Membuat Peta Angin dari grib Menggunakan Qgis (Quantum GIS)

sumber: http://www.ncl.ucar.edu/Applications/Images/overlay_11_lg.png

Ketika saya ingin melakukan simulasi prediksi angin, saya kemudian sadar kalau dalam menampilkan data angin yang notabenya punya arah (vektor) pada peta tidak sesederhana menampilkan data-data suhu, curah hujan dll yang merupakan data skalar. Kita harus merepresentasikan arah dan besarannya data kita secara bersamaan. Untuk itu pada kali ini kita akan memanfaatkan GIS (dalam hal ini qgis) untuk merepresentasikan data vektor kita. Kita akan menggunakan simbol yang bisa merepresentasikan arah sekaligus kecepatan. Jadi alurnya, kita akan mengextract data angin dari file grib terlebih dahulu kemudian kita olah dan kombinasikan (overlay) dengan peta Indonesia (shapefile) yang kita punya.

Simulasi prediksi suhu dalam 3 dimensi di pembahasan sebelumnya.

Baiklah, Sebelum praktek, tentu saja kita harus menyiapkan apa-apa saja yang diperlukan, yaitu:

- software GIS (dalam hal ini qgis)
- file grib (lebih bagus yang versi grib2)
- wgrib2/wgrib

Qgis dan wgrib di install lewat terminal dengan

 ~$ sudo apt install qgis 
 ~$ sudo apt install wgrib  

Untuk qgis, bisa langsung ke websitenya untuk mendapat versi yang lebih baru daipada yang sudah di sediakan oleh APT. Dan untuk wgrib2, bisa membaca petunjuk di sini atau di sini tentang penginstallannya. File grib bisa didapatkan dari website NOAA yang sudah pernah dibahas sebelumnya tentang cara mendapatkannya.

Selesai persiapan, langkah pertama yang kita lakukan adalah mengextract data dari file grib yang kita punya. Sebagai contoh file grib yang kita punya di sini adalah

gfs_4_20160712_0000_000.grb2

dan berada di direktori home kita. Ekstensi .grb2 artinya ini harus di handle oleh wgrib2. Sekarang kita akan mencoba mengextract data angin di wilayah Indonesia pada file grib yang kita punya. Sebelum mengextract, kita harus tentukan dulu data apa yang ingin kita extract. Mencari tahu dan lain sebagainya pada data-data yang ada pada file grib sudah pernah kita bahas sebelumnya. Kemudian, kita perlu tahu batas paling barat, timur, utara dan selatan wilayah Indonesia. Wilayah geografis Indonesia adalah 6°LU - 11°08'LS dan dari 95°BT - 141°45'BT. Dengan mengetahui hal itu, kita extract data angin komponen U dan V di lapisan 850 mb pada range koordinat batas wilayah Indonesia dari file grib yang kita punya dengan menjalankan

 ~$ wgrib2 gfs_4_20160712_0000_000.grb2 -lola 95:95:0.5 -11:35:0.5 kompU text -d 201  
 ~$ wgrib2 gfs_4_20160712_0000_000.grb2 -lola 95:95:0.5 -11:35:0.5 kompV text -d 202  

Penjelasan mengenai option -lola bisa dibaca di sini. Script ini akan menghasilkan file baru yaitu kompU dan kompV.

isi file kompU yang berisi data angin komponen U.

isi file kompV yang berisi data angin komponen V.

Lalu download script python ini. Script ini hanya untuk men-generate angka koordinat bujur dan lintang dari data yang sudah kita extract tadi komponen anginnya (angin komponen U dan V). Edit scriptnya pada bagian "silahkan di edit" seperti berikut

variabel inputxakhir di isi untuk koordinat bujur paling kanan, inputxawal untuk koordinat bujur paling kiri, inputyakhir untuk koordinat lintang paling atas dan inputyawal untuk koordinat lintang paling bawah.

kemudian jalankan scriptnya.

 ~$ ./generate.py > hasil  

menghasilkan file baru bernama hasil.

isi file hasil yang berisi angka-angka koordinat dari range koordinat yang kita extract tadi dari file grib kita. Angka yang sebelah kiri merupakan koordinat bujurnya dan kanan lintangnya.

Sekarang kita gabungkan semua data yang telah kita dapatkan ini ke sebuah file excel sehingga kita bisa dapatkan seperti ini

Sekarang kita akan mencari arah angin dan kecepatannya pada arah itu menggunakan script excel. Sebelumnya kita harus tahu, apa yang dimaksud dengan angin komponen U dan V ini dan kenapa serta bagaimana kalau nilai dari komponen U dan V ini positif ataupun negatif. Jadi, yang dimaksud dengan komponen U dan V itu adalah

U is the ZONAL VELOCITY, i.e. the component of the horizontal wind TOWARDS EAST.
V is the MERIDIONAL VELOCITY, i.e. the component of the horizontal wind TOWARDS NORTH.

Jadi ketika nilai U atau V bernilai positif, maka arahnya adalah ke utara dan timur, sebaliknya ketika bernilai negatif maka arahnya ke selatan dan barat. Sehingga kita bisa menggunakan rumus pythagoras dan tangent biasa untuk mencari besar dan arah angin. Pada script excel, mencari arah kita gunakan

 =DEGREES(ATAN2(U,V))  

dimana U mengacu pada kolom angin komponen U dan V kolom angin komponen V. Untuk besaran, scriptnya

 =SQRT(U^2+V^2)  

dengan acuan yang sama dengan script excel arah tadi. Sehingga akan kita dapatkan seperti ini

Kemudian save as data ini sebagai data csv atau copy saja semua data dari excel ini ke sebuah file text kosong, sehingga kita dapatkan sebuah file text atau csv baru. Yang terpenting disini adalah file tersebut punya delimiter yang jelas untuk memisahkan antar baris maupun kolom di excel sebelumnya.

Setelah ini bukan qgis, buka shapefile peta indonesia (shapefile-nya silahkan googling sendiri) sebagai data vector dan file text kita tadi sebagai delimited text layer di qgis. Sehingga kita dapatkan seperti ini

Setelah itu, klik kanan pada experiment (file text kita tadi) dan klik properties. Pada tab Style, bagian symbol klik graduated dan pada column pilih besaran (untuk besar kecepatan angin di file text kita tadi).

dibawah option column tadi  masih di tab Style dalam properties, ada option Symbol. Klik itu dan ubah setting size dan rotation.

bagian symbol kita pilih arrow karena paling tepat untuk merepreentasikan angin. Untuk mengatur besaran simbol atur di option Unit pada gambar ini. Cara settingnya silahkan eksplorasi sendiri karena tidak terlalu rumit untuk mensettingnya.

Klik pada icon yang berwarna kuning di atas untuk menentukan variabel size dan rotation pada file text kita. size pilih besaran (jika nama kolom untuk variabel besaran kecepatan angin kita itu) dan rotation pilih arah (sama seperti kasus size). Kemudian OK dan sekarang klasifikan angin kita dengan option Color ramp masih pada tab Style dalam properties. Sehingga menjadi seperti ini

Lalu Ok pada keadaan gambar di atas dan kita akan dapatkan hasil seperti ini.

Sekarang kita akan buat layout peta ditambah dengan symbol-symbolnya. Tekan ctrl+P untuk membuat new composer atau klik project > New Print Composer. Akan muncul window untuk memberi nama layout peta kita.

Setting segala sesuatunya di layout, mulai dari add map, add legend dan lain-lain sehingga kita dapatkan seperti ini.

Setelah ini kita bisa export as pdf untuk bisa mendapat bentuk file pdfnya.

Terlihat sebagian besar angin di daratan kecepatannya rendah atau calm.

Dan berakhirlah praktek kita kali ini. Kita tidak akan menganalisis peta yang sudah kita buat karena fokus pembahasan ini hanya untuk cara pembuatan petanya. Ini hanya sedikit contoh kecil dari pengaplikasian GIS pada meteorologi. Dipostingan selanjutnya kemungkinan qgis ini akan kita gunakan lagi untuk menampilkan data hasil simulasi prediksi kita. Sekian.

referensi:
http://www.digital-geography.com/how-to-create-a-wind-map-in-qgis/#.WEt7TWcvDnO, diakses pada 9 Desember 2016.
http://mst.nerc.ac.uk/wind_vect_convs.html, diakses pada 10 Desember 2016.
https://id.wikipedia.org/wiki/Geografi_Indonesia, diakses pada 10 Desember 2016.