Création de Clôtures et de Rideaux avec la Géostatistique

RichieCarmichael

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Les clôtures parallèles générées dans les directions X et Y par deux exécutions distinctes de l'outil Parallel Fences.<\/P><\/DIV>

Note :  La boîte à outils 3D Fences a été mise à jour le 28 février 2017.<\/EM><\/STRONG>  <\/EM>

Cet article présente et discute une boîte à outils de géotraitement capable d'effectuer des géostatistiques sur des tranches verticales de nuages de points tridimensionnels.Cliquez

ici<\/A> pour télécharger la boîte à outils.<\/STRONG>

Depuis des années, les utilisateurs d'ArcGIS et de son extension Geostatistical Analyst peuvent réaliser des interpolations géostatistiques sophistiquées des échantillons de données en deux dimensions. Cela permettait la création de cartes continues de tout phénomène mesuré uniquement en certains emplacements. Avec la popularité croissante de l'analyse en 3D et la disponibilité des données 3D, la nécessité d'une option pour effectuer des géostatistiques sur des données 3D est devenue une demande importante. Les études de coupes atmosphériques, profils géologiques et transects bathymétriques sont devenues une partie intégrante du SIG. Dans chacun de ces trois éléments classiques (air, terre et eau), nous pouvons mesurer des phénomènes naturels, tels que le gradient de température de l'air, la teneur en minerai à différentes profondeurs des strates géologiques, ou la salinité de l'océan le long de lignes transect verticales adjacentes.

Dans le SIG, nous analysons non seulement les phénomènes naturels, mais aussi ceux d'origine humaine. Les impacts humains sur l'air, la terre et l'eau sont également mesurés. Parmi ces contributions humaines à l'environnement pouvant être analysées en 3D figurent les panaches de pollution atmosphérique et les marées noires. Ces dernières peuvent migrer vers le sol et être déplacées par la dérive des eaux souterraines, ou migrer du fond d'un océan vers sa surface tout en étant parfois entraînées par les courants océaniques. Comprendre ces phénomènes peut grandement améliorer notre connaissance. C'est cette motivation qui a conduit à la création de la boîte à outils 3DFences<\/STRONG>.

Une tranche<\/STRONG> est un sous-ensemble vertical des données 3D analogue à une tranche de pain dans une miche. Bien que typiquement étroite dans une dimension, elle reste un objet 3D. Une clôture<\/STRONG> est une représentation 2D d'une tranche de données 3D. Tous les points appartenant à une tranche sont projetés ou pressés sur un plan 2D. Le terme diagramme en clôture, ou clôture, est utilisé en géologie pour illustrer une coupe transversale des strates géologiques générée par interpolation des données provenant d'un alignement linéaire de forages verticaux. L'équivalent d'une clôture dans les sciences atmosphériques est généralement appelé rideau<\/STRONG>.<\/A>

Vue du dessus d'une tranche de points montrée en violet, et la clôture résultante présentée comme une ligne colorée au centre des points d'entrée.<\/P><\/DIV>

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Vue latérale des points d'entrée situés d'un côté de la clôture résultante. Les points représentent les mesures de pétrole dans l'eau de mer après une marée noire.<\/P><\/DIV>

Pour être explicite, les outils dans la boîte à outils 3D Fences<\/STRONG> ne réalisent pas d'interpolation en 3D. L'approche proposée par la boîte à outils 3DFences<\/STRONG> n'implémente pas directement l'analyse géostatistique sur les tranches verticales des données tridimensionnelles. Au lieu de cela, les outils transforment une tranche des données tridimensionnelles, avec ses composantes X, Y, Z et la mesure d'un phénomène, en la faisant pivoter de 90b0 vers un plan horizontal en deux dimensions. La méthode d'interpolation géostatistique

Empirical Bayesian Kriging<\/A> (EBK) est appliquée sur ces points produisant soit une surface géostatistique de Prédiction, qui est une carte continue de concentration ou intensité d'un élément, soit une carte d'Erreur Standard de Prédiction, qui peut être expliquée comme une carte du degré de confiance dans la carte Prédiction à chaque emplacement. La sortie résultante est convertie en un jeu de points où chaque point représente la valeur interpolée au centre des cellules raster. Ces points sont ensuite replacés dans l'espace coordonné original sous forme d'une matrice régulière ressemblant à une clôture. La clôture est positionnée au centre des points sélectionnés dans la tranche initiale lorsqu'elle est affichée dans ArcScene ou ArcGIS Pro. Le raster est converti en jeu de points car ArcGIS ne supporte pas actuellement l'affichage direct des rasters comme plan vertical et les options de symbologie ponctuelle offrent plus de flexibilité pour afficher les résultats.

N'importe quel outil standard ArcGIS ou outil d'interpolation géostatistique aurait pu être implémenté dans ces outils. Pour ce prototype, nous avons choisi la méthode géostatistique Empirical Bayesian Kriging (EBK) connue pour ses paramètres par défaut bien ajustés et ses prédictions précises.<\/A>

La boîte à outils 3DFences<\/STRONG> comprend trois outils distincts pour supporter différentes méthodes de génération de clôtures. L'outil Parallel Fences<\/STRONG> peut générer des ensembles parallèles dans les directions liées aux longitudes, latitudes ou profondeurs. En d'autres termes, les ensembles produits s'étendent du N au S, du W à l'E ou selon la dimension Z. Le nombre de clôtures dans chaque ensemble est déterminé par l'utilisateur. Tous les outils supportent la sélection pour créer des clôtures à partir d'un sous-ensemble d'entités ponctuelles échantillons.<\/A>

Une clôture créée le long d'une forme "S" numérisée.<\/P><\/DIV>

L'outil Interactive Fences<\/STRONG> peut générer des clôtures basées sur des lignes numérisées sur la carte. L'utilisateur définit la distance tampon autour de la ligne numérisée. Tous les points situés dans ce tampon seront utilisés pour l'analyse géostatistique. L'utilisateur peut numériser plusieurs lignes y compris auto-intersectantes avec plusieurs sommets. Le troisième outil, appelé Feature based Fences<\/STRONG>, crée des clôtures basées sur des entités existantes dans une entité polyligne. Dans ce cas, la forme de la clôture est déterminée par l'entité existante et s'étend selon la dimension Z des points échantillons sélectionnés. Par exemple, il pourrait être utilisé pour étudier les fuites pétrolières au-dessus d'un pipeline posé sur le fond marin.

Tous les outils contiennent des options permettant à l'utilisateur de définir le nombre minimum de points échantillons et la taille minimale requise pour générer une surface géostatistique raisonnable. Les outils sont également sensibles au temps. Si les données contiennent un champ date-heure et que cette option est activée, une clôture sera générée pour chaque intervalle temporel si les échantillons pour cet intervalle et emplacement répondent aux exigences minimales définies par l'utilisateur. Les clôtures résultantes représentant des fenêtres temporelles consécutives sont positionnées aux mêmes emplacements. Ainsi, pour permettre une meilleure analyse visuelle, elles devraient être affichées sous forme d'animations temporelles.

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Un exemple d'un rideau atmosphérique créé à partir des données backscatter acquises par NASA depuis son satellite Calipso orbitant à environ32 km au-dessusde la surface terrestre.<\/>\/<\/>\/Cet article a été contribué par Bob G.et <\/>Witold F.<\/><\/>