Init arcgis juillet06

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Init arcgis juillet06

  1. 1. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 1Module Géomatique – Faculté des Sciences d’Orsay Soudani Kamel (Dernière modification : Juillet2006)Soudani KamelMaître de ConférencesLaboratoire Ecologie Systématique et EvolutionDépartement Ecophysiologie VégétaleEquipe Bilan carboné et fonctionnement des EcosystèmesUMR 8079 CNRS-Université Paris-Sud XIUniversité Paris-Sud XI, Bat. 362,91405 Orsay Cedex, France.http://www.ese.u-psud.frModule Géomatique – 2005/2006 – Université d’OrsayResponsable du moduleSoudani KamelKamel.soudani@ese.u-psud.frInitiation aux Systèmes d’Informations Géographiques sous ARCGIS 9ESRI- Environmental Systems Research Institute)Note : Ce document n’est pas une revue détaillée de toutes les potentialités offertes par le logicielArcGIS mais permet seulement d’acquérir les connaissances de base permettant de l’utiliser pourcréer, gérer, manipuler et analyser les bases de données géographiques.I. RAPPELMODES DE REPRESENTATION DES DONNEES SPATIALESOn peut distinguer deux modes de représentation de l’espace ou d’une variable georéférencée : lemode vecteur et le mode raster. Le mode VECTEURL’espace est représenté par des entités de type points (coordonnées X, Y), des lignes constituées desegments liant des points (X,Y) et des polygones constitués de lignes délimitant un espace. Lescoordonnées (X,Y) peuvent correspondre aux latitudes et longitudes (sans projection) ou à descoordonnées cartésiennes (référentiel Lambert rattaché au système de projection conforme conique –Conformal Conic).Les données à références spatiales en mode vecteur sont stockées dans des formats tels que DWGd’AutoCAD, DXF, MIF/MID de MapInfo, DLG de USGS du Geological Survey, Shape file de ArcView etArcGIS. Il est important de bien garder à l’esprit que ces formats sont le plus souvent accompagnéspar d’autres fichiers contenant des tables d’attributs et le système de coordonnées.Considérons le cas du format Shape File, utilisé par ArcView ou ArcGIS : pour ce format, lesinformations sont stockées dans trois différents fichiers : un fichier SHP contenant les vecteurs et doncla géométrie (polygones, lignes, points), un fichier DBF contenant la base de données correspondantaux attributs des vecteurs (fichier DBase DBF – lisible sous Excel de Microsoft) et un fichier index(SHX) de la géométrie des objets.
  2. 2. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 2 Le mode RASTERDans le mode RASTER, l’espace est divisé en unités spatiales élémentaires. Cette unité spatialeélémentaire est appelée pixel (Picture element). La taille en unités de distance de ce pixel définit larésolution spatiale de l’image.Un fichier RASTER peut être constitué d’un ou plusieurs plans. Une image couleur en mode RVB(Rouge, Vert, Bleu) contient trois plans de couleurs. En 8 bits, chaque plan de couleur correspond àdes teintes variant de 0 à 255. 0 étant du noir et 255 est la couleur pure. La combinaison de troisvaleurs 0 pour chaque plan produit une teinte noire. Au contraire, une teinte blanche est produite parcombinaison de trois valeurs identiques de 255 pour les trois plans rouge, vert et blanc. Les imagessatellites peuvent contenir de nombreux plans. Chaque plan image correspond à une bande spectraleprécise, cest-à-dire à une longueur d’onde dans lequel l’image a été acquise. Les images suivantes dela forêt de Haguenau (juillet 1998) ont été acquises à différentes longueurs d’onde avec unerésolution au sol de 2 m à l’aide du radiomètre Push broom, embarqué sur l’avion ARAT (Avion deRecherche Atmosphérique et de Télédétection) du CNES (Soudani et Breda.,2002)).Image aéroportée ARAT capteur Image aéroportée ARAT capteurpush broom canal vert 500-590 nm. push broom canal rouge 610-680 nmImage aéroportée ARAT capteur Image composition colorée RVBpush broom canal proche infrarouge canal 3 Rouge, canal 2 Vert, canal 1 Bleu(790-890 nm)Les données de type images issues de la télédétection sont stockées dans des fichiers binaires. Selonles séquences d’octets dans le fichier binaire, on distingue principalement trois types de stockage :BSQ, BIP et BIL.
  3. 3. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 3 BSQ (Band Sequential): il s’agit de la forme la plus simple. Pour chaque bande spectrale ouplan de couleur ( R, V, B), chaque ligne est suivie par la ligne suivante dans la même bande spectraleou plan de couleur. Ce format offre un accès facile aux coordonnées spatiales (X, Y). BIP (Band Interleaved by Pixel): l’image est stockée sous forme d’une succession de valeurspixel par pixel. Chaque pixel dans une bande est suivi par le même pixel dans les autres bandes. Ceformat permet l’accès optimal à l’information spectrale Z du pixel. BIL (Band Interleaved by Line): l’image est stockée sous forme de succession de pixels de lamême ligne dans chacune des bandes. Le format BIL permet d’obtenir un compromis entre les deuxprécédents formats.En photographie numérique, les fichiers images sont parfois appelés fichiers bitmaps et comme lenom l’indique, il s’agit d’une succession de bits. Différents formats existent : BMP, GIF, JPEG, TIFF,etc. L’information contenue dans ce type de fichier correspond à un niveau de couleur sans aucuneréférence spatiale.Les fichiers raster utilisés dans des applications SIG et de télédétection ne contiennent pas un niveaude couleur mais des informations quantitatives mesurées : rayonnement réfléchi ou un signal radarrétrodiffusé pour les images issues de la télédétection passive et radar, la profondeur de la nappephréatique pour les cartes piézométriques, l’altitude pour les cartes topographiques. Selon leslogiciels, les références spatiales sont soient enregistrées dans les entêtes de l’image ( *.img de ErdasImagine, DEM) soit dans un fichier séparé (le fichier *.hdr Header pour ENVI). Le fichier DEM (DigitalElevation Model) est l’un des formats les plus connus pour le transfert de données d’altitudes.II. INITIATION AUX SIG SOUS ARCGISArcGIS est l’un des Systèmes d’Informations Géographiques (SIG) les plus utilisés. Ce logiciel offre denombreuses potentialités pour la manipulation, la gestion, l’analyse et l’édition des données spatiales.Différentes couches d’informations spatiales peuvent être manipulées offrant la possibilité d’analyserune ou plusieurs couches sous le contrôle des autres. Le seul lien entre ces différentes couches est lelien spatial, cest-à-dire, l’appartenance au même espace géographique et ayant le même système decoordonnées.Les différentes couches d’informations sont descriptives d’un espace géographique terrestredéterminé. Elles peuvent correspondre à des documents cartographiques représentant des objetsthématiques géographiquement identifiés (carte de type IGN, photographies aériennes, imagessatellitaires, etc.) ou issus des analyses et des procédures de spatialisation (carte de la teneur en eaudu sol, carte topographique, carte de la hauteur des arbres dans un peuplement forestier, etc.).Le logiciel ArcGIS 8.2 comprend quatre applications principales : ArcCatalog ArcMap ArcToolbox ArcReaderArCatalog : est un explorateur de données tabulaires et cartographiques offrant des outils de gestionet d’organisation analogues à ceux offerts par les systèmes d’exploitation comme WINDOWS ou DOS(copier, renommer, effacer, créer des icônes, etc.). Il est vivement conseillé d’utiliser ArcCatalog poureffacer les fichiers car ces fichiers sont accompagnés d’autres fichiers que l’explorateur de Windows,s’il est utilisé, ne permet pas de les effacer automatiquement. ArcCatolog permet aussi de visualiserles données tabulaires et des couches géographiques ainsi qu’une exploration des différents thèmesqui les constituent.
  4. 4. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 4ArcMap : ArcMap est l’application fondamentale du logiciel ArcGIS. Elle contient une boîte à outils,organisés sous forme de modules indépendants (extensions), permettant de gérer, manipuler,analyser et éditer les différentes couches d’informations de la base de données. ArcMap estl’équivalent de l’ancienne version d’ArcView.ArcToolbox : est une boîte à outils permettant d’effectuer des conversions et de transferts de formatet aussi de projection.ArcReader : est une application gratuite permettant d’échanger des cartes publiées entre différentsutilisateurs.II.1 INITIATION A ARCCATALOG :STRUCTURE GENERALE D’UNE BASE DE DONNEES SIGDans ce qui suit, une base de données propriété de l’Office National des Forêts deFontainebleau est utilisée afin de comprendre la structure générale d’une base dedonnées SIG. Cette base est utilisée seulement dans un but pédagogique. Elle ne peutpas être fournie et ne doit faire l’objet d’aucune copie.Il est souhaitable de créer un répertoire projet ayant une structure hiérarchique : un répertoire parent(racine) et des sous-répertoires : 1. Pour les données sources tabulaires (campagnes de mesures sous forme de tableaux, fichiers texte, etc.) 2. Pour les données sources cartographiques (cartes IGN, images satellitaires, photographies aériennes, etc.). 3. Pour les données SIG proprement dit: 3.1 Un répertoire contenant la base de données 3.2 Un répertoire contenant les résultats d’analyse 3.3 Un répertoire de sauvegarde de fichiers d’origine ou d’étapes Exemple de base de données SIG :Depuis de nombreuses années, la Forêt de Fontainebleau fait l’objet de nombreux travaux derecherches ayant pour principaux objectifs la compréhension et la modélisation des processusd’échanges de masse et d’énergie, particulièrement de flux couplés d’eau et de carbone, dans lesystème sol – végétation – atmosphère. Une base de données SIG sous ArcGIS de la forêt deFontainebleau a été créée. Il est à noter que cette base de données est une propriété du LaboratoireEcophysiologie Végétale (LEV), Unité Ecologie, Systématique et Evolution (ESE) UMR 8079 (CNRS –Univ. Paris XI) - Université Paris-sud, Bât. 362, 91405 Orsay. La base de données relative auxpeuplements forestiers est la propriété de l’Office National des Forêts.Cette base de données contient, entre autres : - Le parcellaire forestier ainsi que les attributs relatifs à chaque parcelle (format shape file). - Une image SPOT acquise en juillet 1994 (format bil) : EX_SPOT_100794_GEOCOR_ARC.BILLancement de ArcCatalog
  5. 5. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 5 Démarrer / Programmes / ArcGis / ArcCatalogArcCatalog est analogue à l’explorateur de Windows. La fenêtre de gauche contient les répertoires etla fenêtre de droite sert à la visualisation de données tabulaires et cartographiques dans cesrépertoires.Allez dans le répertoire approprié pour explorer les données.Exploration du contenu du fichier en format shape file : POLY_PEUPLEME NT - Mode vecteur En cliquant sur le fichier POLY_PEUPLEME NT, l’écran de droite offre trois modes d’affichage ducontenu de ce fichier : Mode contents : Affichage du nom et du type Mode Preview : l’affichage concernera soit les polygones relatifs aux parcelles forestières(données cartographiques) ou la table des attributs relatifs à chaque polygone (données tabulaires)selon l’option choisie en bas de la fenêtre de visualisation : Mode Metadata : ce type de visualisation fait référence à la structure des fichiersmetadata. Un fichier metadata est un fichier contenant des informations complètes d’une applicationou d’un autre fichier. Sous ArcCatalog, le mode Metadata permet d’afficher une description spatiale(limites géographiques) et des attributs du fichier.
  6. 6. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 6Exploration du contenu d’un fichier image : EX_SPOT_100794_GEOCOR_ARC En cliquant sur l’image EX_SPOT_100794_GEOCOR_ARCComme pour le fichier shape file, l’affichage de l’image peut se réaliser selon deux options : spatialeou tabulaire (options geography et table, respectivement)La barre d’outils permet d’effectuer certaines opérationstout en restant dans ArcCatalog. Par ordre,de gauche à droite : Zoomer + et dezoomer -, se déplacersur une couche pour afficher une portion, revenir à l’affichage initial de la carte (tout à l’écran),identifier les données tabulaires rattachées d’un polygone quelconque, créer un icône d’une couche.Pour info
  7. 7. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 7 Create a Thumbnail image : Afficher une couche sous forme d’icôneLa figure de gauche affiche le contenu de la bande 2 en mode d’affichage standard d’ArcCatalog. Afinde créer un icône de ce fichier : Activer l’option Preview pour visualiser l’image entière Utiliserl’outil zoom + et en maintenant le bouton droit de la souris enfoncé, encadrer la partie de l’image quiconstituera l’icône Cliquer sur . En revenant à l’explorateur de ArcCatalog et en activant lemode contents, la bande 2 sera affichée comme indiquée par la figure de droite.Toute donnée cartographique peut être affichée en mode icône permettant ainsi une meilleure gestionde la base de données. En effet, le nombre de couches cartographiques peut devenir énorme et lagestion de plus en plus difficile. Identify Tool En activant l’outil i (Identify) et en cliquant sur un polygone de la couche, les attributs, tirés dela table des attributs (DBF), relatifs à ce polygone sont affichés. A l’aide du même outil, on accède à lavaleur d’un pixel de l’image ou d’un autre fichier raster.
  8. 8. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 8ArcCatalog offre aussi de nombreux outils permettant d’explorer les données tabulaires :Afficher la base de données tabulaire (mode Table dans l’onglet Preview) A l’aide de la souris, cliquez sur l’intitulé de la colonne (champ ou field sous ArcGIS) à explorer. A l’aide du bouton droit de la souris, Choisissez l’option statisticsUn histogramme de fréquences relatives ainsi que les statistiques descriptives (taille, minimum,maximum, somme, moyenne et écart type) de l’attribut sélectionné sont affichés. Dans la mêmefenêtre, il est possible d’afficher les distributions de fréquences des autres attributs en choisissantl’attribut considéré à l’aide du menu déroulant Field - Area.
  9. 9. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 9Le bouton Options du bas de la fenêtre de visualisation des données tabulaires, offre certains outilsde gestion : Chercher une valeur ou un nom pris par un attribut sélectionné ;ajouter une nouvelle colonne, mise à jour périodiquement de la table (plusieurs utilisateurs éditant lamême table), exporter une colonne ou toute la table dans un autre fichier DBase (DBF).Revenons à l’explorateur de ArcCatalog : En cliquant sur le bouton droit de la souris au niveau du fichier à explorer, une boîte à outilsapparaît : Outre les outils standards de gestion (copy, delete), ArcCatalog permet de créer des nouvelles couches d’informations (create layer), d’exporter les fichiers sous d’autres formats (TIFF, Shape file, AGF, etc.). Build Pyramids et calculate Statistics sont deux outils actifs pour les fichiers Raster et permettent de réduire le temps et d’améliorer la qualité de l’affichage (mode preview – geography). Properties permet d’accéder à certaines informations relatives au fichier exploré. Avec le bouton properties, on a l’accès aux informations générales et celles relatives à laréférence spatiale de cette image est assuré en cliquant sur la l’option Spatial Reference.
  10. 10. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 10Seules les coordonnées du coin haut gauche ( X = 609552.00 ;Y = 1100914.00) et du coin bas droit(X = 644392.00 ;Y = 1061014.00) sont affichées.Le système de projection est indéfini et qu’il faut donc définir. Le bouton Edit permet de l’éditer. Denombreuses options sont disponibles. Ce point est abordé plus loin.
  11. 11. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 11TRAVAUX PRATIQUES : Construction d’une base de données relative à l’occupation du solObjectifs : Apprendre à utiliser le logiciel ArcGIS d’ESRI Comprendre les principes de fonctionnement d’un SIG et la démarche générale à adopter pour la construction d’une base de données géographiques Par l’exemple, créer une base de données SIG pour des applications écologiquesLe plan du TD est le suivant :1. Exploration des données disponibles sous ArcCatalog2. Création de différentes couches sous ArcMap 2.1 Ajout des couches sous ArcMap 2.2 Rectification et Géoréférencement des couches sous ArcMap 2.2.1 Rectification - A partir d’un fichier GCP (Ground Control Points) - A partir d’une image de référence 2.2.2 Géoréférencement - Création d’un Système de coordonnées sous ArcMap3. Création d’une couche vecteur sous ArcMap : Carte d’occupation du sol 3.1 Digitalisation des limites (polygones) des différentes entités d’occupation du sol 3.2 Construction de la base de données tabulaires4. Mise en page et création d’une carte pour impression
  12. 12. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 12 1. EXPLORATION DES DONNEES DISPONIBLES SOUS ARCCATALOG Démarrer / Programmes / ArcGis / ArcCatalog Dans le répertoire contenant les données : cliquez sur l’image Orsay_1999.bmp En mode : l’écran de droite affiche les troisbandes : rouge, vert et bleu dans l’image Orsay_1999.bmp Cliquez sur le mode , la boîte de dialogue suivantes’affiche :Appuyer sur l’option OK pour construire un fichier de taille réduite facilitant l’affichage de l’image :
  13. 13. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 13Après avoir valider l’option Build Pyramids (OK), la fenêtre suivante s’affiche :En validant l’option Build Pyramids, ArcCatalog a crée deux autres fichiers associés à l’imageOrsay_1999.bmp. A l’aide de l’explorateur de windows, vérifiez l’existence de ces deux fichiers :Le fichier *.aux (auxiliary) contient des statistiques, projection et autres informations relatives àl’image. Le fichier rrd (reduced resolution dataset) est identique à l’image d’origine mais ayant unetaille d’approximativement 8% de la taille de cette image (non compressée).Revenons à ArcCatalog :En mode de l’écran de droite, cliquez sur le signe +(fenêtre d’exploration) pour afficher le contenu de l’image Orsay_1999.bmp L’écran de droite affiche les informations suivantes : Nom et le mode du fichier ( Raster)
  14. 14. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 14En mode , l’écran de droite affiche seulement la bande 1en niveau de gris, alors que l’image Orsay_1999.bmp est une image couleur. A l’aide du bouton droit de la souris, cliquez sur le fichier Orsay_1999.bmp puis sur l’optionProperties: En activant l’option spatial reference :Ces deux fenêtres indiquent que l’image Orsay_1999.bmp n’est pas rattachée à un système decoordonnées. Le bouton Edit permet d’offrir à l’utilisateur de construire un système de coordonnées àcette image. Ce point sera abordé plus loin.
  15. 15. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 15Important : Une base de données SIG est complexe. Les différentes couches sont souvent liéesentre elles et à la base de données tabulaires. Souvent, la modification d’un fichier génère desmodifications de tous les autres fichiers qui lui sont liés et le retour en arrière est souvent difficile. Ilest important de créer un répertoire de sauvegarde qui contiendra les fichiers sources (d’origine) oudes fichiers d’étapes. Les travaux de sauvegarde doivent se faire à l’aide d’ArcCatalog. Sous ArcCatalog : Créer un sous répertoire de sauvegarde de données : nommezSAUVEGARDE ce sous-répertoire. Utilisez ensuite le bouton droit de la souris et l’option copy pour copier un à un les trois fichiers (deux fichiers images et le fichier texte) et les coller (option paste) dans le répertoire sauvegarde. Utilisez ensuite l’explorateur de Windows pour voir le contenu du répertoire sauvegarde : En plus des trois fichiers d’origine, ArcCatalog copie automatiquement tous les autres fichiers attachés à ces fichiers. Pour cette raison, il est toujours conseillé d’utiliser ArcCatalog pour la gestion de la base de données. 2. CREATION DES DIFFERENTES COUCHES SOUS ARCMAP2.1 Ajout des couches sous ArcMap Démarrer  Programmes ArcGIS ArcMapAu démarrage, l’application ArcMap offre trois possibilités : 1. Créer une nouvelle carte (New empty map)
  16. 16. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 16 2. Un modèle de carte (A template) : ArcGIS propose de nombreux modèles de cartes. L’intérêt de ces modèles est de réaliser rapidement une carte ou de permettre à l’utilisateur d’utiliser son propre modèle de carte préalablement établi afin que toutes les cartes produites possèdent des apparences identiques. 3. Une carte existante (An existing map)Sous ArcMap, on distingue une structure hiérarchique d’organisation de plans d’informationscartographiques qui est la suivante : Map – Frame – LayersPour Info : Le terme carte (map) est à considérer comme étant une superposition de couchesd’informations (Layers). Par exemple, une carte d’occupation du sol peut être issue d’unesuperposition de plusieurs couches : une couche ne contenant que des forêts, une couche necontenant que des surfaces d’eau libre, une couche ne contenant que des surfaces bâties, une couchecontenant le réseau routier et les chemins et une couche contenant les surfaces agricoles. On peutadmettre que la dernière couche est plus variable d’une année à une autre. Les autres couchespeuvent être considérées comme des thèmes relativement stables dans le temps. Ces différentescouches sont appelées Layers sous ArcGIS. Un ensemble de couches peuvent appartenir au mêmecadre (Frame). Un ensemble de couches peut être enregistré dans un fichier map ayant l’extensionmxd. Une couche peut être enregistrée indépendamment des autres couches dans un fichier layerayant l’extension lyr.Dans la suite de ce document, on désignera par le terme carte (Map) une superposition de coucheset par plan une couche représentant un thème bien déterminé. Choisissez l’option : an empty projectLes photographies aériennes constituent une source d’informations d’un grand intérêt pour laconstruction d’une base de données géographiques.Aller dans le menu Tools – Customize et cocher les cases suivantes :3D Analyst, Georeferencing, Spatial Analyst, Tools, Editor, SpatialAdjustment.
  17. 17. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 17Ajouter une couche au projet : Menu principal FILE  Add data choisir l’image Orsay_1999.bmpUn message d’avertissement (et non d’erreur) affiche qu’une ou plusieurs couches ne contiennentpas de système de projection.Validez en appuyant sur la touche OK
  18. 18. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 18 Dans la fenêtre de gauche, l’image Orsay_1999.bmp est contenue dans une frame layers : L’image Orsay_1999.bmp est une image couleur RVB. Les trois couches Rouge, Vert et Bleu sont affichées. Tous les fichiers ajoutés seront rattachés à la frame Layers.Enregistrer une carte : Dans le menu principal FILE, enregistrez la carte par Save as – utilisez pour créer unnouveau répertoire portant le nom MAPS et donner le nom Orsay.mxd à la nouvelle carte crééeLes différentes couches de la zone d’exploration sont groupées sous un nom (par défaut) :Layers. Ils’agit de la frame qui regroupe toutes les couches occupant le même espace géographique (mêmeréférentiel). ArcMap offre la possibilité d’avoir de nombreuses frames dans la même vue. Si deux ouplusieurs frames appartiennent à la même vue, l’écran de visualisation n’affichera que la frame active.Mise en forme : Propriétés de la frame En cliquant à l’aide du bouton droit de la souris sur le nom de la frame (du nom layers dansnotre exemple), un menu s’affiche. Ce menu offre des outils de gestion de frames : Activate : permet d’activer une frame désactivée Properties : permet de gérer les propriétés de la frame active : - Changer le nom et ajouter une description de la frame - Définir le système de coordonnées, le système d’unités, ect. - Superposer une grille de géoréférencement - …… Dans la fenêtre : Data Frame Properties  menu General - remplacer Layers
  19. 19. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 19 Name par : Campus Orsay Description : Occupation du sol. Units : Unknown unitsValidez ensuite en appuyant sur Appliquer de la même fenêtre : le nom de la frame Layers estremplacé par le nouveau nom. Propriétés de la coucheL’activation (affichage de la couche) ou la désactivation s’effectue en cliquant sur le carré situé audébut de chaque couche : Utilisez le bouton droit de la souris pour afficher les propriétés de la couche puis choisissezl’option Source:La fenêtre fournit des informations sur les trois bandes de l’image : nombre de lignes et de colonnesainsi que d’autres informations (type, codage, etc.). Remarquons que la taille du pixel X cell size et Ycell size (le pixel étant carré) est de 11808.00 dans un système d’unités inconnu. Il s’agit de valeursarbitraires qu’ArcGIS attribue aux images sans systèmes de coordonnées. Dans la même fenêtre :Layer properties validez l’option Symbology :
  20. 20. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 20Cette fenêtre permet d’afficher une bande (plan de couleur dans notre exemple) ou une superpositionde deux ou de trois bandes. Notons que les images de télédétection peuvent contenir quelquescentaines de bandes. Chaque bande correspond à une longueur d’onde précise dans laquelle l’image aété acquise. Cette fenêtre est d’une grande utilité lorsqu’il s’agit d’analyser ce type d’images.Dans la zone Stretch (Etirement) : l’option none indique qu’une aucune amélioration de contrasten’a été entreprise.ArcGIS offre plusieurs possibilités d’ajustement de l’histogramme pour améliorer la qualité visuelle del’image : personnalisé, en utilisant les écarts-types, par equalization (égalisation) de l’histogramme etajustement min-max. Brièvement, l’ajustement de l’histogramme d’une image consiste à utiliser lesdonnées brutes comme entrées à une transformation mathématique permettant d’améliorer la qualitévisuelle de l’image.Dans la zone Stretch : sélectionner l’option Standard deviations comme méthode d’étirement del’histogramme avec n = 2 (2 écarts – types) : En cliquant sur le , l’histogramme de chaque bande s’affiche. En noir, figure la distribution des fréquences (brutes) : en abscisse le niveau de gris et en ordonnée le nombre de pixels ayant ce niveau de gris. En rouge, le niveau histogramme (plus étalé) après étirement selon une droite.
  21. 21. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 21 2.2 Rectification et Géoréférencement des couchesLes images de télédétection, les photographies aériennes ou tout plan cartographique représentent unespace géographique. L’opération qui consiste à attribuer des coordonnées cartographiques auxpixels de l’image est appelée géoréférencement. L’opération qui consiste à exprimer lescoordonnées d’une image dans le même référentiel d’une autre image est dite registration. Pourcette dernière opération, le référentiel peut être arbitraire. Au contraire, le géoréférencement d’unesurface terrestre fait appel à un système de coordonnées lui-même rattaché à un système deprojection. Notons que le géoréférencement proprement dit permet seulement d’exprimer lescoordonnées d’une image dans un système de coordonnées cartographiques sans aucune modificationde l’image. Lorsque l’image présente des distorsions telles que les photographies aériennes ousatellitaires, le géoréférencement est précédé par une opération dite de rectification qui permet decorriger ces distorsions. La rectification est parfois inutile si l’image contient peu ou pas de distorsions.Dans ce cas, il suffit de d’indiquer dans le fichier entête de l’image les nouvelles coordonnéescartographiques du point haut gauche et du point bas droit. Pour des images n’ayant pas ou peu dedistorsions, la procédure de rectification peut être basée sur une simple transformation linéaire (ditede premier ordre) entre les coordonnées initiales et les coordonnées cartographiques.La procédure de rectification consiste en une simple conversion des coordonnées initiales de l’imageen coordonnées cartographiques :La conversion s’effectue grâce à un polynôme d’ordre n.x = a + bx 0 + cy 0 + dx 0 y 0 + ex 0 2 + fy 0 2 + .... + qx 0 i y 0 j Pour i+j≤n 2 2 i jy = a+b x 0 + c y 0 + d x 0 y 0 + e x 0 + f y 0 + .... + q x 0 y 0x’, y’ sont les nouvelles coordonnées. x0, y0 sont les coordonnées de l’image d’origine. Les coefficientssont des scalaires.Pour un polynôme d’ordre 1 : les coordonnées nouvelles sont calculées selon les deux polynômessuivants :x = a + bx 0 + cy 0y = a +b x 0 + c y 0Afin de déterminer les coefficients du polynôme, il faut définir un système d’équations reliant despoints homologues de coordonnées connues dans les deux systèmes de coordonnées : ces points sontdits points d’amers ou de contrôle (ground control points GCP). Par exemple pour un polynômed’ordre 1, il faut un système de 6 équations pour déterminer les coefficients a, b, c, a’, b’ et c’. Il suffitdonc de trois points d’amers ( 3 équations pour les coordonnées x’ et 3 pour les coordonnées y’). En (n + 1)(n + 2)règle générale, il faut points de contrôle pour un polynôme d’ordre n. 2 Rectification et géoréférenecement de l’image Orsay_1999.bmp2.2.1 Rectification en utilisant un fichier de points de contrôle : En utilisant le Bloc-notes ou Wordpad (menu accessoires de Windows), ouvrez le fichierGCP_ORSAY.txt. Ce fichier texte contient la série de points de contrôle (dits points homologues) :Chaque ligne correspond aux coordonnées d’un point : X et Y sur l’image source et X et Y sur l’imagede référence.
  22. 22. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 22 X Y Xmap YmapLink table1404143 -4553999 586948.1 2411389.04753941 -9328006 586875.0 2410879.77724576 -7189954 587640.5 2411110.6112908620 -1783319 588183.9 2411675.817424888 -3282884 588663.7 2411525.016727825 -5444367 588599.5 2411278.3Sous ArcGIS, les deux premières colonnes sont appelées X source et Y source (coordonnées image) etles deux autres colonnes X Map et Y Map (coordonnées Lambert II étendu – X en mètres Est et Ymètres Nord). Sous ArcMap : Cliquez sur le bouton (View link table) dans la petite boîteGeoreferencing.Une table nommée Link Table apparaît : Attention : Désactivez l’option auto Adjust en décochant le carré. A l’aide du bouton Load, ouvrir le fichier GCP_ORSAY.txt
  23. 23. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 23Le fichier GCP_ORSAY.txt contient 6 points de calage. Ces 6 points s’affichent automatiquement surl’image Orsay_1999.bmp. Les traits bleus sont censés lier les points de contrôle de l’image source àl’image de référence. Cochez la case Auto Adjust : Validez la transformation en appuyant sur le bouton OK de la table Link Table. Ensuite : dans le menu Georeferencing – Appuyer sur Rectify puis enregistrer la nouvelle image rectifiée(menu save as). Remplacez le nom proposé par défaut Rectiyorsay_1999.tif par Orsay_1999_geocor.tif(Géométriquement corrigée). Vous pouvez aussi garder le même nom et le modifier ensuite sousArcCatalog.
  24. 24. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 24Pour Info : si plusieurs images sont ouvertes sous ArcMap, l’image rectifiée est celle qui est activéedans le menu Sous ArcCatalog, faites afficher cette image en mode Preview : (si la nouvelle image crééene figure pas sous ArcCatalog, appuyez sur la touche F5 pour le mettre à jour). Sous ArcCatalog, utilisez les outils copy/paste pour faire une sauvegarde de cette imagedans le sous-répertoire sauvegarde.Revenons sous ArcMap : Sous ArcMap, cliquez à l’aide du bouton droit de la souris sur l’image Orsay_1999.bmp puis surRemove pour supprimer cette image. Menu principal FILE  Add data choisir l’image Orsay_1999_geocor.tifEn bas de l’écran, les coordonnées de la souris s’affichent : . Notez que les unités sont inconnues. En effet, l’imagen’est pas encore géoréférencée.2.2.2 Géoréférencement : création d’un Système de coordonnées sous ArcMap Sous ArcMap, cliquez à l’aide du bouton droit de la souris sur la frame (Layers ou Campusd’Orsay) puis l’option Properties Coordinate system :
  25. 25. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 25 Dans la fenêtre Data Frame Properties Coordinate System – Cliquez sur New Projectedcoordinate System pour créer un nouveau système de coordonnées.Dans Geographic Coordinate System : Select – (sous-repertoire europe), NTF ( Paris). PrjIl s’agit de définir l’ellipsoïde de projection (Clarke 1880) : Dans la fenêtre New Projected Coordinate System : Remplissez ensuite le tableau comme suit : Name : Lambert_II_Etendue Projection – Name : Lambert_Conformal_Conic False_Easting 600000,00 False_Northing 2200000,00 Central_Meridian 2,337229167 Standard_parallel_1 45,89891944 Standard_parallel_2 47,69601389 Scale_Factor 1,000000 Latitude_Of_Origin 46,80 Validez ensuite par OK – Puis Add To Favorites dans le menu Data Frame Properties puisAppliquer..En bas de l’écran, les coordonnées s’affichent en mètres : Faites une sauvegarde sous ArcMap : FILE Save asOrsay.mxdAjout et rectification de l’image Orsay_1961.bmp FILE add data orsay_1961.bmp
  26. 26. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 26L’image orsay_1961.bmp est ni rectifiée ni géoréférencée. La fenêtre de gauche n’affiche qu’une desdeux images. Dans le menu Georeferencing – Sélectionner l’image Orsay_1961.bmp (Image àgéoréférencer) Afin d’afficher les deux images dans la même fenêtre : Georeferencing – Fit To Display :Afin de rectifier l’image Orsay_1961.bmp : Georeferencing – Fit To Display : Cliquez sur le bouton (View link table) – Désactiver l’option Auto Adjust Cliquez ensuite sur le bouton (Add control Points) Sur l’image Orsay_1961 – Cliquez sur un point de contrôle figurant sur les deux images. Cliquezensuite sur le même point sur l’image Osay_1999.bmp.Les outils restent actifs ce qui permet de bien localiser les points decalage.
  27. 27. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 27La table (Link table) montre que les coordonnées X map et Y map sont bien celles de l’image deréférence.Une fois, la collecte de points de contrôle est terminée : :- S’assurer que l’image à géoréférencer est bien celle qui figure dans la fenêtre Layer :- Cocher la case Auto Adjust de la table en choisissant au préalable le type de transformation(Polynôme d’ordre 1 pour note exemple)- Ensuite, Goereferencing – Rectify et donner le nom Orsay_1961_geocor.tif à l’image corrigée. Dans ArcCatalog, faites une sauvegarde de cette image dans le répertoireSauvegarde. Dans ArcMap, Supprimez l’image Orsay_1961.bmp et ajoutez l’image Orsay_1961_geocor.tif.Les deux images 1961 et 1999 sont maintenant superposables et rattachées au même référentiel.
  28. 28. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 28 Faites une sauvegarde de ce document : FILE Save asOrsay.mxd3. CREATION D’UNE COUCHE VECTEUR SOUS ARCMAP : Carte d’occupation du sol3.1 Digitalisation des limites (polygones) des différentes entités d’occupation du solLa création d’une couche en mode vectoriel sous ArcMap nécessite une préparation préalable dufichier qui contiendra cette couche. Cette étape s’effectue sous ArcCatalog. Sous ArcCatalog et dans le répertoire parent, créez un répertoire POS (Plan d’occupation du sol)et trois sous-répertoires ( Lignes, vecteurs, points). Le répertoire Lignes : contiendra des entités qui peuvent être confondues à des lignes (pistes cyclables, chemins, ruisseaux, etc.). Le répertoire Points : contiendra des entités qui peuvent être confondues à des points (points de collecte de données, puits, etc.). Le répertoire vecteurs : contiendra des polygones (parcelles, bâtiments, etc.). Dans la suite de l’exemple de ce document, on traitera la manière de créer des polygones sous ArcMap. Les lignes et les points se créent de la même manière. Sous ArcCatalog, cliquez à l’aide du bouton droit de la souris sur le sous-répertoirevecteurs puis sélectionnez New – Shapefile:
  29. 29. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 29Dans la fenêtre de droite (feature type) : PolygonUn nouveau fichier est créé et s’affiche sous ArcCatalog : A l’aide du bouton droit de la souris, cliquez sur le fichier Parcelles – Propriétés – Fields –Data Type puis la case geometry. Dans la colonne field properties – on voit qu’il s’agit d’une géométrie de type Polygon et d’une projection Lambert II étendue. A l’aide de la souris, faites glisser le fichier parcelles de ArcCatalog vers ArcMap :
  30. 30. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 30 Cliquez sur le bouton Editor – Start Editing : Les options Create New feature et Targetsont activées. Target ce qui signifie cible est la couche parcelle. Cette couche contiendra lesnouveaux polygones à créer. Dans le menu Editor – Snapping – Cochez les trois Cases vertex Edge et End. Ces options permettent de partager une limite commune à deux polygones. Dans le menu Editor – Options – fixez le snapping tolerance à 10 pixels.On utilisera l’image Orsay_1999_geocor.tif : Désactivez l’image Orsay_1961_geocor.tif endécochant le carré Dans la barre d’outils Editor – Cliquez sur l’outil crayon : Maintenant vous pouvez commencerà créer les polygones de parcelles.
  31. 31. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 31 Cliquez autour de la parcelle à délimiterQuelques opérations :La couche polygone doit être en mode d’édition (option Start Editing active)Effacer un polygone –: Cliquez sur le polygone concerné puis la touche Supp du clavier ou Edit –Delete du menu principal. Vous pouvez annuler cette opération par Edit – Undo delete feature.Autres opérations : disponibles dans le menu TaskPrincipales opérations ur les polygones à partir du menu Editor Merge : Permet de combiner deux ou plusieurs polygones en un seul. La table de données est automatiquement mise à jour. Utilisez la touche ⇑ du clavier pour sélectionner les polygones à combiner. Union et Intersect utilisent deux couches vectorielles pour créer une nouvelle résultante de l’intersection ou de l’union des deux.
  32. 32. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 32Il est conseillé d’enregistrer les opérations effectuées dans des fichiers d’étapes : Editor – Stop Editing A l’aide du bouton droit de la souris : Save As Layer File pour enregistrer la couche créée. A chaque enregistrement, il est judicieux d’enregistrer dans un fichier différent : par exemple parcelles_v1.lyr, parcelles_v2.lyr, …. (v pour version). Cette démarche permet d’éviter de perdre les travaux effectués en cas d’erreurs. Editor – Stop Editing Save As Layer File - enregistrer la couche parcelle.lyr Save As - enregistrer la carte Orsay.mxdLes polygones ainsi délimités sont associés à une table d’attributs : Utilisez l’outilIdentify Tool pour accéder au contenu de chaque polygone.La table des attributs est accessible à partir :Le menu options de la fenêtre Attributes of parcelles offre certaines fonctionnalités (création degraphiques, ajouter une colonne de données,…).4. MISE EN PAGE ET CREATION D’UNE CARTE POUR IMPRESSION SOUS ARCMAP : : A l’aide du bouton droit de la souris, cliquez sur la couche Polygone que vous venez de créeret choisissez ensuite l’option - Properties
  33. 33. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 33Dans Value Field – Choisir le champ à afficher : La fenêtre de gauche de la boîte Layer Properties –option Symbology : cinq modes de présentation de la carte sont disponibles : Features Categories Quantities Charts Multiple Attributes La meilleure présentation dépend bien évidement de la nature des données à afficher.Pour la carte d’occupation du sol, choissez dans Value Field choisissez le mode Categories :Cliquez ensuite sur Add All Values : :Décocher la case all other values et en face de Heading – remplacez Corine par Occupation du solDans Label, vous pouvez modifier l’intitulé de chaque classe.
  34. 34. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 34Il est certain que de nombreux polygones peuvent correspondre à la même entité géographique. Lorsde l’affichage, de nombreuses catégories peuvent le même intitulé et il est donc nécessaire de lesgrouper en un seul. Afin d’y parvenir : : Sélectionner les différentes catégories à grouper puis utilisez le bouton droit de la souris : - Utilisez Group Values pour grouper plusieurs catégories initialement identiques ou que vous voulez les combiner pour l’affichage. Modifiez ensuite dans Label le nom de la nouvelle catégorie créée. - Utilisez l’option Move to Heading ( =>Label) pour organiser l’affichage des catégoriesQuelques autres opérations :Le Query Builder offre des potentialités énormes d’affichage selon les besoins de l’utilisateur. : 1. Activer les couches qui doivent figurer sur la carte finale
  35. 35. SOUDANI Kamel – Faculté des Sciences d’Orsay – Université Paris Sud XI (2006-2007) 352. Choisir le mode Layout View dans le menu principal View 2.1 Dans le menu principal File – choisir Page Setup – mode Landscape 2.2 Choisir l’échelle appropriée permettant une mise en page acceptable Le cadre bleu entoure la partie de la carte à afficher. Ce Cadre se situe dans une page. 2.3 Utilisez le menu Insert pour Insérer ensuite la barre d’échelle, la légende, texte et autresPour la barre d’échelle, Cliquez sur la barre d’échelle affichée sur la carte et dans la boîte dedialogue : Alternating Scale Bar Properties – Scale and Units – Choisir l’option adjust Width dansWhen resizing – Ensuite une valeur entière (100 m par exemple) dans Scale – Division value.La carte créée peut être exportée sous format bmp ou autre par : FILE – Export Map.……../.

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