Exercice 4 : Création d'un TIN pour représenter le MNT

Complexité : Débutant Conditions requises pour les données Installé avec le logiciel Chemin d'accès aux données : See Copie des données du didacticiel Objectif : élaborer un modèle de surface TIN avec ArcScene et ArcMap et effectuer une analyse de surface à l'aide d'outils de traitement des données géographiques

La ville de Horse Cave, dans l'état du Kentucky aux Etats-Unis, est située au-dessus d'une grotte qui servit autrefois de source d'eau potable et pour l'alimentation en énergie hydraulique pour la ville. Malheureusement, la nappe phréatique qui s'écoule dans la grotte a été polluée par les déchets ménagers et industriels jetés à la surface et dont les polluants ont ruisselé dans des dolines. Des études réalisées avec des traceurs colorants et un relevé en trois dimensions de la grotte ont révélé la relation entre les passages de la grotte et la ville et ont mis en évidence la relation entre les décharges ouvertes à la surface et la contamination de la nappe phréatique dans la grotte au-dessous.

Grâce au développement en 1989 d'une nouvelle usine de traitement des eaux usées et aux efforts des associations Cave Research Foundation et American Cave Conservation Association (ACCA), la nappe phréatique est plus propre et la grotte a été restaurée. Désormais exploitée par l'ACCA, la grotte est devenue un site touristique et pédagogique.

Les données relatives à la grotte ont été fournies avec la permission de l'ACCA.

Affichage de la grotte et du paysage

Vous allez tout d'abord ouvrir la scène BuildTIN, puis afficher l'étude de la grotte et quelques couches de données du MNT. Vous utiliserez ces données de MNT pour créer un TIN et draper d'autres couches sur celui-ci pour visualiser la relation entre la grotte et la ville.

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.
La boîte de dialogue Ouvrir s'affiche.
3. Accédez au dossier Exercise4 et double-cliquez sur le document ArcScene BuildTIN.

La scène s'ouvre et vous pouvez voir l'emplacement des routes et des voies ferrées, quelques points d'altitude et quelques isolignes significatives. Dans la table des matières, notez que certaines couches ont été désactivées.
4. Cochez la case pour afficher la couche Cavesurvey.

5. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur Cavesurvey et cliquez sur Zoom sur la couche.
Les levés de la grotte consistent en des entités PolylineZ. Celles-ci sont automatiquement dessinées en 3D, car leur géométrie comporte des valeurs z incorporées. Elles apparaissent au-dessus du reste des données, car toutes les autres couches sont dessinées avec une altitude par défaut de 0.
Dans les étapes suivantes, vous allez créer un TIN à l'aide d'outils de géotraitement pour intégrer les hauteurs de base des rues et une photo de la ville.

Création d'un TIN à partir de données ponctuelles

Vous disposez d'une couche de points appelée "vipoints point". Cette couverture consiste en des points dotés d'un attribut appelé SPOT qui contient des valeurs d'altitude prises à ces points. Vous allez créer le modèle de surface TIN à partir de ces points à l'aide de l'outil de géotraitement Créer un TIN.

Lorsque vous utiliserez les outils de géotraitement, notez la barre de progression au bas de votre document, qui affiche le nom de l'outil en cours d'exécution. A l'issue de l'exécution de l'outil, une notification contextuelle apparaît sur la barre d'état système. Il s'agit du 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.

Etapes :

1. Cliquez sur l'onglet Catalogue pour développer la fenêtre Catalogue dans la vue.
2. Faites défiler l'affichage pour accéder à Boîtes à outils.
3. Développez Boîtes à outils, cliquez sur Boîtes à outils système, puis choisissez la boîte à outils Outils 3D Analyst.

4. Accédez au jeu d'outils Gestion de TIN et double-cliquez sur l'outil de géotraitement Créer un TIN.
5. Cliquez sur le bouton de navigation, puis définissez l'emplacement TIN en sortie.
6. Cliquez sur le bouton Origine , double-cliquez sur le dossier Terraindata, puis changez le nom du TIN en sortie en tin1, puis cliquez sur Enregistrer.

Confirmez que l'emplacement du TIN en sortie est défini sur Accueil - Exercise4.
7. Cliquez sur la liste déroulante Classe d'entités en entrée et sélectionnez vipoints point.

Le nom du champ SPOT apparaît dans la colonne height_field et la couche sera triangulée en tant que points cotés.
8. Cliquez sur OK.
Le TIN est créé et ajouté à la scène. Notez qu'il est dessiné au-dessus de la couche Cavesurvey ; les valeurs d'altitude du TIN définissent sa hauteur de base.

Par défaut, le TIN est symbolisé à l'aide d'une couleur par face.
9. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur la couche tin1 dans la table des matières, puis sélectionnez Propriétés.
10. Cliquez sur l'onglet Symbologie.

Vous pouvez voir qu'il n'y a qu'une représentation configurée, appelée Faces.
11. Cliquez sur le bouton Ajouter pour ouvrir la boîte de dialogue Ajouter une représentation.
12. Cliquez sur l'option Représente l'altitude des faces par un dégradé de couleurs et cliquez sur Ajouter.

13. Cliquez sur Annuler pour fermer la boîte de dialogue Ajouter une eprésentation et revenir à la boîte de dialogue Propriétés de la couche.
Si le symbole pour la plus haute plage d'altitude est défini sur bleu au lieu de blanc, cliquez avec le bouton droit sur chacun des symboles et cliquez sur Retourner les symboles.

Cela a pour effet d'inverser l'ordre des symboles et d'afficher les points les plus hauts du TIN en tant que crêtes enneigées.
14. Revenez à la représentation d'origine en désactivant la case à cocher Faces dans la liste des représentations.

15. Cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue Propriétés de la couche.
Bien que ce TIN soit un modèle de surface assez satisfaisant, vous pouvez le rendre plus précis en ajoutant des entités.

Ajout d'entités à un TIN

Vous allez à présent ajouter des lignes de rupture rigides et malléables et un polygone de découpage au TIN. Vous ajouterez d'abord des entités railroad en tant que lignes de rupture malléables, de sorte à les représenter sur la surface sans qu'elles n'influent sur la forme de la surface. Puis, vous ajouterez les entités brklines en tant que lignes de rupture rigides avec des valeurs d'altitude pour affiner la forme des zones de la surface qui vous intéressent le plus. Enfin, vous ajouterez le polygone smclp en tant que polygone de découpage malléable pour définir les limites du TIN.

Etapes :

1. Dans la fenêtre Catalogue, faites défiler l'affichage pour accéder aux boîtes à outils.
2. Développez la section Boîtes à outils, cliquez sur Boîtes à outils système, puis cliquez sur la boîte à outils Outils 3D Analyst.
3. Accédez au jeu d'outils Gestion de TIN et double-cliquez sur l'outil de géotraitement Mettre à jour un TIN dans la fenêtre inférieure.

4. Cliquez sur la flèche de la liste déroulante TIN en entrée, puis cliquez sur tin1.
5. Cliquez sur la liste déroulante Classe d'entités en entrée et sélectionnez railroad.

6. Cliquez sur la flèche de la liste déroulante height_field, puis sélectionnez <None>.

7. Cliquez sur la flèche de la liste déroulante type_SF, puis sélectionnez ligne-malléable.

8. Cliquez sur la liste déroulante Classe d'entités en entrée, puis sélectionnez brklines.

L'outil Mettre à jour un TIN détecte qu'est un champ est de type ELEVATION et l'utilise comme source de hauteur. Acceptez les valeurs par défaut et triangulez-les en tant que lignes de rupture rigides.
9. Cliquez sur la liste déroulante Classe d'entités en entrée, puis sélectionnez smclp.
10. Cliquez sur la flèche de la liste déroulante height_field, puis sélectionnez <None>.

Vous avez défini les couches d'entités que vous souhaitez ajouter au TIN et vous avez indiqué comment elles doivent être intégrées dans la triangulation.
11. Cliquez sur OK.
Les nouvelles entités sont ajoutées au TIN.

Au terme de la prochaine étape, vous verrez que la voie ferrée suit un lit qui a été plus ou moins nivelé par rapport à la surface.

Définition de hauteurs de base des entités à partir du TIN

A présent, vous allez définir les hauteurs de base des entités roads et railroad du nouveau TIN.

Etapes :

1. Cliquez avec le bouton droit sur roads, puis cliquez sur Propriétés.

2. Cliquez sur l'onglet Hauteurs de base.
3. Cliquez sur Flottante sur une surface personnalisée.
4. Cliquez sur la flèche de la liste déroulante, puis sur tin1.

5. Cliquez sur OK.
Les entités roads sont maintenant drapées sur la surface TIN que vous avez créée. Maintenant, vous allez draper les entités railroad sur la surface.
6. Cliquez avec le bouton droit sur railroad, puis cliquez sur Propriétés.

7. Dans l'onglet Hauteurs de base, cliquez sur Flottante sur une surface personnalisée.
La surface d'altitude est déjà définie sur tin1.
8. Cliquer sur OK.
Les entités railroad sont maintenant drapées sur la surface TIN que vous avez créée.

Ensuite, vous allez draper la photo aérienne sur le TIN.

Définition de hauteurs de base des rasters à partir du TIN

Le fait d'inclure la photo aérienne de la ville dans la scène rend la relation entre la grotte et la ville beaucoup plus évidente. Vous allez draper le raster sur le TIN et le rendre semi-transparent afin que la grotte reste visible sous la surface.

Etapes :

1. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur la photo, puis sélectionnez Propriétés.

2. Cliquez sur l'onglet Hauteurs de base.
3. Cliquez sur Flottante sur une surface personnalisée.
4. Cliquez sur la flèche de la liste déroulante, puis sur tin1.

5. Cliquez sur l'onglet Affichage.
6. Saisissez 30 dans la zone de texte Transparence.

7. Cliquez sur OK.
8. Cochez la case photo.tif dans la table des matières pour rendre la photo visible dans la scène.

La photo aérienne est à présent 30 pour cent transparente. Vous pouvez voir des grandes faces du TIN sur la photo parce que le TIN et la photo ont la même priorité d'affichage. Si vous souhaitez que le TIN soit visible au-dessous de la photo, vous pouvez définir sa priorité d'affichage sur 10 (la plus basse) dans l'onglet Rendu de la boîte de dialogue Propriétés de la couche du TIN. Vous pouvez également décaler légèrement la hauteur de base du TIN ou de la photo.

Nettoyage de la scène

Pour nettoyer la scène, vous devez désactiver la visibilité de quelques couches devenues superflues et agrandir le symbole linéaire de grotte.

Etapes :

Dans la table des matières, procédez comme suit :
1. Désactivez vipoints point.
2. Désactivez brklines.
3. Désactivez tin1.
4. Cliquez sur le symbole linéaire pour la couche Cavesurvey.

5. Tapez 5 dans la zone Largeur.

6. Cliquez sur OK.
Vous pouvez désormais voir les passages tridimensionnels de la grotte, symbolisés par des lignes épaisses. Les entités de surface et la photo aérienne fournissent le contexte, ce qui vous permet de visualiser sans difficulté la relation entre la grotte et la ville à mesure que vous parcourez la scène.

Création du profil de MNT

La grotte suit l'orientation du sol de la vallée. Pour mieux analyser la forme de la vallée, vous allez créer un profil dans le TIN. Pour créer un profil, vous devez vous baser sur une ligne 3D (entité ou graphique). Vous allez lancer ArcMap, ajouter le TIN à la carte et numériser une ligne pour créer votre profil.

Etapes :

1. Démarrez ArcMap en cliquant sur Démarrer > Tous les programmes > ArcGIS > ArcMap 10.
2. Dans la boîte de dialogue ArcMap - Démarrage, sélectionnez Nouvelles cartes, puis cliquez sur le bouton Parcourir pour définir le chemin d'accès de la géodatabase par défaut sur D:\3DAnalyst\3D_Default.gdb.
Cet emplacement est utilisé pour stocker les données spatiales générées au cours des exercices du didacticiel.

3. Cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue Démarrage.
L'ouverture d'ArcMap se termine.

Vous allez à présent ajouter la barre d'outils 3D Analyst à ArcMap. La barre d'outils 3D Analyst d'ArcMap contient de nombreux outils qui n'apparaissent pas sur la barre d'outils 3D Analyst d'ArcScene, notamment l'outil Interpoler une ligne et l'outil Créer un diagramme de profil, que vous allez utiliser pour créer le profil de surface.
4. Cliquez sur Personnaliser, pointez sur Barres d'outils et cliquez sur 3D Analyst.

La barre d'outils 3D Analyst apparaît.
5. Cliquez sur le menu Personnaliser, puis sur Extensions.

6. Cochez la case 3D Analyst si ce n'est pas déjà.

7. Cliquez sur Fermer.
L'extension 3D Analyst est activée.
8. Ouvrez la fenêtre Catalogue, dans Connexions aux dossiers, accédez au dossier Exercise4\Terraindata dans lequel vous avez enregistré en local les données du didacticiel.
9. Cliquez sur la couche tin1 et faites-la glisser dans la vue cartographique, puis relâchez le bouton de la souris.

Si vous y êtes invité, cliquez sur OK pour fermer le message d'avertissement Référence spatiale inconnue.

Le TIN est dessiné dans la nouvelle scène et la couche du TIN est automatiquement ajoutée à la table des matières.

10. Dans la barre d'outils 3D Analyst, cliquez sur Interpoler une ligne .

11. Cliquez dans le coin supérieur gauche du TIN, faites glisser la ligne dans le coin inférieur droit et double-cliquez pour arrêter la numérisation.

Vous pouvez créer un profil le long d'une ligne avec plusieurs segments, mais dans ce cas vous ne créerez qu'une ligne droite.
12. Cliquez sur le bouton Outil Diagramme de profil .
Le diagramme de profil est créé.

Vous pouvez modifier le titre, le sous-titre et d'autres propriétés du diagramme. Vous pouvez également enregistrer, imprimer ou exporter le diagramme, le copier dans le Presse-papiers et l'afficher sur la mise en page. Vous pouvez aussi simplement le fermer.
13. Cliquez sur la barre Titre du diagramme de profil, puis sur Ajouter à la mise en page.
L'affichage bascule automatiquement en mode Mise en page. Vous pouvez voir les diverses icônes d'affichage changer dans la partie inférieure de l'affichage.

14. Fermez la fenêtre Diagramme de profil.
Vous pouvez voir le diagramme sur la mise en page de la carte.

15. Cliquez sur le bouton Mode Données pour revenir au mode Données.

Création d'une ligne de visée sur le MNT

Une autre façon de mieux comprendre le MNT consiste à créer une ligne de visée. Les lignes de visée indiquent quelles parties d'une surface sont visibles ou masquées le long d'une ligne dessinée entre un point d'observation et un point cible.

Etapes :

1. Cliquez sur le bouton Créer une ligne de visée .
2. Tapez 2 dans la zone de texte Décalage du point d'observation.

La ligne de visée est calculée pour afficher les éléments visibles à partir de la perspective d'un point d'observation de deux mètres de hauteur, car les unités z de la scène sont exprimées en mètres.
3. Cliquez sur la pente orientée au sud de l'élévation la plus haute dans la partie supérieure droite du TIN (point d'observation), faites glisser la ligne vers la partie inférieure droite, puis relâchez le bouton de la souris (point cible).

La ligne de visée est calculée. Les segments verts affichent des surfaces visibles à partir du point d'observation ; les segments rouges sont masqués du point d'observation.
4. Fermez la boîte de dialogue Ligne de visée.
Les lignes de visée, à l'instar d'autres lignes de graphique, peuvent être copiées d'ArcMap vers ArcScene. Vous allez à présent copier les deux lignes que vous avez créées dans la scène.
5. Cliquez sur Edition, puis sur Sélectionner tous les éléments.

Les deux lignes que vous avez créées sont sélectionnées.
6. Cliquez sur Edition, puis sur Copier.

7. Revenez à ArcScene et cliquez sur Edition, puis sur Coller.

Les lignes sont collées dans la scène.

Si cela s'avère nécessaire, vous pouvez désélectionner les lignes collées en cliquant à un autre endroit de la scène pour désactiver la surbrillance.
8. Cliquez sur le bouton Enregistrer dans ArcScene.
9. Dans ArcMap, cliquez sur Fichier, puis sur Quitter.

10. Cliquez sur Non lorsque vous êtes invité à enregistrer les modifications lors de la fermeture d'ArcMap.

Dans cet exercice, vous avez appris à créer et à utiliser un modèle de surface TIN à l'aide d'ArcScene et d'ArcMap. Vous avez découvert comment créer et symboliser un jeu de données TIN pour représenter une surface 3D avec précision. Vous avez ajouté des lignes de rupture et des polygones pour représenter des entités de surface, telles que des voies ferrées et des valeurs d'altitude du MNT. Vous avez poursuivi l'analyse de la surface à l'aide d'une photographie aérienne que vous avez drapée en tant que couche de raster sur le TIN. Enfin, vous avez terminé l'exercice en réalisant une analyse de surface 3D sur le modèle TIN à l'aide des outils Interpoler une ligne et Créer un diagramme de profil d'ArcMap.

Vous savez désormais représenter une surface à l'aide d'un modèle TIN. Vous pouvez commencer à explorer d'autres fonctions de l'extension ArcGIS 3D Analyst. Dans le prochain exercice, vous apprendrez à créer et à utiliser des animations dans ArcGlobe.