Comment passer vos données de la 2D à la 3D pour exploiter pleinement ArcGis Pro 1.0? 3 – Vos rasters 2D vers 2,5D (surfaces fonctionnelles)

Le terme trois dimensions (3D) est souvent galvaudé, car de nombreuses applications aujourd’hui stockent et affichent des données en deux dimensions et demie (2.5D) : les surfaces fonctionnelles. Une surface fonctionnelle est continue, et toutes les localisations sur la surface ne peuvent avoir qu’une valeur d’altitude, ou z, par coordonnée x,y. Les véritables surfaces 3D sont quelquefois désignées sous le terme de surfaces de modèle solides et ArcGIS les gère à l’aide d’entités multipatch. Par opposition à une surface fonctionnelle qui présente une continuité de surface, on trouve des surfaces de modèle solides capables de modéliser et de stocker des valeurs en 3D ou il y a plusieurs valeurs z par coordonnée x,y.
ArcGis traite les surfaces raster, TIN, de jeux de données de MNT et LAS comme des surfaces fonctionnelles. Les surfaces fonctionnelles peuvent stocker une valeur z unique, et non pas plusieurs valeurs z, pour un emplacement x,y donné. L’exemple probablement le plus répandu de surface fonctionnelle correspond aux surfaces terrestres représentant la surface de la terre. D’autres exemples de surfaces fonctionnelles terrestres incluent les données d’isobathes, les profondeurs de nappes phréatiques et les strates géologiques individuelles. Les surfaces fonctionnelles permettent également de représenter des surfaces statistiques décrivant des données climatiques et démographiques, la concentration de ressources et d’autres données biologiques.
Un autre type de donnée très répandue est la photographie aérienne ou satellitaire. Nous allons prendre comme exemple une couverture orthophotographique.

Avant de voir comment passer cette image de 2D en plus de 2D (2,5 ou 3) il faut rappeler comment sont stockées les données XY pour les rasters. Les SIG stockent les coordonnées de chaque point composant une entité vectorielle (points, lignes, polygones). Pour une ligne, le SIG aura les XYZ de chaque point la composant. Par contre, pour un fichier de type raster, composé de pixels et couvrant toujours la totalité de la surface, il est impossible de stocker les coordonnées XYZ de chaque pixel composant l’image. Sans rentrer dans les détails des différents systèmes de géoréférencement d’un raster, le plus simple et ancien consiste à stocker les coordonnées(X et Y) du coin haut gauche de l’image, puis de la taille en X et de la taille en Y des pixels. Avec ces 4 valeurs il est possible de dessiner l’image et de la superposer aux autres couches de données.
Comme chaque pixel n’a pas de coordonnées XY propres, il est impossible de leur adjoindre une coordonnée Z.
Alors, comment faire pour voir notre photo aérienne en 3 dimensions?
On va lui affecter une surface de référence, une surface fonctionnelle dans laquelle la valeur du pixel sera le Z souhaité. Cette surface sera généralement un Modèle numérique de terrain (MNT). Puis on dira à ArcGis que l’on souhaite qu’il drape notre photo aérienne sur cette couche de référence.
Concrètement, dans ArcScene on charge la photo aérienne, puis dans la fenêtre de propriétés de la couche, dans l’onglet « Hauteurs de base » cochez l’option « Flottant sur une surface personnalisée » et naviguez pour indiquer votre couche de référence (MNT).

La photo apparaît alors drapée sur le MNT. Pour ne pas avoir a refaire cette opération chaque foius que vous voulez afficher votre photo aérienne, il suffit de sauvegarder la couche dans un fichier de couche (.lyr), en cliquant avec le bouton droit de la souris sur la couche puis « sauver comme fichier de couche ».
Quand vous chargerez cette couche dans ArcScene elle apparaîtra directement en 3D (plus exactement en 2,5D).

Comment passer vos données de la 2D à la 3D pour exploiter pleinement ArcGis Pro 1.0? 1 – Avec Interpoler une forme

L’apport le pus intéressant d’ArcGis Pro 1.0 c’est, incontestablement, la possibilité de travailler avec deux fenêtres liées, l’une affichant les données en 2D telles que vous avez l’habitude dans ArcMap, l’autre affichant la même emprise mais en 3D.
Mais le problème c’est que jusqu’à présent, sauf rares exceptions, vous n’avez jamais créé des couches 3D. Toutes vos données, ou presque n’ont que des X,Y. Normal, puisque le Z n’apportait que du travail supplémentaire!
Au fait, ce n’est pas si compliqué de résoudre ce problème. Tout ce qu’il vous faut c’est une couche de référence pour le fameux Z. En termes plus techniques, en général, un MNT (modèle numérique de terrain). Cette couche va vous permettre de créer les données Z de vos autres couches, en suivant les pas décrits ci-après. On va pas s’attarder ici sur comment choisir la couche de référence Z, mais cela implique une réflexion aussi poussée que celle que vous avez eue (ou que vous devriez avoir eue!) lors du choix de votre référentiel X,Y.
Dans l’exemple suivant nous utilisons comme référence le modèle numérique de terrain avec un pas de 90m dérivé de l’USGS/NASA SRTM (http://srtm.csi.cgiar.org) qui est gratuit et téléchargeables directement. Les images correspondent à la visualisation 3D sous ArcScene.
modèle 3d de terrain
La couche 2D que nous avons choisi c’est la couche de cours d’eau du SANDRE (http://www.sandre.eaufrance.fr) pour la Bretagne. C’est une couche au format shape avec des données linéaires X,Y.

L’ensemble des cours d’eau apparaît « à plat » car il n’y a pas d’information Z. Sous ArcScene vous pouvez demander à les « draper » sur les données 3D, mais cette opération n’agît que sur l’affichage.
Pour convertir la couche X,Y en X,Y,Z vous disposez de la commande « Interpoler une forme » (Interpolate shape dans la version anglaise) dans la boîte à outils 3DAnalyst.

Vous avez trois couches à renseigner:

  • la couche de référence 3D, ici le DEM de la Bretagne
  • la couche 2D à passer en 3D, ici les cours d’eau du SANDRE
  • la couche Y,Y,Z en sortie, une nouvelle couche qui sera créé par la commande et qui contiendra le même type d’entités (ici des lignes) mais en ayant ajouté les Z calculés par interpolation de la couche de référence 3D.
  • Le résultat est une couche qui, quand elle est affichée en 3D (ici ArcScene) n’a plus besoin de drapage car elle contient elle-même les informations verticales.