Exercice 3 : Visualisation de la contamination du sol et des taux de cancer de la thyroïde

Complexité : Débutant Conditions requises pour les données Installé avec le logiciel Chemin d'accès aux données : See Copie des données du didacticiel Objectif : Utilisation d'ArcScene et d'outils de géotraitement pour comparer deux surfaces créées à partir de données ponctuelles

En 1986, une quantité importante de poussière radioactive est retombée sur la Biélorussie suite à l'accident catastrophique de la centrale électrique nucléaire de Chernobyl en Ukraine. Depuis lors, les scientifiques ont étudié les conséquences de l'accident. La visualisation 3D constitue un outil permettant l'exploration des données. Dans cet exercice, vous créez deux surfaces à partir de données ponctuelles rassemblées en Biélorussie. Un ensemble de points contient des mesures de concentrations de CS137 dans le sol. CS137 est l'un des différents isotopes radioactifs libérés par l'accident. L'autre ensemble de points affiche les taux de cancer de la thyroïde, regroupés par région, avec le point d'échantillonnage placé près des centres de région.

La contamination CS137 et les données de cancer de la thyroïde ont été reproduites avec l'autorisation de l'Université internationale de l'environnement de Sakharov (International Sakharov Environmental University).

Affichage des données ponctuelles

En premier lieu, vous ouvrez la scène Chernobyl et affichez les données ponctuelles.

Etapes :

1. Démarrez ArcScene en cliquant sur Démarrer > Tous les programmes > ArcGIS > ArcScene 10.
2. Dans la boîte de dialogue ArcScene - Démarrage, cliquez sur Scènes existantes --> Rechercher davantage.
Si ArcScene est déjà ouvert depuis l'exercice antérieur, cliquez simplement sur Fichier, puis sur Ouvrir.

3. Accédez à Exercise3 et cliquez sur le document ArcScene Chernobyl.

4. Cliquez sur Ouvrir.

   Les mesures de CS137 dans le sol sont indiquées avec des petits symboles ponctuels, à l'aide d'un dégradé de couleurs par paliers affichant l'intensité de la contamination. Les taux de cancer de la thyroïde des régions sont indiqués avec des symboles plus grands, à l'aide d'un dégradé de couleurs différent.

Création d'entités 3D ponctuelles

Les échantillons de sol CS137 sont des points 2D avec certains attributs. Une manière d'afficher des points 2D en 3D consiste à définir une expression d'extrusion, ou une hauteur de base. Vous pouvez également incorporer une valeur z dans la géométrie d'une entité pour lui permettre d'être affichée directement en 3D sans recourir à la définition d'une hauteur de base à partir d'une surface ou d'un attribut.

Cet exercice nécessite l'utilisation d'outils de géotraitement 3D Analyst, par conséquent, assurez-vous que l'extension 3D Analyst est activée afin de pouvoir accéder à l'intégralité de la famille d'outils disponible. Vous utilisez la fenêtre Rechercher pour rechercher rapidement des outils individuels par nom ou par mot-clé de fonction.

Etapes :

1. Sur le côté droit de la fenêtre ArcScene, déplacez votre pointeur sur l'onglet Rechercher ou cliquez sur l'onglet Rechercher pour l'afficher.
2. Cliquez sur Outils pour définir le filtre de recherche sur la fenêtre Rechercher.
3. Cliquez dans la zone de liste modifiable Rechercher et saisissez entité vers 3D par attribut et appuyez sur Entrée ou cliquez sur l'outil Rechercher .

La recherche renvoie les mots-clés exacts et relatifs des outils. Le symbole de marteau à gauche des résultats des recherches indique également que l'élément est un outil.
A l'aide des résultats de la recherche d'outils, vous créez à présent des entités ponctuelles 3D à partir des points de sol CS137.
4. Cliquez sur Entité vers 3D par attribut à partir des résultats de recherche.
5. Dans la boîte de dialogue de l'outil, cliquez sur la liste déroulante Entités en entrée et sélectionnez Subsample_1994_CS137.

6. Cliquez sur Parcourir et définissez l'emplacement Classe d'entités en sortie sur la géodatabase 3D_Default pour les données du didacticiel 3D Analyst. Saisissez ensuite le nom d'entité en sortie CS137_3D.
7. Cliquez sur la liste déroulante Champ de hauteur, puis sur CS137_CI_K.
8. Cliquez sur OK.
Vous observez une barre de progression au bas de votre document, affichant le nom de l'outil actuellement en cours d'exécution. A l'issue de l'exécution de l'outil, une notification contextuelle apparaît sur la barre d'état système. Cette situation est désignée par le géotraitement en arrière-plan, activé par défaut lorsque le logiciel est installé et ouvert. Pour désactiver le géotraitement en arrière-plan, utilisez la boîte de dialogue Options de géotraitement à partir du menu principal Géotraitement dans ArcScene.

Les entités sont converties en entités ponctuelles 3D ; toutefois, elles semblent encore reposer sur un plan plat, car les valeurs de la concentration en CS137 varient de 0 à 208,68, ce qui est réduit par rapport à l'étendue horizontale des données.

Augmentation de l'exagération verticale

Vous exagérez la scène pour afficher les nouveaux points avec leur hauteur incorporée dans la géométrie de l'entité.

Etapes :

1. Cliquez sur le menu Affichage, puis sur Propriétés de la scène.

2. Cliquez sur l'onglet Général.
3. Cliquez sur Calculer à partir de l'étendue.

4. Cliquez sur OK.
5. Cliquez sur le bouton Vue générale .
Maintenant que vous pouvez voir les nouveaux points 3D dans la scène, vous pouvez désactiver la couche de point d'échantillonnage CS137 originale.
6. Désactivez la case dans la table des matières en regard de Subsample_1994_CS137 et cliquez sur le signe moins à côté de la case pour masquer la classification.

Extrusion de colonnes

L'affichage des points dans l'espace 3D est une manière d'étudier des données. Une autre manière consiste à extruder des points en colonnes. Vous extrudez les points de cancer de la thyroïde en colonnes pour les comparer aux données de contamination.

Etapes :

1. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur ThyroidCancerRates, puis cliquez sur Propriétés.

2. Cliquez sur l'onglet Extrusion.
3. Cochez la case pour activer l'option Extruder les entités de la couche et cliquez sur le bouton Calculer l'expression d'extrusion.

4. Cliquez sur INCID1000 (taux de cas pour 1 000 personnes).
Etant donné que les valeurs z des phénomènes que vous comparez présentent des plages différentes, vous multipliez le taux de cancer par 100 pour ramener les valeurs dans une plage semblable à celle des mesures CS137.
5. Saisissez *100.

6. Cliquez sur OK dans la boîte de dialogue Générateur d'expressions.
7. Cliquez sur OK dans la boîte de dialogue Propriétés de la couche.
Les points des centroïdes de région sont désormais indiqués avec des colonnes proportionnelles au taux de cancer de la thyroïde. Si vous parcourez la scène, vous observez que les zones avec les niveaux de contamination les plus élevés ont également tendance à présenter de forts taux de cancer de la thyroïde, bien qu'il existe des zones avec des niveaux de contamination CS137 inférieurs qui présentent également de forts taux de cancer.

Création d'une surface à partir de données d'échantillonnage ponctuelles

Vous connaissez les concentrations de CS137 dans le sol aux emplacements des points d'échantillonnage, mais vous ne connaissez pas leurs valeurs aux emplacements situés entre des points d'échantillonnage. Une manière de dériver les informations pour les emplacements situés entre les points d'échantillonnage consiste à interpoler une surface raster à partir des données ponctuelles. Il existe de nombreuses méthodes pour interpoler des surfaces de ce type, qui produisent des modèles différents de précision variable. Dans cet exercice, vous interpolez une surface à partir des échantillons à l'aide de la méthode d'interpolation de Pondération par l'inverse de la distance (IDW). L'interpolation IDW calcule une valeur pour chaque cellule dans le raster en sortie à partir des valeurs des points de données, en accordant aux points une influence dégressive en fonction de leur distance.

Etapes :

1. Cliquez sur l'onglet Catalogue pour développer la fenêtre Catalogue.
2. Faites défiler l'affichage pour accéder à Boîtes à outils.
Cette méthode de recherche des outils constitue une alternative à l'utilisation de la fenêtre Rechercher. La fenêtre Catalogue contient également toutes les boîtes à outils.
3. Développez Boîtes à outils, cliquez sur Boîtes à outils système, puis développez la boîte à outils Outils 3D Analyst.
4. Accédez au jeu d'outils Raster - Interpolation et double-cliquez sur l'outil de géotraitement IDW qui apparaît dans la fenêtre inférieure.

5. Cliquez sur la liste déroulante Entités points en entrée et sélectionnez Subsample_1994_CS137.
6. Cliquez sur la liste déroulante Champ de la valeur Z, puis sur CS137_CI_K.

7. Vérifiez que l'emplacement Raster en sortie est défini sur la géodatabase par défaut (3D_Default.gdb), puis modifiez le nom du raster en sortie sur CS137_IDW.
Sinon, cliquez sur le bouton Parcourir pour définir l'emplacement du raster en sortie et cliquez sur Enregistrer.
8. Cliquez dans la zone Taille de cellule en sortie et augmentez la valeur sur 5 000.
9. Cliquez sur OK.

   ArcScene interpole la surface et l'ajoute à la scène.

Affichage de la surface interpolée

Maintenant que la surface a été ajoutée à la scène, vous pouvez observer deux zones avec des concentrations de CS137 très élevées. Vous affichez la zone en perspective, avec un nouveau dégradé de couleurs pour mettre en valeur sa forme.

Etapes :

1. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur CS137_IDW, puis cliquez sur Propriétés.

2. Cliquez sur l'onglet Symbologie et sélectionnez Etirement dans la catégorie Afficher.
3. Cliquez sur la flèche de la liste déroulante Dégradé de couleurs, puis sur un nouveau dégradé de couleurs.

4. Cliquez sur l'onglet Hauteurs de base.
5. Cliquez sur Flottante sur une surface personnalisée.
Confirmez que la surface IDW est répertoriée en tant que surface personnalisée.

6. Cliquez sur OK.
7. Désactivez CS137_3D dans la table des matières.

Vous pouvez à présent observer la surface interpolée de la contamination CS137, avec les données du taux de cancer de la thyroïde.

Ensuite, vous sélectionnez les centres de province avec les taux de cancer de la thyroïde les plus élevés.

Sélection d'entités par un attribut

Quelquefois il est important de se concentrer sur un ensemble de données ou d'entités spécifique. Vous pouvez sélectionner des entités dans une scène par leur emplacement, par leurs attributs, ou en cliquant dessus avec l'outil Sélectionner des entités . Vous sélectionnez les centres de province par attribut pour trouver les emplacements avec les taux les plus élevés.

Etapes :

1. Cliquez sur Sélection, puis sur Sélectionner selon les attributs.

2. Cliquez sur la flèche de la liste déroulante Couche, puis sur ThyroidCancerRates.
3. Double-cliquez sur INCID1000 dans la liste des champs.

4. Cliquez sur le bouton >= .
5. Saisissez 0,5.
6. Cliquez sur Vérifier pour contrôler l'expression de sélection créée.
7. Cliquez sur Appliquer.
8. Cliquez sur Fermer.

Les centres de province avec des taux de cancer de la thyroïde supérieurs à 0,5 cas pour 1 000 sont maintenant sélectionnés dans la scène. Ils sont affichés en bleu clair pour indiquer leur sélection.

Affichage des attributs d'entités

Vous étudiez les attributs des emplacements sélectionnés et déterminez le nombre de cas de cancer de la thyroïde survenus dans ces régions.

Etapes :

1. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur ThyroidCancerRates, puis cliquez sur Ouvrir la table attributaire.

La fenêtre Table des attributs de la couche apparaît dans la vue.

2. Cliquez sur la barre de titre de la fenêtre Table et faites-la glisser de son emplacement courant vers le centre de la vue 3D.
Le losange de guide apparaît et pointe vers les quatre tronçons de la vue 3D où vous pouvez éventuellement ancrer la fenêtre Table.
3. Déplacez le pointeur vers la flèche de guide inférieure jusqu'à ce qu'il s'assombrisse pour indiquer l'emplacement d'ancrage sélectionné.
Un contour ombré de la fenêtre apparaît dans la zone désignée.

4. Relâchez le bouton de la souris pour ancrer la fenêtre Table au bas de l'espace de vue 3D.

Vous pouvez essayer d'autres emplacement de flèche sur le losange de guide pour voir l'emplacement le mieux adapté à vos préférences. Pour la suite de cet exercice, la fenêtre Table est ancrée au bas de la vue.
5. Dans la fenêtre Table, cliquez sur le bouton Sélectionnées .

Désormais, le tableau affiche uniquement les entités sélectionnées.
6. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur CASES et cliquez sur Tri croissant.

Les centres de province sélectionnés sont triés en fonction du nombre de cas.
7. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur CASES et cliquez sur Statistiques.

Le nombre total de cas dans l'ensemble des 11 centres de province sélectionnés est de 176.
8. Fermez la boîte de dialogue Statistiques sur la sélection.

9. Cliquez sur le bouton Naviguer puis sur la scène.

Vous pouvez travailler dans ArcScene pendant que la table attributaire est ouverte.
10. Cliquez sur le bouton Enregistrer .

Dans cet exercice vous avez créé des entités 3D, extrudé des entités ponctuelles et interpolé une surface raster à partir d'un ensemble de points de données. Vous avez comparé les données vectorielles extrudées aux données de surface et exploré les attributs des données vectorielles.