Analyse de menaces aux trajectoires et couloirs de vol 3D
Analyse de menaces aux lignes de trajectoire et aux couloirs 3D à l'aide de 3D Analyst
Une partie essentielle de la planification des trajectoires de vol dans les applications militaires est l'évaluation des risques de menaces, telles qu'un canon antiaérien (AA). Il s'agit d'un problème fondamentalement 3D, puisque la portée de l'arme est basée sur la distance 3D directe entre la menace et la trajectoire de vol de l'avion.
Cet exemple comporte une position ponctuelle pour l'emplacement du canon antiaérien sur la surface, une courbe 3D pour la trajectoire de vol et une surface d'altitude (comme un MNA raster). La position du canon et la courbe 3D ont été créées à l'aide de l'environnement de mise à jour 3D ArcScene avec la fenêtre Modifier les propriétés de la construction pour spécifier les altitudes de vol recommandées.
En supposant que le type et le modèle du canon antiaérien sont connus, vous pouvez remplir des attributs d'entité indiquant les distances auxquelles l'arme est efficace. Dans ce cas particulier, il s'agit d'un canon réduit avec une portée efficace de 3 000 mètres (avec radar) et de 2 000 mètres (sans radar), ce qui implique des tailles de sphère totales de 6 000 mètres et 4 000 mètres.
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Vue 2D d'une trajectoire de vol qui passe près d'un canon antiaérien, sur le MNT |
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Les attributs d'entité pour le canon antiaérien permettent de définir la symbologie de point. |
Ces valeurs permettent ensuite de définir la taille de symbole. En ajoutant la couche de canon antiaérien deux fois de plus et en utilisant ces étendues comme taille d'un symbole de sphère 3D simple, vous pouvez visualiser les étendues offensives clés (ou dômes de menace) pour l'arme.
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Utilisez des attributs d'entité pour définir la taille de symbole des deux sphères. |
Ensuite, vous devez convertir ces couches de points symbolisées en entités multipatch à l'aide de l'outil de géotraitement Couche 3D vers classe d'entités pour pouvoir leur appliquer les outils analytiques 3D.
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Utilisez l'outil Couche 3D vers classe d'entités pour créer des géométries multipatch à partir d'une couche symbolisée. |
Analyse simple, cas 1
Intersection de la trajectoire de vol 3D avec les sphères d'influence du canon antiaérien
Une analyse simple et efficace que vous pouvez réaliser est l'intersection de la trajectoire de vol avec les sphères d'influence du canon antiaérien. Cette opération divise la ligne en segments, selon les points d'intersection 3D avec les sphères et vous permet d'identifier les endroits où la trajectoire de vol est comprise dans les distances 3D spécifiées du canon antiaérien.
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Utilisez l'outil Intersection lignes 3D avec multipatchs pour diviser la trajectoire de vol en segments selon les portées du canon antiaérien. |
Les lignes intersectées comprennent les identifiants des entités pour les emplacements d'intersection de début et de fin. Vous pouvez utiliser ces informations pour définir la symbologie d'une couche, à l'aide du moteur de rendu Valeurs uniques, plusieurs champs et visualiser les niveaux de menace variables le long de la trajectoire de vol. Le graphique ci-dessous représente l'endroit où la trajectoire de vol est entièrement à l'intérieur de la sphère intérieure, à l'intérieur de la sphère externe uniquement, ou entièrement à l'extérieur de la portée du canon antiaérien.
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La trajectoire de vol a été intersectée en morceaux, selon les dômes de menace du canon antiaérien. |
Ces informations analytiques 3D peuvent ensuite être converties facilement en diagrammes (cliquez sur Affichage > Diagrammes > Créer), tels que le diagramme à secteurs ci-dessous indiquant les pourcentages de la ligne par niveau de danger.
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Niveau de menace de la trajectoire de vol sous forme de diagramme circulaire : la partie bleue est à l'extérieur de la portée du canon antiaérien, la partie orange est à l'intérieur de la portée avec assistance radar et la partie rouge est dans la portée sans assistance radar. |
Analyse étendue, cas 2
Intersection de la trajectoire de vol 3D avec les sphères d'influence du canon antiaérien et inclusion du MNT
Une limitation de l'analyse précédente est que l'impact du relief, pouvant bloquer la visibilité de la trajectoire de vol par le canon antiaérien, n'était pas inclus dans l'analyse.
En premier lieu, utilisez l'outil de géotraitement Horizon pour générer un horizon autour de la position du canon antiaérien.
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Utilisez l'outil Horizon pour créer la ligne d'horizon à partir de la position du canon antiaérien. |
Créez ensuite un solide 3D à partir du résultat d'horizon à l'aide de l'outil Barrière d'horizon. Notez que les deux outils sont configurés pour une extension bien au-delà de la portée directe du canon antiaérien, jusqu'à une altitude absolue de 7 000 mètres. Cela garantit l'inclusion complète de l'espace visible 3D autour du canon antiaérien.
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Utilisez l'outil Barrière d'horizon pour convertir la ligne d'horizon en forme volumétrique. |
Le résultat final est un espace clos, stocké comme multipatch, qui représente l'espace de vison du canon antiaérien.
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La ligne rose est la ligne d'horizon pour le canon antiaérien. L'espace clos au-dessus de cette ligne indique le volume visible pour le canon. |
Vous pouvez maintenant utiliser l'outil de géotraitement Intersection 3D pour combiner les deux types d'espaces clos (la portée efficace du canon antiaérien et l'espace visible autour de lui) en un seul volume 3D pour l'analyse.
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Utilisez l'outil Intersection 3D pour combiner deux sources de volumes multipatch clos. |
Si vous exécutez l'outil Intersection lignes 3D avec multipatchs sur ce dôme de menace amélioré, vous obtenez des résultats plus précis pour les endroits où la trajectoire de vol est concernée par le canon antiaérien. Une comparaison superficielle avec les résultats de l'analyse précédente révèle rapidement qu'une portion significative de la trajectoire de vol peut désormais être classée comme sans danger, car elle est protégée par le MNT.
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Une partie de la section orange de la trajectoire de vol n'est pas menacée par le canon antiaérien, en raison de l'effet du MNT. |
Analyse étendue, cas 3
Intersection d'un couloir aérien 3D avec les dômes de menace du canon antiaérien et l'inclusion du MNT
Un autre développement potentiel pour cette analyse consiste à définir un couloir aérien pour la trajectoire de vol proposée plutôt qu'une seule ligne de vol.
Il existe différentes manières de créer un couloir aérien 3D, y compris l'utilisation de code personnalisé pouvant incorporer les capacités de l'avion concerné. Dans cet exemple, la trajectoire de vol 3D utilisée précédemment a été bufférisée de 100 mètres et copiée dans une classe d'entités surfaciques 3D. Les valeurs z de l'entité ont ensuite été mises à jour manuellement dans une session de mise à jour 3D à l'aide de la fenêtre Modifier les propriétés de la construction et l'entité a été extrudée de 200 mètres, en créant un couloir aérien carré de 200 mètres. Comme pour les cas précédents, la couche symbolisée a été ensuite convertie en une classe d'entités multipatch, à l'aide de l'outil Couche 3D vers classe d'entités.
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Couloir aérien 3D créé à partir de la couche de polygone extrudée |
En exécutant l'outil Intersection 3D avec le couloir aérien et les dômes de menace du canon antiaérien, vous pouvez identifier et afficher les espaces 3D le long de l'itinéraire qui doivent être classés comme zones de danger.
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Différentes vues des zones de danger 3D classées pour le couloir aérien |
L'utilisation d'outils analytiques 3D, parfois reliés de manière créative, permet de résoudre de nombreux problèmes solvables uniquement dans l'espace entièrement 3D. Bien que ce guide pratique applique un cas d'utilisation militaire spécifique, il existe de nombreux problèmes 3D pour d'autres secteurs (tels que l'exploitation minière ou l'urbanisme) pouvant être déclarés avec des structures semblables et résolus à l'aide d'un workflow similaire.