Exercice 8 : Création et utilisation d'un jeu de données de MNT
Un jeu de données de MNT représente une surface de TIN multi-résolutions dérivée à partir de mesures stockées dans une ou plusieurs classes d'entités dans une géodatabase.
Dans cet exercice, vous utilisez des outils de géotraitement pour charger des données de surface dans une géodatabase, vous construisez un jeu de données de MNT et utilisez ce MNT dans ArcMap et ArcGlobe.
Chargement de données d'entité de surface dans une géodatabase
Dans ce scénario, vous disposez de points Lidar et de lignes de fracture photogrammétriques stockés dans deux fichiers de texte ASCII distincts. Ces données permettent de construire votre jeu de données de MNT. Pour cela, vous devez les importer dans des classes d'entités résidant dans un jeu de données d'entité. Le MNT est généré dans le même emplacement que les données source.
Vous disposez d'une géodatabase fichier avec un jeu de données d'entité. Il contient deux classes d'entités surfaciques, dont l'une représente des lacs et l'autre délimite la zone d'étude. L'étape initiale consiste à importer les deux fichiers ASCII dans le jeu de données d'entité comme classes d'entités : une classe d'entités délimite les lignes de fracture photogrammétriques, pendant que l'autre classe d'entités contient les points Lidar.
- Démarrez ArcCatalog en cliquant sur Démarrer > Tous les programmes > ArcGIS > ArcCatalog 10.
-
Cliquez sur Personnaliser > Extensions.
La boîte de dialogue Extensions s'affiche.
- Dans l'arborescence du Catalogue, accédez au dossier Exercise8 et double-cliquez sur terrain.gdb pour ouvrir la géodatabase.
- Double-cliquez sur le jeu de données d'entité topography.
- Dans l'arborescence du Catalogue, accédez à la boîte à outils 3D Analyst en développant Boîtes à outils > Boîtes à outils système > Outils 3D Analyst.
- Développez le jeu d'outils Conversion, puis les outils A partir du fichier et double-cliquez sur l'outil ASCII 3D vers classe d'entités.
- Dans l'outil ASCII 3D vers classe d'entités, assurez-vous que la liste déroulante Rechercher est définie sur Fichiers.
- Cliquez sur le bouton Parcourir en regard du champ Entrée, accédez au dossier Exercise8 et sélectionnez le fichier masspoints.xyz en tant qu'entrée.
- Assurez-vous que le Format de fichier en entrée est défini sur XYZ.
- Cliquez sur le bouton Parcourir pour la Classe d'entités en sortie et accédez au jeu de données d'entité topography.
- Si ce n'est pas déjà le cas, définissez le Type de classe d'entités en sortie sur MULTIPOINT.
- Effectuez une saisie dans la zone de texte Espacement moyen des points et définissez la valeur sur 10.
- Acceptez toutes les autres valeurs par défaut et cliquez sur OK pour exécuter l'outil de géotraitement.
- Double-cliquez sur l'outil de géotraitement ASCII 3D vers classe d'entités pour l'ouvrir.
- Assurez-vous que la liste déroulante Rechercher est définie sur Fichiers.
- Cliquez sur le bouton Parcourir et sélectionnez le fichier breaklines.lin en tant qu'entrée.
- Définissez le Format de fichier en entrée sur GENERATE.
- Cliquez sur le bouton Parcourir pour la Classe d'entités en sortie et accédez au jeu de données d'entité topography. Nommez la classe d'entités en sortie topo_break_lines.
- Définissez le Type de classe d'entités en sortie sur POLYLINE.
- Cliquez sur OK pour exécuter l'outil de géotraitement.
- Cliquez pour sélectionner la classe d'entités topo_break_lines dans l'arborescence du Catalogue.
- Cliquez sur l'onglet Aperçu pour afficher les données de ligne de fracture.
- Assurez-vous que le type Aperçu est défini sur Géographie. L'aperçu doit ressembler aux données de ligne de fracture affichées dans l'image ci-dessus.
Ensuite, vous convertissez les points ASCII d'un fichier de texte simple au format XYZ en classe d'entités multi-points. Ces points définissent uniquement la géométrie de surface et les attributs contiennent uniquement des valeurs x, y et z. Une classe d'entités multi-points stocke un point par ligne et les coordonnées sont séparées par des espaces. Puisqu'il n'existe aucune attribution associée à ces points, le fait de consacrer un enregistrement de base de données à chacun d'entre eux s'avère inefficace et peu rentable. Au lieu de cela, vous les combinez en multi-points. Une entité multi-points peut stocker de nombreux points par forme ou par ligne, permettant d'économiser de l'espace de stockage et d'améliorer les performances de lecture-écriture.
Vous avez à présent chargé les points cotés et les lignes de fracture permettant la création d'un jeu de données de MNT. Les points Lidar étaient fournis au format XYZ et les lignes photogrammétrique au format 3-D GENERATE. Il s'agit de deux formats ASCII pour les données 3D simples, dont la lecture s'effectue à l'aide du même outil, ASCII 3D vers classe d'entités.
- Si vous devez traiter un ensemble important de points Lidar, envisagez d'utiliser le format LAS au lieu de XYZ. LAS est un format standard pour les données lidar. Il est plus efficace en raison de sa nature binaire. Il stocke également plus d'informations dans le fichier concernant les données.
- Il existe un outil distinct pour l'importation de fichiers au format LAS, LAS vers multi-points, figurant dans le même jeu d'outils que l'outil ASCII 3D vers classe d'entités.
Création d'un jeu de données de MNT à partir d'entités
Ensuite, vous utilisez l'assistant Nouveau MNT dans ArcCatalog pour définir et créer un jeu de données de MNT.
- Dans ArcCatalog, cliquez avec le bouton droit sur le jeu de données d'entité topography, pointez sur Nouveau et sélectionnez MNT dans le menu contextuel.
- Dans la boîte de dialogue Nouveau MNT, acceptez le nom par défaut pour le jeu de données de MNT.
- Cliquez sur Sélectionner tout pour activer toutes les classes d'entités figurant dans le jeu de données d'entité.
- Définissez l'Espacement approximatif des points sur 10.
- Cliquez sur Suivant.
- Cliquez sur le bouton Avancé pour développer la liste de colonnes.
- Définissez le Type d'entité de surface (SFType) sur ligne-rigide pour la classe d'entités topo_water_poly.
- Cliquez sur Suivant pour déterminer le type de pyramide du MNT.
Puisque les points cotés et les lignes de fracture disposent de valeurs z utilisées pour définir la surface du MNT, leur source de hauteur correspondante est définie sur Shape. Cela signifie que les valeurs z proviennent de la géométrie de la forme.
La classe d'entités topo_clip_poly contient un polygone 2D. Il définit l'étendue horizontale de la surface et réduit les artefacts d'interpolation autour de son périmètre.
Les polygones de découpage présentent un fonctionnement optimal lorsqu'ils sont plus petits que l'étendue des données utilisées pour fournir des valeurs z. Les polygones d'eau sont représentés par la géométrie 2D mais disposent de l'attribut de hauteur SPOT. Chaque polygone peut avoir sa propre hauteur, mais cette hauteur est constante. Pour les lacs cette situation convient, puisqu'ils sont plats. Avec ces données, il n'existe aucune mesure à l'intérieur des limites du lac qui contredise les valeurs SPOT du lac, vous pouvez donc ajouter les limites en tant que lignes de fracture ; sinon, elles seraient ajoutées en tant que polygones de remplacement pour garantir que leurs surfaces soient aplaties.
A l'exception des lignes de fracture, tous les éléments sont utilisés pour la représentation de la vue d'ensemble du MNT. La vue d'ensemble est une représentation générale du MNT, semblable à une miniature basée sur des vecteurs. Les lignes de fracture sont trop détaillées pour la vue d'ensemble, mais toutes les autres informations sont nécessaires pour produire une vue d'ensemble d'apparence raisonnable.
Définition de la pyramide pour le jeu de données de MNT
Les pyramides de MNT permettent de créer des surfaces à plusieurs résolutions. Elles présentent un concept semblable à celui des pyramides raster (autrement dit, des pyramides plus grossières sont utilisées pour l'affichage aux échelles réduites afin d'améliorer les performances d'affichage), avec certaines différences. Elles sont notamment composées de mesures à base vectorielle et peuvent être utilisées pour l'analyse ainsi que l'affichage.
Deux types de pyramide permettent de générer un jeu de données de MNT : la tolérance Z et la taille de fenêtre.
La création de pyramides de tolérance Z affine les points afin de générer des surfaces situées dans une précision verticale approximative par rapport aux données de résolution maximale.
La pyramide de type taille de fenêtre affine les points pour chaque niveau de pyramide en divisant les données en surfaces égales (fenêtres) et en sélectionnant simplement un ou deux points dans chaque surface comme représentants. La sélection se fait selon l'un des critères suivants : la valeur z minimale, maximale, moyenne ou minimale et maximale à la fois.
- Cliquez sur le bouton radio en regard du type de pyramide Tolérance Z.
- Cliquez sur Suivant pour définir les niveaux de pyramide du MNT.
- Cliquez quatre fois sur Ajouter. Cette opération renseigne la table pour vous permettre de personnaliser les propriétés.
- Réinitialisez manuellement les valeurs des paramètres Tolérance Z et Echelle maximale en cliquant sur les valeurs à l'intérieur de chaque colonne. Utilisez les valeurs spécifiées dans le graphique suivant.
- Cliquez sur le bouton Paramètres avancés des limites pour ouvrir la boîte de dialogue Limites de pyramide.
- Définissez la valeur Tolérance Z max. pour la classe d'entités topo_break_lines sur 1. Acceptez les valeurs par défaut pour toutes les autres.
- Cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue Limites de pyramide.
- Cliquez sur Suivant pour atteindre le volet récapitulatif.
- Cliquez sur Terminer.
- Vous êtes maintenant invité à créer le MNT. Cliquez sur Oui pour initialiser le processus de construction du MNT.
Avec ces paramètres, les données de résolution maximale sont utilisées dans les affichages cartographiques jusqu'à une échelle de 1:2 500. Entre les échelles d'affichage de 1:2 500 et 1:10 000, seules les données nécessaires pour accomplir une tolérance verticale approximative de 1,0 par rapport aux données de résolution maximale sont utilisées. Entre 1:10 000 et 1:25 000, une tolérance de 2,5 est utilisée. Entre 1:25 000 et 1:50 000, une tolérance de 5 est utilisée. Pour toute échelle inférieure, une tolérance de 10 est utilisée.
Les tolérances et les échelles utilisées pour définir une pyramide de MNT doivent être spécifiées en fonction des besoins d'application. Une approche consiste à reproduire les besoins en précision d'une série de cartes d'isolignes. Une règle généralement acceptée indique que les isolignes doivent présenter une précision correspondant à la moitié de leur intervalle. Par exemple, si une carte à l'échelle 1:24 000 dans votre zone d'étude utilise un intervalle d'isolignes de 5 pieds, la précision verticale doit être de 2,5 unités RMSE. Basez la pyramide sur les échelles et intervalles d'isolignes appropriés pour une série de cartes du MNT.
Alors que les sommets de ligne de fracture sont utilisés dès que nécessaires dans l'ensemble des niveaux de pyramide, l'application réelle des lignes peut être restreinte à un sous-ensemble de ces niveaux. Par exemple, l'application des limites de trottoir des routes en tant que segments de triangle n'est pas nécessaire dans un MNT aux échelles inférieures à 1:24 000. L'application peut être contrôlée par l'intermédiaire de la boîte de dialogue Limites de pyramide.
Affichage d'un MNT dans ArcMap
Maintenant que vous avez créé un jeu de données de MNT, vous pouvez l'ajouter en tant que couche dans ArcMap pour une visualisation et analyse supplémentaire. Vous pouvez l'activer et le désactiver dans la table des matières. Il comporte également une boîte de dialogue Propriétés de la couche permettant de contrôler les paramètres d'affichage. L'onglet Symbologie des propriétés de la couche est identique aux couches de TIN.
- A partir d'ArcCatalog, cliquez sur le bouton Démarrer ArcMap sur la barre d'outils Standard afin de démarrer l'application.
- Dans la boîte de dialogue ArcMap - Démarrage, cliquez sur Parcourir et définissez le chemin d'accès de la géodatabase par défaut sur D:\3DAnalyst\3D_Default.gdb.
- Cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue Démarrage.
- Cliquez sur l'onglet Catalogue pour ouvrir la fenêtre Catalogue, accédez à topography_Terrain à partir du dossier Exercise8, faites-le glisser dans la vue cartographique, puis relâchez le bouton de la souris.
- Zoom avant sur l'affichage.
- Effectuez un zoom sur la vue générale de la carte en cliquant sur le bouton Vue générale sur la barre d'outils Outils.
- Double-cliquez sur la couche de MNT pour ouvrir la boîte de dialogue Propriétés de la couche et cliquez sur l'onglet Affichage.
- Modifiez la limite de points de 800 000 en 125 000 et cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue Propriétés de la couche.
- A partir de l'affichage cartographique, effectuez un zoom avant et arrière, puis des déplacements.
Utilisation des outils d'analyse de surface interactifs dans ArcMap
Maintenant vous utilisez les outils interactifs 3D pour effectuer certaines analyses de surface.
- Assurez-vous que l'extension 3D Analyst est activée dans ArcMap en cliquant sur Personnaliser, puis sur Extensions.
- Cliquez sur Personnaliser et Barres d'outils pour ajouter la barre d'outils 3D Analyst si elle n'est pas déjà affichée. Le MNT est affiché dans la liste Couche dans la barre d'outils.
- Double-cliquez sur la couche de MNT pour ouvrir la boîte de dialogue Propriétés de la couche du MNT et cliquez sur l'onglet Analyse.
- Définissez le seuil de résolution pour les outils 3D Analyst sur 1,000000 dans le menu déroulant.
- Cliquez sur OK.
- Effectuez un Zoom avant sur le MNT jusqu'à ce que l'échelle d'affichage soit supérieure à 1:10 000.
- Cliquez sur le bouton Créer une ligne de visée .
- Définissez le Décalage du point d'observation sur 5 et le Décalage de la cible sur 2.
- Cliquez sur la pente orientée au sud de la montagne dans la partie supérieure gauche du MNT (point d'observation), faites glisser la ligne vers la partie inférieure droite, puis relâchez le bouton de la souris (point cible).
- Cliquez sur le symbole x dans le coin supérieur droit pour fermer la boîte de dialogue Ligne de visée et appuyez sur Suppr pour supprimer le graphique de l'affichage.
- Cliquez sur le bouton Interpoler une ligne .
- Numérisez le premier point dans le centre gauche de l'affichage, faites glisser la ligne vers le coin supérieur droit pour créer le deuxième point, puis faites glisser vers le coin inférieur droit. Double-cliquez pour créer le dernier point et arrêter la numérisation.
- Cliquez sur le bouton Outil Diagramme de profil pour tracer la courbe 3D.
- Cliquez sur le symbole x dans le coin supérieur droit pour fermer la boîte de dialogue Titre du diagramme de profil et appuyez sur Suppr pour supprimer le graphique de l'affichage.
Si votre zoom n'est pas suffisamment rapproché, les outils sur la barre d'outils sont désactivés. Par défaut, ils sont activés uniquement lorsque le MNT est affiché à la résolution maximale. Selon la manière dont la pyramide du MNT a été définie, cela se produit aux échelles d'affichage de 1:2 500 ou supérieures.
Vous pouvez activer les outils à des résolutions inférieures à partir de l'onglet Analyse de la boîte de dialogue Propriétés de la couche du MNT. Lorsque vous activez les outils à des niveaux de détail inférieurs à la résolution maximale, la précision est également réduite. Les outils interactifs fonctionnent toujours à la résolution d'écran courante. Ceci s'avère utile si le MNT de résolution maximale est suréchantillonné pour les besoins de l'analyse.
Tramage d'un MNT à l'aide d'un outil de géotraitement
Les jeux de données de MNT peuvent être tramés en fonction de toute étendue, taille de cellule et tolérance verticale. Vous pouvez choisir entre les méthodes d'interpolation linéaire et par voisins naturels. Une méthode d'interpolation par voisins naturels produit généralement des résultats de qualité supérieure, mais au détriment de la durée de traitement. Le tramage est effectué à l'aide de l'outil de géotraitement MNT vers raster.
- A partir de la fenêtre Catalogue, développez Boîtes à outils, cliquez sur Boîtes à outils système, puis sur la boîte à outils Outils 3D Analyst.
- Accédez au jeu d'outils Conversion, puis aux outils Depuis un MNT et double-cliquez sur l'outil de géotraitement MNT vers raster.
- Sélectionnez topography_Terrain dans la liste déroulante MNT en entrée.
- Définissez les autres valeurs en fonction du graphique ci-dessous.
- Cliquez sur OK pour exécuter l'outil de géotraitement.
- Cliquez sur le bouton Vue générale à l'issue de l'exécution de l'outil de géotraitement pour afficher les résultats. Désactivez les couches topography_Terrain.
Création d'un ombrage à l'aide d'un outil de géotraitement
Pour voir la morphologie de la surface raster dérivée, générez une image d'ombrage. Une représentation d'ombrage d'une surface permet d'améliorer considérablement la visualisation d'une surface pour l'analyse ou l'affichage graphique, surtout lors de l'utilisation du paramètre de transparence.
- A partir de la fenêtre Catalogue, développez Boîtes à outils et cliquez sur Boîtes à outils système, puis sur la boîte à outils Outils 3D Analyst.
- Accédez au jeu d'outils Raster - Surface et double-cliquez sur l'outil Ombrage.
- Sélectionnez terrain_grd dans la liste déroulante Raster en entrée.
- Vérifiez que toutes les autres valeurs correspondent au graphique ci-dessous.
- Cliquez sur OK pour exécuter l'outil et examiner la couche d'ombrage résultante.
Utilisation d'un MNT en tant que couche d'altitude dans ArcGlobe
Les jeux de données de MNT peuvent être utilisés dans ArcGlobe en tant que couches d'altitude ou couches drapées, contribuant à la définition de la surface du globe.
- A partir d'ArcMap, cliquez sur le bouton Démarrer ArcGlobe sur la barre d'outils 3D Analyst pour démarrer l'application.
- Dans la fenêtre ArcGlobe - Démarrage, vérifiez que le chemin d'accès de géodatabase par défaut est défini sur D:\3DAnalyst\3D_Default.gdb.
- Cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue Démarrage.
- Fermez ArcMap. Cette application n'est plus nécessaire pour la suite de l'exercice.
- A partir de la fenêtre Catalogue, accédez à topography_Terrain dans le dossier Exercise8 et faites glisser cet élément dans la vue 3D d'ArcGlobe, puis relâchez le pointeur.
- S'il est affiché, fermez le message Avertissement.
- A partir de la fenêtre Catalogue, accédez à 3D_Default.gdb et cliquez sur la géodatabase.
- Dans le volet figurant sous l'arborescence du Catalogue, sélectionnez le contenu de la géodatabase en maintenant la touche Maj enfoncée. HillSha_terr1 et terrain_grd sont sélectionnés.
- Faites glisser les deux couches sélectionnées dans la vue 3D d'ArcGlobe, puis relâchez le pointeur.
- Une boîte de dialogue Assistant d'ajout de données apparaît pour terrain_grd. Cliquez sur Terminer pour utiliser le MNT tramé en tant que source d'image.
- Une boîte de dialogue peut apparaître pour vous inviter à créer des pyramides raster. Cliquez sur Oui.
- Une boîte de dialogue Assistant d'ajout de données apparaît pour HillSha_terr1. Cliquez sur Terminer pour utiliser le raster d'ombrage en tant que source d'image.
- Cliquez et faites glisser la couche Imagery jusqu'à ce qu'une ligne noire apparaisse à la suite de l'ombrage pour indiquer le nouvel emplacement. Relâchez la souris lorsque que cette ligne apparaît.
- Cliquez avec le bouton droit de la souris sur le MNT tramé et sélectionnez Propriétés.
- Cliquez sur l'onglet Symbologie.
- Cliquez sur l'onglet Affichage.
- Affectez un paramètre de transparence de 50 %.
- Cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue Propriétés de la couche.
- Effectuez un zoom sur le MNT tramé et parcourez l'affichage.
Optimisation des paramètres d'affichage dans ArcGlobe
Pour un affichage de qualité, vous pouvez effectuer plusieurs opérations. Accédez à l'onglet Cache sur la boîte de dialogue Propriétés de la couche du MNT et désactivez l'option de compression à 16 bits. Cela évite d'obtenir une géométrie de surface d'apparence en escalier lors d'un zoom très rapproché.
Vous pouvez également configurer les deux couches drapées pour utiliser des représentations bilinéaires. Ces représentations affichent une image plus lisse. Par ailleurs, le raster d'ombrage ne doit pas utiliser d'étirement. La valeur par défaut basée sur les écarts types n'est pas appropriée pour ces données.
En tant qu'alternative à l'affichage de raster drapés dérivés du jeu de données de MNT, vous pouvez ajouter directement le MNT en tant que couche drapée.
Pour cela, cliquez avec le bouton droit de la souris sur Couches de globe dans la table des matières, pointez sur Ajouter des données, cliquez sur Ajouter des données drapées, puis sélectionnez le MNT.
Cet exercice a permis de vous initier aux concepts des jeux de données de MNT. Vous avez utilisé des outils de géotraitement pour charger des points Lidar et des lignes de fracture photogrammétriques dans les classes d'entités qui résident dans un jeu de données d'entité. Ensuite, avec les données de surface d'un jeu de données d'entité, vous avez construit un jeu de données de MNT à l'aide de l'assistant de MNT dans ArcCatalog. Vous avez ensuite effectué certaines analyses sur la surface de MNT dans ArcMap et ArcGlobe.