TD Raster - Cours en Ligne

TD Raster DAA AGER 2001-2002
UFR dmos / département AGER
Institut National Agronomique Paris-Grignon
Conseil, astuce, info
A vous de jouer
Attention
ArcView Spatial Analyst : approche SIG raster
Spatial Analyst est un module optionnel d’analyse spatiale d’ArcView. Il
travail sur des données raster (grille = grid).
Les données sont dans h:\esri\esridata\analyst
Recopier ce répertoire dans votre répertoire de travail
I. Importation création et gestion des données raster dans le SIG
Charger l’extension Spatial Analyst :
Depuis la fenêtre projet (Fichier->Extension)
A. Lecture et importation de données Raster
Lecture de données au format ArcView GRID
Le répertoire mnt contient le MNT IGN de 50m de résolution de Mulhouse.
L’ouvrir sous ArcView comme un thème Grid.
info
SIG
mnt
pente
exposition
J-M Gilliot
Regarder la structure du répertoire. Les données
Grid sont stockées dans un sous répertoire (mnt)
et les informations concernants tous les Grids
présents dans le répertoire sont dans un répertoire
spécial au même niveau et de nom « info ».
Par exemple dans un répertoire SIG 3 grids ont été
calculés par Spatial Analyst : mnt, pente et
exposition, dans chaque répertoire où sont créés
des grids un sous répertoire du nom de info est
automatiquement ajouté. Ce répertoire info
contient la liste des grids présents dans le
répertoire SIG.
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Il ne faut jamais déplacer ou supprimer
« à la main » (explorateur) les Grids, mais en
utilisant le menu : Fichier -> Manage Grid
(depuis une vue) ou en les copiant par Thèmes > convert to grid
Par défaut Spatial Analyst place les grids
résultats que vous calculés dans le répertoire
temporaire de windows (c:\temp ici). Définissez le
répertoire de travail de Spatial Analyst dans un sous
répertoire
votre
répertoire
omas
(u:\etudiants\daa\analyst\temp), de cette façon les
grids seront créés dans votre répertoire. Ce répertoire
sera enregistré dans votre projet.
Importation d’un grid depuis un format image graphique
Copier
les
fichiers
mnt_grignon.bmp
et
son
fichier
de
géoréférencement.
L’ouvrir sous forme d’image et l’enregistrer sous forme de Grid par le Menu
Themes -> Convert to Grid.
Regarder les caractéristiques de ce thème (propriétés).
L’imporation de données altimétriques à partir d’un fichier graphique
(type bmp) limite la précision des données à 8 bits (0 -> 255). On ne peut
alors disposer que d’un dénivelé maximum dans le thème de 255m avec une
précision métrique. Il faudra donc souvent disposer de formats d’échanges
d’une précision supérieure à 8bits. Un format d’import / export qui est
souvent utilisé est le format binaire IEEE sur 32 bits, désigné sous ArcView
par « binaire »..
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Importation d’un grid depuis un format IEEE réel 32 bits
Importer le mnt de grignon à 75m de résolution au format IEEE réel sur 32
bits : mnt_ieee.flt, créer le fichier d’entête mnt_ieee.hdr (rechercher dans
l’aide en ligne sa structure : binary raster file). (Menu -> Fichier -> import
grid) point bas gauche : 563120,1120175 résolution 75m 160col X 146lig
Dans le menu Analysis ->
Properties
on peut fixer les
paramètres courant pour les grids
résultats calculés en particulier : le
champ couvert et la résolution des
cellules.
Ces paramètres sont pris en compte
par de nombreuses fonctions de
Spatial Analyst.
B. Changement de résolution d’un grid : interpolation
Partant du mnt_ieee à une résolution de 75m,
réaliser un nouveau mnt d’une résolution de 20m
qui sera identique à mnt_grignon.
Pour cela vous pouvez utiliser les propriétés de
calcul (Analysis->Properties) et un filtrage moyen
sur un voisinage 3x3 (neighborhood stat.).
C. Création de données grid par Interpolation de données ponctuelles
Création d’une couche raster par interpolation d’un semi de points.
Exemple Agriculture de précision parcelle USA
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Copier le fichier rendement.txt, le visualiser dans un éditeur de texte. Il
s’agit d’un fichier au format texte délimité, de point de rendement localisé par
GPS.
Dans un nouveau projet
Puis dans la fenêtre Vue (penser à mettre les unités de la vue en m) localiser
ce fichier qui n’a pas encore de graphique
associé, grâce à Ajouter un thème de
localisation.
On obtient une couverture d’un semi de points.
Créer une grille continue à partir de ces points, grâce à Menu -> Analysis ->
Interpolate surface (méthode spline, étendue comme le thème)
Ouvrir le thème echantillons_sols et réaliser une grille avec son champ soil_k
de la même façon.
Charger le grid correspondent : DEM (Digital Elevation Model) MNT de la
zone.
Enregistrer ce projet pour la suite des exercices.
D. Création de données grids à partie d’une couverture de
polygones vecteur : rasterisation
Ouvrir le thème polygonal Corine Land Cover : corineLI des Yvelines qui
est en Lambert I local.
ArcView ne peut pas croiser
directement
des
données
vecteur avec des données
rasters.
On
aura
alors
souvent
besoin
de
transformer des couvertures
vecteurs en raster pour
réaliser des combinaisons
entre ces couches.
Ce passage vecteur -> raster s’appelle la rastérisation.
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Depuis la vue, le menu Themes -> Convert to grid réalise cette conversion.
On choisit le champ couvert par le grid résultat (comme le vecteur corine) et
la résolution de la cellule élémentaire du grid, 20m par exemple (comme le
mnt de grignon).
Le grid créé est une matrice.
Chaque cellule de la matrice
contient une et une seule valeur.
On choisit un champ de la
couverture vecteur (corine) initiale
comme valeurs pour les cellules,
ici le champ occupation du sol
(Clc3).
Par conséquent une couche raster ne contient qu’une information
sémantique (qui de plus est numérique). N champs numériques seront donc
représentés par N couches différentes en raster.
E. Etat et type des grids
Certains grids générés automatiquement par Spatial sont créés dans un état
dit temporaire (Thèmes -> Propriètés). On peut alors en faire une copie
permanente par Thèmes -> convertire en grid. On est pas garantie de la
préservation
des
grids
temporaire si
on veut le
conserver
il
faut
le
« valider » en
grid
permanent. Il
y a deux type
de grids dans
Spatial
réel
ou entier.
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II . Affichage des grids
Utiliser le MNT de mulhouse (grid mnt)
Editer la légende pour en régler l’affichage.
Rajouter une seconde fois le même thème grid
mais cette fois, comme thème de format « image »
Editer et explorer l’éditeur de légende des grids
ainsi que
dans les 2 cas.
Tester les différentes palettes de couleur
En particulier
Elevation#1 et
Elevation #2
Qui sont étudiées pour
altitudes.
l’affichage
des
Calculer un thème ombrage à partir du thème MNT par Menu -> Analysis ->
compute hillshade
Dans l’éditeur de légende du thème Grid
utiliser le bouton avancé
En bas à gauche de la boîte de dialogue
et fixer le thème d’ombrage comme thème
d’intensité.
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III. Sélections / requêtes sur les Grids
Charger le MNT de grignon des exercices précédents.
permet de tester visuellement les cellules répondant qu critère
Menu-> Analysis -> Map Query est la sélction du mode raster pour les grids.
Charger le Grid occupation du sol de Corine Land Cover, puis rouvrir
l’éditeur de requêtes.
Que constatez vous dans la colonne couches ? (combien de couches peuvent
être combinées dans l’analyse / comparer au mode vecteur).
Quel est la forme du résultat de la requête ?
Quel type de sélection cela permet de réaliser ?
Comparer la sélection dans une couche vecteur utilisant plusieurs
champs avec la sélection en mode raster sur plusieurs couches.
Sélectionner les zones de plus de 100m d’altitude et en culture.
IV. Création d’un Grid classé
A l’aide de Analysis -> Reclassify : réaliser 3 classes d’altitude <100m
entre 100m et 150m et >150m, codées respectivement 1,2 et 3.
Un niveau grid est créé ne contenant plus que des 1 ou 2 ou 3.
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V. Croisement de couches rasters
Le croisement de couches est notablement différent du mode vecteur. En
effet en raster il n’y a pas de polygone mais une grille de valeurs
représentant le thème (occupation du sol par ex). Croiser deux thèmes
rasters va alors revenir à combiner de manière arithmétique et logique les
valeurs des deux thèmes cellule à cellule. Ceci est réalisé grace à Menu ->
Analysis -> Map calculation
Il faut alors trouver un codage arithmétique permettant de représenter de
manière unique toutes les modalités de valeur du croisement. L’étape de
classification du point précédent est souvent nécessaire pour faciliter ce
codage.
Croiser vos classes d’altitude avec les occupations du sol Corine
Land Cover, trouver un codage.
VI. Vectorisation d’un thème raster
Très souvent le résultat final d’une analyse raster sous Spatial Analyst va
être intégré sous forme de couverture de polygones (vecteur) au SIG, car plus
facile à manipuler.
Sélectionner le thème raster à vectoriser, puis à l’aide du menu Theme ->
Convertir en fichier de forme créer une couverture de polygones.
Vectoriser votre croisement du point 5
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VII. Analyses statistiques corrélations spatiales
Dans le projet agriculture de précision, analyser les relations entre les
rendement et l’exposition (calculer aspect) ou le taux de K
dans les sols, grâce aux fonctions :
Summarize zones et
histogram by zones (cf aide).
VIII. Calculs de valeurs morphologiques dérivées d’un MNT
Sur le MNT de Grignon ou de Mulhouse
Dans le menu Analysis vous calculerez :
Slope : la pente
Aspect : l’exposition
Hillshade : un ombrage
Contours : courbes de niveau
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IX. Tracé un profil d’altitude : transect
Charger l’extension « stacked profile »
A l’aide de l’outil
vue
tracer un transect dans la
Retourner sur la fenêtre projet et
créer une mise en page.
A l’aide de l’outil
tracer un
cadre sur la page affichée dans la
mise en page le profil se trace alors
automatiquement.
X. Fonctions d’analyse hydrologique
Charger l’extension « hydrologic modeling »
Sur le dem de l’agriculture de précision ou celui de mulhouse:
Activer le thème dem puis Menu -> Hydro -> Fill
Cette fonction permet de « combler » les minima locaux qui bloquent
certains traitements.
A partir du dem corrigé (fill) calculer la direction potentielle
d’écoulement en chaque point par Menu -> Hydro -> Flow direction
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A partir du flow direction calculer les zones d’accumulation du mnt :
Menu -> Hydro -> Flow Accumulation
A l’aide de l’éditeur de légende créer 2 classes pour le thème accumulation et
faire varier la borne entre les 2 classes.
Regarder les modifications de l’étendue des talwegs et l’impact sur leur
exactitude.
Définir les arguments de Menu -> Hydro -> Properties
Calculer le Watershed pour déterminer les bassins versants.
D’autres fonctions ne sont accessibles que depuis le langage Avenue :
Fonctions hydrologiques, fonctions morphologiques, etc …
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