Pour les projets de grande envergure, la possibilité d’effectuer une mise à l’échelle revêt une importance capitale. C'est précisément ce pour quoi les jeux de données de MNT ont été conçus. Ils permettent la prise en charge de projets contenant plusieurs centaines de millions, voire des milliards, de points. Les outils de MNT simplifient l’utilisation des collections de points volumineuses (telles que lidar) qui, normalement, posent problème aux bases de données. Pour implémenter l’évolutivité d’un MNT, on a principalement recours aux deux éléments suivants : pyramides de MNT et type de forme multi-points.
La technique de mise en pyramides de MNT est utilisée dans le but d’améliorer les performances. Pour ce faire, elle met à la disposition de l’utilisateur une méthode de réduction des données dépendante de l’échelle. Les pyramides référencent uniquement les données nécessaires à la construction d’une surface de précision approximative. La construction, l'affichage et l'analyse de surfaces à la volée se révèlent plus rapides pour les applications à plus petite échelle, dans la mesure où seul un sous-ensemble affiné de données est nécessaire. Les données d’origine ne sont, en aucune manière, déplacées ou moyennées. Les informations de position exactes des mesures sont conservées. Deux types de pyramide permettent de générer un jeu de données de MNT : la tolérance Z et la taille de fenêtre.
Vous pouvez utiliser une pyramide de type tolérance Z en appliquant un filtre à base de tolérances Z pour affiner des points. Vous éliminez les points non critiques afin de générer des surfaces dérivées situées dans une précision verticale approximative par rapport aux données de résolution maximale.
Avec le type de pyramide de taille de fenêtre, la mise en pyramides se fait par la désignation d’un filtre de taille de fenêtre. Cette méthode affine les points pour chaque niveau de pyramide en divisant les données en surfaces égales (fenêtres) et en sélectionnant simplement un ou deux points dans chaque surface comme représentants. Elle contrôle essentiellement la densité d’échantillonnage horizontale avec un penchant réglable vers les points élevés, les points bas ou les points de hauteur moyenne.
De plus l’application des lignes et polygones est contrôlée à chaque niveau de pyramide. Ainsi, l’application des lignes de fracture peut être limitée au premier ou aux deux premiers niveaux de pyramide de résolution supérieure. Il arrive que certaines entités, telles que des limites de zone d’étude et des rivages de lac, doivent être représentées à toutes les échelles, mais pas selon le même niveau de détail. Les représentations généralisées peuvent être utilisées à des échelles grossières, tandis que le niveau de détail maximal est appliqué uniquement à une plus grande échelle.
Une tolérance verticale ou une taille de fenêtre et un seuil d’échelle sont affectés à chaque niveau de pyramide. Cela permet de contrôler la plage d’échelle associée à chaque niveau lors de l’affichage du jeu de données de MNT dans une carte. Le nombre de niveaux de pyramide, leurs tolérances et les seuils peuvent tous êtres définis par l’utilisateur.
Les pyramides de MNT sont cumulatives. Chaque niveau constitutif d’une pyramide ne contient pas un ensemble distinct et indépendant de toutes les mesures dont il a besoin. Pour passer d’une pyramide de niveau grossier à un niveau plus affiné, vous devez plutôt ajouter des mesures au niveau grossier. Le niveau de résolution maximale est, en réalité, la somme de toutes les mesures de niveau inférieur, auxquelles viennent s’ajouter quelques mesures supplémentaires. Outre des besoins en stockage réduits, cela permet d’améliorer les performances lors de l’utilisation d’un MNT.
Les pyramides de MNT sont définies grâce à l’outil de géotraitement Create Terrain (Créer un MNT). Pour en savoir plus sur la création d’un jeu de données de MNT, reportez-vous à la rubrique Création d’un jeu de données de MNT dans ArcGIS Pro.
Pyramide de type toléranceZ
La pyramide de type tolérance Z contrôle la précision verticale de chaque niveau de pyramide par rapport aux données de résolution maximale. La précision verticale d’un niveau de pyramide est toujours déterminée par rapport à la précision des données source de résolution maximale. Ainsi, si la précision verticale connue des données source est de 0,5pied et que la toléranceZ de la première pyramide est de 1pied, la précision absolue de cette pyramide est de 1,5pied.
Vous devez déterminer le nombre de niveaux de pyramide dont vous avez besoin, ainsi que la tolérance Z de chacun d’eux. Les facteurs décisifs sont la plage d’échelle d’utilisation du jeu de données de MNT, la plage Z et la variabilité de hauteur du MNT. Pour définir les niveaux de pyramide, vous pouvez suivre le modèle cartographique des isolignes.
Définition de niveaux de pyramide de type toléranceZ
Pour définir des niveaux de pyramide à l’aide du modèle cartographique des isolignes, procédez comme suit :
- Prenons l'exemple d'un jeu standard d'échelles de carte utilisé pour créer des cartes d'isolignes à partir du MNT.
- Classez les échelles de la plus grande à la plus petite. Prenez note de l’intervalle d’isolignes adapté à chaque échelle. Faites en sorte que votre pyramide de jeu de données de MNT reproduise cet ensemble.
- Définissez un niveau de pyramide pour chaque échelle de carte en configurant, pour chaque niveau, un seuil d’échelle équivalent à l’échelle de carte correspondante. La toléranceZ doit être définie sur la moitié de l'intervalle des isolignes utilisé à cette échelle.
Compte tenu de la définition de la structure pyramidale ci-après, les données de résolution maximale seraient utilisées pour afficher des échelles supérieures à 1:5 000. Le niveau de pyramide basé sur une tolérance Z de 0,5 unité serait utilisé entre 1:5 000 et 1:12 000, le niveau de tolérance Z de 1 unité serait utilisé entre 1:12 000 et 1:24 000, le niveau de tolérance Z de 2,5 unités serait utilisé entre 1:24 000 et 1:100 000 et, enfin, le niveau de tolérance Z de 5 unités serait utilisé à des échelles inférieures à 1:100 000.
Exemple de séries de cartes d'isolignes sur lequel baser les niveaux de pyramide de type tolérance z
| Échelle de la carte | Intervalle des isolignes (mètres) |
|---|---|
1:5 000 | 1 |
1:12,000 | 2 |
1:24,000 | 5 |
1:100,000 | 10 |
Niveaux de seuil d’échelle de jeux de données de MNT et niveaux des pyramides de tolérance z de jeux de données de MNT correspondants
| Seuil d'échelle | ToléranceZ (mètres) |
|---|---|
5 000 | 0,5 |
12 000 | 1 |
24 000 | 2,5 |
100 000 | 5 |
Pyramide de type taille de fenêtre
La résolution de niveau de pyramide est définie par la taille de fenêtre. La pyramide de type taille de fenêtre affine les points pour chaque niveau de pyramide en divisant les données en surfaces égales (fenêtres) et en sélectionnant simplement un ou deux points dans chaque surface comme représentants.
La sélection de points pour chaque fenêtre s'appuie sur l'un des critères suivants:
- le point doté de la valeur zminimum,
- le point doté de la valeur Z maximum,
- deux points pour capturer les valeurs Z minimum et maximum,
- le point le plus proche de la valeurz moyenne.
La résolution de niveau de pyramide est définie par la taille de fenêtre. Il s’agit de la longueur du côté de chaque surface carrée définissant la subdivision. Les niveaux plus grossiers de pyramide de résolution sont définis avec de grandes tailles de fenêtre. Une grande taille de fenêtre donne relativement peu de surfaces à partir desquelles sélectionner des points. Un ou deux points étant choisis pour chaque surface, l’affinage et la généralisation sont importants. Les niveaux plus fins de pyramide de résolution sont définis avec des tailles de fenêtre plus petites. De plus petites fenêtres signifient plus de surfaces, donc plus de points, et par conséquent moins d'affinage et plus de détail.
À l’instar de la pyramide basée sur la tolérance Z, la pyramide de taille de fenêtre est cumulative. Les points utilisés pour un niveau de pyramide correspondent au total de tous les points sélectionnés pour les niveaux plus grossiers, plus un ensemble supplémentaire unique au niveau donné. Les pyramides cumulées permettent d'économiser de l'espace de stockage, puisqu'il n'est pas indispensable de conserver une copie complète séparée des données pour chaque niveau de pyramide.
Recommandations concernant la méthode de sélection des points
Le niveau de pyramide de résolution maximale doit utiliser une taille de fenêtre égale ou supérieure à l’espacement moyen des points. Si vous savez qu’un grand nombre de points est plus proche que la moyenne, la moyenne Z est une bonne valeur à utiliser, car elle peut affiner efficacement certains points. Dans le cas contraire, adoptez une valeur correspondant à deux fois l'espacement moyen des points.
Il existe une exception si vous adoptez la méthode de sélection de point Z minimum/Z maximum, dans laquelle vous devez utiliser quatre fois l’espacement moyen. Le niveau de pyramide le plus grossier doit avoir une taille de fenêtre basée sur l’étendue X ou Y du MNT. Une étendue X et Y maximale raisonnable se situe entre 1/500 et 1/1000. Les pyramides les plus efficaces sont constituées de tailles de fenêtre qui correspondent à une puissance de deux l’une de l’autre. Déterminez d'abord la plus petite taille de fenêtre puis poursuivez.
Les critères de sélection permettent de déterminer quels points sont sélectionnés comme représentants pour les surfaces correspondantes des différents niveaux de pyramide. Chaque critère offre un penchant qui est utile pour un certain type de données ou d’application. Notez que ce penchant ne classe pas et n’a pas d’incidence sur le niveau de pyramide de résolution maximale.
| Méthode | Objectifs | Suggestion d'applications |
|---|---|---|
Z min | Penchant vers les surfaces basses locales, rivières, vallées |
|
Z max | Penchants vers les surfaces élevées locales, crêtes, sommets de colline |
|
Zminimum/Zmaximum | Capture les extrêmes; n'affine pas autant que d'autres options |
|
Z moyen | Evite les extrêmes |
|
Affinage secondaire
Lors de l’utilisation de la pyramide taille de fenêtre, une option permet d’inclure l’affinage secondaire. Il peut réduire le nombre de points pour un niveau de pyramide au-delà de l’affinage effectué par le biais du filtrage de fenêtre. La méthode démarre à la taille de fenêtre de niveau de pyramide la plus grossière et examine les données pour chaque fenêtre. Si la plage de valeurs Z pour les points situés dans la fenêtre se trouve au sein d’un seuil défini par l’utilisateur, la surface est considérée comme plane. Un ou deux points sont sélectionnés pour la surface, comme c’est le cas pour le traitement d’une taille de fenêtre, mais tous les points restants sont attribués au niveau de pyramide de résolution maximale, plutôt que d’être filtrés à nouveau par les niveaux restants. La surface étant plane, il n'y a aucun besoin de sélectionner des points supplémentaires avec des tailles de fenêtre plus réduites.
Recommandations concernant la méthode d'affinage secondaire
Lorsqu’il est activé, l’affinage secondaire réduit le nombre de points utilisé sur des surfaces planes. Une surface est considérée comme plane si les hauteurs des points de cette surface se situent dans un seuil d’affinage secondaire défini par l’utilisateur. Ses répercussions sont plus notables à des niveaux de pyramide de résolution plus élevée, car les petites surfaces ont plus de chances d'être planes que les grandes.
Le seuil d’affinage secondaire doit être défini comme étant au moins aussi grand que la précision verticale des données afin de s’élever au-dessus du plancher de bruit. Si vous spécifiez des valeurs plus importantes, vous affinez plus de points et vous augmentez les performances, mais la capacité de résolution ou de distinction d’entités de surface diminue.
- Mild Thinning (Affinage léger) : optimal pour conserver les discontinuités linéaires (côtés de bâtiments et limites de forêt, par exemple). Il est recommandé pour les lidar comprenant des points terrestres et non terrestres. Il affine le moins de points.
- Moderate Thinning (Affinage modéré) : offre un bon compromis entre performances et précision. Il ne conserve pas autant de détail que l’affinage léger, mais il s’en rapproche grandement tout en supprimant plus de points dans l’ensemble. L'affinage modéré est une bonne méthode d'affinage pour tous les types de données.
- Strong Thinning (Affinage élevé) : supprime le plus de points, mais est moins susceptible de conserver des entités fortement délimitées. Son utilisation doit être limitée aux surfaces où la pente a tendance à changer progressivement. Par exemple, l'affinage élevé serait efficace pour un lidar de terre nue et des données bathymétriques.
Exemple de création d'un niveau de pyramide de taille de fenêtre
Basez les niveaux de pyramide sur les informations suivantes:
- L'espacement moyen des points des données ponctuelles est de 1mètre.
- Il n’y a pas de grande variation d’espacement des points ; la plupart des points sont donc séparés d’environ 1 mètre.
- L'étendue des données est de 20kilomètres d'est en ouest et de 10kilomètres du nord au sud.
- Commencez avec une taille de fenêtre de 2 (mètres) et augmentez-la par puissances de deux : 2, 4, 8, 16, 32. Arrêtez à 32 pour tomber entre 1/500 et 1/1000 de l’étendue de 20 kilomètres.
- Pour chaque taille de fenêtre, utilisez un seuil d’échelle correspondant à deux fois la taille du seuil d’échelle précédent. Le résultat doit être une définition de pyramide comme indiquée ci-dessous.
Exemple de définition de pyramide pour des données d'espacement des points de 1mètre
| Taille de fenêtre | Echelle |
|---|---|
2 | 3 000 |
4 | 6,000 |
8 | 12 000 |
16 | 24 000 |
32 | 48 000 |
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