ArcView Spatial Analyst : approche SIG raster

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1 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. SIG info mnt pente exposition 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. J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 1 / 11

2 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».. J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 2 / 11

3 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 : , 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 J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 3 / 11

4 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. Ce passage vecteur -> raster s appelle la rastérisation. 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. J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 4 / 11

5 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. J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 5 / 11

6 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 l affichage des altitudes. 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. J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 6 / 11

7 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. J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 7 / 11

8 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 J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 8 / 11

9 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 J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 9 / 11

10 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 J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 10 / 11

11 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 J-M Gilliot gilliot@grignon.inra.fr 11 / 11