Paramètres de surface

Disponible avec Image Server

L’outil Paramètres de surface détermine les paramètres d’une surface raster tels que l’exposition, la pente et la courbure, à l’aide de méthodes géodésiques.

La sortie correspond à une couche d'imagerie hébergée.

Fonctionnement de l’outil Paramètres de surface

Exemples

L’outil Paramètres de surface peut être utilisé dans les scénarios suivants :

• Calcul de l’exposition et de la pente à l’aide de méthodes géodésiques.
• Calcul de différents types de courbure à l’aide de méthodes géodésiques. Par exemple, vous pouvez calculer la courbure tangentielle, qui caractérise la convergence et la divergence topographiques de l’écoulement sur la surface.

Remarques sur l’utilisation

L’outil Paramètre de surface comprend les configurations de la couche en entrée, les réglages du paramètre de surface et la couche de résultat.

Couche en entrée

Le groupe Input layer (Couche en entrée) comprend le paramètre suivant :

• Le raster Input surface raster (Raster de surface en entrée) est le raster de surface à utiliser pour le calcul.

  Si une unité z est disponible dans le système de coordonnées verticales du raster en entrée, elle est automatiquement appliquée. Si vous n’en définissez pas, le mètre est utilisé par défaut.

Le groupe Optional layers (Couches facultatives) comprend les paramètres suivants :

• Le paramètre Input analysis mask raster or features (Entités ou raster de masque d’analyse en entrée) indique les emplacements dans lesquelles l’analyse se produit. Il peut s’agir d’un raster ou d’une entité. Vous pouvez choisir une couche à l’aide du bouton Layer (Couche) ou utiliser le bouton Draw input features (Dessiner des entités en entrée) pour créer une couche de dessin à utiliser comme entrée.

  Si l’entrée est une entité, elle peut être de type ponctuel, linéaire ou surfacique.

  Si l’entrée est un raster, elle peut être de type entier ou à virgule flottante. Lorsque les données de masque en entrée correspondent à un raster, l’analyse a lieu à des emplacements ayant une valeur valide, zéro compris. Les cellules NoData dans l’entrée du masque auront une valeur NoData dans la sortie.

  Lorsque les valeurs des paramètres Input surface raster (Raster de surface en entrée) et Input analysis mask raster or features (Entités ou raster de masque d’analyse en entrée) ont une taille de cellule identique et que les cellules sont alignées, celles-ci sont utilisées directement dans l’outil. Elles ne seront pas rééchantillonnées en interne pendant l’exécution de l’outil.

  Si la taille de cellule est différente, la taille de cellule en sortie correspond au maximum des entrées et la valeur Input surface raster (Raster de surface en entrée) sera utilisée en interne comme raster de capture. Si la taille de cellule est identique, mais que les cellules ne sont pas alignées, la valeur Input surface raster (Raster de surface en entrée) sert de raster de capture en interne. L’une de ces situations entraîne un rééchantillonnage interne avant l’opération d’extraction. Pour plus d’informations, consultez les rubriques d’environnement Taille de cellule et Raster de capture.

  Le paramètre Input analysis mask raster or features (Entités ou raster de masque d’analyse en entrée) a priorité sur le paramètre d’environnement Masque.

Réglages du paramètre de surface

Le groupe Surface parameter settings (Réglages du paramètre de surface) inclut les paramètres suivants :

• Le paramètre Parameter type (Type de paramètre) spécifie le type de paramètre de surface à calculer.

  Chaque type de paramètre de surface disponible est calculé cellule par cellule en ajustant une surface locale autour d’une cellule cible. Les unités de toutes les sorties du type de courbure sont la réciproque (le carré de la réciproque de la courbure gaussienne) des unités x,y du système de coordonnées en sortie. Les options disponibles sont les suivantes :

  • Slope (Pente) : le taux de variation de l’élévation, la première dérivée d’un DME, est calculé. La plage de valeurs de la sortie de pente dépend de l’unité spécifiée pour le paramètre Slope measurement (Mesure de pente). Il s’agit de l’option par défaut.
  • Aspect (Exposition) : la direction de la pente descendante du taux de variation maximal pour chaque cellule est calculée. La sortie représente la direction de la boussole à laquelle fait face la pente descendante pour chaque emplacement. Elle est exprimée en degrés positifs compris entre 0 et 360, mesurés dans le sens horaire, à partir du nord.
  • Mean Curvature (Courbure moyenne) : la courbure globale de la surface est calculée. Elle est calculée comme étant la moyenne des courbures maximale et minimale. Cette courbure décrit la convexité ou la concavité intrinsèque de la surface, indépendamment de la direction ou de l’influence de la gravité. Des valeurs positives élevées indiquent des zones de dénudation maximale, et des valeurs négatives élevées indiquent des zones d’accumulation maximale (Minár et al., 2020).
  • Tangential (normal contour) Curvature (Courbure tangentielle (isoligne normale)) : la courbure normale géométrique perpendiculaire à la ligne de pente, tangente à l’isoligne est mesurée. Cette courbure est généralement appliquée pour caractériser la convergence ou la divergence de l’écoulement sur la surface. Des valeurs positives indiquent des zones d’écoulement de surface divergeant. Les courbures tangentielles négatives indiquent des zones d’écoulement de surface convergent. Une courbure tangentielle (isoligne normale) positive indique que la surface est convexe à cette cellule perpendiculaire à la direction de la pente. Une courbure négative indique que la surface est concave à cette cellule dans la direction perpendiculaire à la pente. Une valeur nulle signifie que la surface est plane.
  • Profile (projected contour) Curvature (Courbure longitudinale (isoligne projetée)) : la courbure normale géométrique le long de la ligne de pente est mesurée. Cette courbure est généralement appliquée pour caractériser l’accélération et la décélération de l’écoulement sur la surface. Des valeurs positives indiquent des zones d’accélération d’écoulement de surface et d’érosion. Une courbure longitudinale négative indique des zones d’écoulement de surface et de dépôt ralentissant. Une courbure longitudinale (ligne de pente normale) positive indique que la surface est convexe à cette cellule dans la direction de la pente. Une courbure négative indique que la surface est concave à cette cellule dans cette même direction. Une valeur nulle signifie que la surface est plane.
  • Plan (projected contour) Curvature (Courbure (isoligne projetée) du plan) : la courbure le long des isolignes est mesurée.
  • Contour geodesic torsion (Torsion géodésique d’isoligne) : le taux de variation de l’angle de pente le long des isolignes est mesuré.
  • Gaussian curvature (Courbure gaussienne) : la courbure globale de la surface est mesurée. Elle est calculée comme le produit des courbures maximale et minimale. Des valeurs positives indiquent que la surface est convexe à cette cellule, et des valeurs négatives qu’elle est concave. Une valeur nulle signifie que la surface est plane.
  • Casorati curvature (Courbure Casorati) : la courbure générale de la surface est mesurée. Elle peut être égale à zéro ou à un autre nombre positif quelconque. Elle peut être égale à zéro ou toujours à un nombre positif. Des valeurs positives élevées indiquent des zones de courbe brusque dans plusieurs directions.

• Le paramètre Slope measurement (Mesure de pente) spécifie les unités de mesure à utiliser pour le raster de pente en sortie.

  Ce paramètre n’est disponible que si le paramètre Parameter type (Type de paramètre) est défini sur Slope (Pente). Les options disponibles sont les suivantes :

  • Degrees (Degrés) : la plage de valeurs de pente s’étend de 0 à 90.
  • Percent rise (Pourcentage d’élévation) : la plage s’étend de 0 à l’infini. Une surface plane est à 0 % et une surface à 45 degrés est à 100 %. Plus la surface est verticale, plus le pourcentage d’élévation grandit.

• Le paramètre Project geodesic azimuths (Projeter des azimuts géodésiques) indique si les azimuts géodésiques sont projetés afin de corriger la distorsion de l’angle provoquée par la référence spatiale en sortie.

  Ce paramètre n’est disponible que si le paramètre Parameter type (Type de paramètre) est défini sur Aspect (Exposition).

  • Non sélectionné : les azimuts géodésiques ne seront pas projetés. Il s’agit de l’option par défaut.
  • Sélectionné : les azimuts géodésiques seront projetés. Dans ce cas, le nord est toujours représenté par 360 degrés et les azimuts sont projetés de façon à corriger la distorsion provoquée par un paramètre d’environnement Output Coordinate System (Système de coordonnées en sortie) non conforme. Ces angles peuvent être utilisés pour localiser précisément les points le long de la pente descendante la plus raide. Cochez le paramètre Project geodesic azimuths (Projeter des azimuts géodésiques) si vous utilisez la sortie de l’outil Paramètres de surface comme entrée de direction arrière du paramètre Input back direction raster (Raster de direction arrière en entrée) pour un outil du jeu d’outils Utiliser la proximité.

• Le paramètre Use equatorial aspect (Utiliser l’aspect équatorial) indique si l’exposition est mesurée à partir d’un point sur l’équateur ou à partir du pôle Nord.

  Ce paramètre n’est disponible que si le paramètre Parameter type (Type de paramètre) est défini sur Aspect (Exposition).

  • Désactivé : l’exposition est mesurée à partir du pôle Nord. Il s’agit de l’option par défaut.
  • Activé : l’exposition est mesurée à partir d’un point sur l’équateur pour corriger la déformation de la direction se produisant à l’approche des pôles. Avec ce paramètre, les axes nord-sud et est-ouest sont perpendiculaires l’un à l’autre. Utilisez ce paramètre si le terrain se trouve à proximité du pôle nord ou sud.

• Le paramètre Local surface type (Type de surface locale) spécifie le type de fonction de surface qui sera ajusté autour de la cellule cible. Les options disponibles sont les suivantes :

  • Quadratic (Quadratique) : une fonction de surface quadratique est ajustée aux cellules du voisinage. Cette fonction de surface ne s’ajuste pas exactement aux cellules du voisinage, ce qui est recommandé pour la plupart des données et des applications. Il s’agit de l’option par défaut.

    La surface quadratique minimise l’impact du bruit dans le raster de surface en entrée, ce qui est particulièrement important lors du calcul de la courbure.

    Utilisez cette option lorsque vous spécifiez, via le paramètre Neighborhood distance (Distance du voisinage), une taille de voisinage supérieure à la taille de cellule et lorsque vous utilisez l’option de voisinage adaptatif.

  • Biquadratic (Biquadratique) : une fonction de surface biquadratique est ajustée aux cellules de voisinage.

    Cette option convient à une surface en entrée hautement précise.

    Si la distance de voisinage est supérieure à la taille de la cellule raster en entrée, les avantages en termes de précision liés au type de surface biquadratique sont perdus. Conservez le paramètre de distance de voisinage comme paramètre par défaut (égal à la taille de cellule).

• Le paramètre Neighborhood distance (Distance de voisinage) indique la distance à partir du centre de cellule cible depuis lequel la sortie est calculée. Elle détermine la taille du voisinage.

  La valeur par défaut est la taille de cellule du raster en entrée, soit un voisinage de 3 par 3. Elle ne peut pas être inférieure à la taille de cellule raster en entrée. Si la distance de voisinage spécifiée ne produit pas d’intervalle de la taille de cellule ou génère un intervalle de la taille de cellule impair, elle est arrondie à l’intervalle supérieur suivant de la taille de cellule. De plus, la plus grande distance de voisinage est égale à 7 fois la taille de cellule, ce qui donne une fenêtre de 15 x 15 cellules. Une distance spécifiée supérieure à 7 fois la taille de cellule aura toujours pour résultat une fenêtre de 15 x 15 cellules.

  Une distance de voisinage plus courte permet de saisir une plus grande variabilité locale du paysage, caractéristique des petites entités du paysage. Avec des données d’altitude haute résolution, des distances plus grandes peuvent être plus appropriées.

• Le paramètre Use adaptive neighborhood (Utiliser le voisinage adaptatif) indique si la distance de voisinage varie selon les changements du paysage. La distance de voisinage diminue si la fenêtre de calcul présente une trop grande variabilité. La distance maximale est déterminée par le paramètre Neighborhood distance (Distance de voisinage).

  La distance minimale correspond à la taille de cellule du raster en entrée.

  • Désactivé : une distance de voisinage unique (fixe) sera utilisée en tout emplacement. Il s’agit de l’option par défaut.
  • Activé : une distance de voisinage adaptative sera utilisée en tout emplacement.

• Le paramètre Z unit (Unité z) spécifie l’unité linéaire des valeurs z verticales.

  Il est défini par un système de coordonnées verticales s’il en existe un. En l’absence d’un système de coordonnées verticales, l’unité z doit être définie à partir de la liste d’unités pour garantir un calcul géodésique correct. L’unité par défaut est Meter (Mètre). Les unités linéaires disponibles sont les suivantes : Inch (Pouce), Foot (Pied), Yard, Mile US (Mile américain), Nautical mile (Mille nautique), Millimeter (Millimètre), Decimeter (Décimètre), Centimeter (Centimètre), Meter (Mètre) et Kilometer (Kilomètre).

Couche de résultat

Le groupe Result layer (Couche de résultat) comprend les paramètres suivants :

• Le paramètre Output raster name (Nom du raster en sortie) indique le nom du raster qui contient les valeurs de type de paramètre de surface spécifiées.

  Le nom doit être unique. Si une couche du même nom existe déjà dans votre organisation, l’outil échoue et vous êtes invité à utiliser un autre nom.

• Le paramètre Save in folder (Enregistrer dans un dossier) indique le nom d’un dossier de My content (Mon contenu) dans lequel est enregistré le résultat.

Environnements

Les paramètres d’environnement d’analyse sont des paramètres supplémentaires qui affectent les résultats d’un outil. Vous pouvez accéder aux paramètres d’environnement d’analyse de l'outil à partir du groupe de paramètres Environment settings (Paramètres d'environnement).

Cet outil respecte les environnements d'analyse suivants :

• Système de coordonnées en sortie
• Etendue de traitement

  Remarque :

  L’étendue de traitement par défaut dans Map Viewer correspond à l’étendue Full extent (Étendue totale). Ce paramètre par défaut diffère de Map Viewer Classic, où Use current map extent (Utiliser l’étendue courante de la carte) est activé par défaut.

• Raster de capture
• Taille de cellule
• Masque
• Facteur de traitement parallèle

Sortie

La sortie consiste en un raster en sortie accompagné des valeurs de type de paramètre de surface.

Conditions d’utilisation

Cet outil requiert les licences et configurations suivantes :

• Type d’utilisateur Creator ou GIS Professional
• Rôle d’éditeur ou d’administrateur, ou rôle personnalisé équivalent
• ArcGIS Image Server configuré pour l’analyse raster

Bibliographie

• James D.E., M.D. Tomer, S.A. Porter. 2014. "Trans-scalar landform segmentation from high-resolution digital elevation models." Affiche présentée à la conférence annuelle des utilisateurs ESRI, juillet 2014, San Diego, Californie.
• Minár, J., Evans, I. S., & Jenčo, M. 2020. "A comprehensive system of definitions of land surface (topographic) curvatures, with implications for their application in geoscience modelling and prediction". Earth-Science Reviews, 103414. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103414

Ressources

Référez-vous aux ressources suivantes pour en savoir plus :

• Fonctionnement de l’outil Paramètres de surface
• Paramètres de surface dans ArcGIS REST API
• Paramètres de surface dans ArcGIS Pro avec l’extension Analyse raster
• Paramètres de surface dans ArcGIS Pro avec l’extension Spatial Analyst