圖
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## 大綱

[TOC]

## 內容說明

本教學將一步一步帶領讀者使用開源GIS軟體 — QGIS，製作面量圖。面量圖是主題地圖的一種，其製作方法是根據統計數值的多寡來將不同的地理區域上色，如此可有效呈現地理區域間目標數值的分布情形，常使用於資料視覺化的各種應用場合，例如：縣市長全國選舉時用以呈現各縣市的勝選政黨。本教學包括下列各點：

1. 使用QGIS開啟shapefile檔。
2. 插入以逗號分隔檔(.csv)存在的統計資料。
3. 進行「資料表連接(table join)」，將圖徵與統計資料連結起來。
4. 調整面量圖參數。
5. 出圖設定。

## 教學
### 安裝QGIS 3.X版
製作此指南時，我安裝的QGIS版本號為3.4，理論上3.X版本都可以適用此指南。請自[QGIS官網](https://qgis.org/en/site/)下載軟體，並依照指示安裝。

▲ 安裝好後，預設在「開始」選單中會出現這些捷徑。

點選「QGIS Desktop 3.4.3」，開啟QGIS主程式。

▲ 載入主程式的畫面。

QGIS以專案(project)來管理每一次的地理分析作業，可以想像成每一次開啟新的專案，就等同開始一份新的專題研究。
▲ 初始介面如上，中間會顯示曾經開啟過的專案。

### 插入向量圖層

▲　點選「Project/New」，開啟新專案。

▲　這是新專案的介面。

▲　點選「Layer/Add Layeer/Add Vector Layer」，載入Shapefile。

▲　依序設定欲載入的Shapefile：
1. 選擇「File」。
2. 選擇編碼格式，一般會是「UTF-8」，但若是台灣產出的Shapefile檔，可能會使用「Big-5」。
3. 選擇檔案位置。我會建議將所有專案會用到的圖資都放在同一個資料夾內以便搜尋，除非檔案很大，不方便移動。
4. 點選「Add」，加入圖層。

▲　順利載入Shapefile檔。

▲　在左下角的「Layer」選單中，左鍵點選剛才加入的圖層，然後點右鍵，在選單中點選「Open Attribute Table」，開啟屬性資料表。

▲　順利開啟屬性資料表。

▲　上方會顯示該Shapefile檔的欄位名稱。

### 修改特定欄位

▲　點選屬性資料表上方，左邊第一個按鈕「Toggle editing mode」，開啟編輯模式。

▲　左鍵雙擊特定欄位，可以修改該欄位內容。

▲　修改後，再次點選「Toggle editing mode」，QGIS會詢問是否要儲存剛才的變更。**注意**此步驟會直接修改Shapefile檔的內容，建議每次進行新專案時先行備份新的Shapefile檔，利用新建立的檔案進行GIS分析。

### 插入逗號分隔檔圖層

▲ 透過文本編輯器，我們可以先行確認.csv檔中欄位的名稱及其對應的資料。在範例中，第二欄(Third_Name)為我們要用來連結兩資料表的主鍵(Key)。

▲ 點選加入逗號分隔檔的圖層。

▲ 依照數字順序依序選擇檔案：
1. 選擇要插入的.csv檔。
2. 選擇編碼，一般而言是UTF-8(有時是Big5，可以從下方的預覽功能中看到文字有無正常顯示。)
3. 選擇.csv格式
4. 勾選「此檔無地理資訊」。
5. 點選「Add」加入圖層，然後點選「Close」關閉視窗。

▲ 完成後可以看到資料表格已經順利讀入QGIS。

### 資料表連結

▲ 點選「Processing/Toolbox」。

▲ 點選設定。

▲ 勾選「Processing/General/Use filename as layer name」，以方便之後步驟進行。勾完後點選下方的「OK」。

▲ 在Processing Toolbox中開啟「join」功能。
1. 搜尋「join」。
2. 找到「Vector general/Join attribute by field value」，雙擊左鍵打開。

▲ 設定資料表連結的選項。
1. 選擇具地理資訊的圖層(即A檔)。
2. 選擇該圖層中的主鍵欄位。
3. 選擇具統計資料的.csv檔(即B檔)。
4. 選擇該圖層中的主鍵欄位。

▲ 設定連結好的資料表的存檔格式，請點選「Save to GeoPackage...」。接著依照彈出的視窗設定檔名及圖層名，並按下「Run」。

▲ 確認資料表是否有正常連結。
1. 確認配對成功的圖徵(feature)數，在本次範例中，台灣共有368個鄉鎮，但是.csv資料檔只有107列。QGIS顯示有105列配對成功，263列未成功(以紅字顯示)，表示在資料配對的過程中有些微錯誤，導致結果不符合預期，此時應重新省視.csv檔以確認是否有重複或是與Shapefile檔的主鍵不相符之處。本指南先假設無問題，繼續下方說明。
2. 點選「Close」關閉視窗。
3. 可以看到連結好的圖層「joined」已經被加入QGIS專案中。

▲ 點選「joined」圖層的屬性資料表，可以看到.csv檔中的資料已經配對到相對應的列中。空白處則表示該欄位為配對而呈現缺失值(Missing data, NULL)。

### 缺失值處理
使用QGIS製作面量圖時，如果屬性資料表中有缺失值，則步驟會較為繁瑣。我們先手動修改「joined」圖層的屬性資料表，將所有的缺失值欄位改成「-999(-999是資料科學上常用於表示缺失值的一個數字)」，以便後續作業。

▲ 點開「joined」圖層的屬性資料表，在上方工具列中找到、點選「Select/filter features using form」。

▲ 設定選取規則。
1. 找到目標欄位「Plant_Area」，在右方「Exclude field」中找到、點選「is missing (NULL)」。
2. 點選「Select features」。

▲ 完成後可以發現所有「Plant_Area」為缺失值的圖徵都已經被選取。

▲ 開啟編輯模式。

▲ 設定修改數值。
1. 選擇「Plant_Area」欄位。
2. 輸入「-999」。
3. 點選「Update Selected」。
4. 再次點選「Toggle editing mode」，儲存變更並關閉編輯模式，

▲ 點選「Deselect all」。

▲ 點選「Switch to table view」。

▲ 可以看到所有的缺失值欄位已經被取代成「-999」。

### 調整面量圖參數
接下來進入作圖設定，已經可以把「Processing Toolbox」關閉了。

▲ 選擇「joined」圖層，並點選左上方的「Open the Layer Styling panel」。

▲ 將這個選項改成「Graduated」。

▲ 依序設定參數。
1. 選擇資料來源欄位。
2. 選擇使用的顏色色階。
3. 點選「+」加入分級單位。

▲ 依序設定參數。
1. 調整小數位數至「Precision -2」。
2. 雙擊每個級距單位的「Values」與「Legends」，更改為需要的數值。我這邊將第一個級距單位設為「-999-0」，如此便會顯示出缺失值欄位。
3. 點選「Apply」進行分級著色。

▲ 完成後已可見面量圖之雛形，但我們還可以加以美化。

▲ 選擇所有級距單元後，按下上方的「Symbol/Change...」。

▲ 依許點選「Fill/Simple fill」，並點選下方的「Sroke color」右邊的下拉選單，勾選「Transparent stroke」，並按下「Apply」。除此之外，這個繪圖面板還有很多細部設定可以調整，可以自行嘗試。

▲ 完成面量圖設定，剩下出圖面板的設定了。

### 合併圖徵
此指南使用的Shapefile檔的最小級別是「鄉鎮市」，我們可以透過合併圖徵來獲得「縣市」級別的圖徵。

▲ 點選「Vector/Geoprocessing Tools/Dissolve...」。

▲ 依序設定參數：
1. 選擇欲合併的圖層。
2. 選擇欲用以合併的欄位(主鍵)，QGIS將會依此欄位將較次級的圖徵合併。
3. 設定是否要另存成新的獨立圖資檔案，或是僅使用暫存圖層，建議儲存成獨立檔案以便下一次載入專案檔時使用。
4. 點選「Run」。

▲ 此為上述第2步驟的畫面，可以選擇單一用以合併的目標欄位。

▲ QGIS程式合併中。

▲ 完成圖徵合併，後續可以依照上面的說明調整視覺化設定，以另地圖美觀，例如：調整縣市級的邊框粗細。

### 出圖面板設定
最後一步是設定出圖面板(Print Layout)，出圖面板式儲存於專案檔(.qgz)中的，理論上下一次開啟同一個專案檔也可以載入相同的出圖設定，而不用重複調整。

▲ 點選「Project/New Print Layout」，開啟出圖面板。

▲ 出圖面板為一個獨立彈出的視窗。點選「Add Item/Add Map」。

▲ 透過游標拉出要插入地圖的範圍。

▲ 放開游標後，已插入地圖。

▲ 同上，點選「Add Item/Add Scale Bar」，插入比例尺。

▲ 同上，點選「Add Item/Add Legend」，插入圖例。

▲ 同上，點選「Add Item/Add Picture」，插入方向標。

▲ 方向標的選項很多種，位於右方「Item Properties/Search Directories」中，可以自行挑選。

▲ 插入的地圖範圍是根據原本QGIS操作頁面的可視範圍決定的，現在在QGIS專案頁面中縮放(Zoom)到目標位置(金門)。

▲ 回到出圖面板，再次插入地圖，可以發現金門的範圍已被加入出圖面板中，代號為「Map 2」。

▲ 點選「Add Item/Add Label」，插入文字標籤，我們在這邊插入金門與馬祖的標示，以便閱讀者判斷。

▲ 點選「Layout/Export as Image」，挑選欲匯出的圖片格式後，即可匯出完成的地圖。QGIS也提供了SVG檔與PDF檔可供匯出。

▲ 完成！

### 補充-AgriMap_TW輸出的Shapefile
AgriMap_TW專案所輸出的Shapefile檔也可以透過這個流程開啟，因為在專案中已經做過資料表連結的動作，所以直接從「**缺失值處理**」這一步開始即可，以下簡單說明載入流程。

▲ 依據上面的流程，指定載入AgriMap_TW所輸出的.shp檔(單一個Shapefile檔由五個子檔案所構成，只須點選副檔名為「.shp」的檔案，電腦會自動載入同一資料夾內的其他子檔案。)

▲ 順利載入Shapefile檔。

▲ 透過圖層選單開啟資料屬性表(Open Attribute Table)。

▲ 資料屬性表的視窗。

▲ 上方第一列可見資料屬性表的表頭。注意2號方框，AgriMap_TW產出的Shapefile檔並未將缺失值補齊，可以利用上述教學補齊缺失值欄位後，再進行出圖設定。

## 延伸閱讀
1. [QGIS官方指南](https://www.qgistutorials.com/zh_TW/docs/3/performing_table_joins.html)
我是參考這個指南來製作本教學的，基本上內容一致。

## 變更日誌
* 2020/07/19-18:08 完成第1.0版說明。
* 2020/07/19-18:46 完成第1.1版說明。

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