Disponible avec une licence Spatial Analyst.
Il est également possible de connecter des emplacements avec un chemin de manière optimale en utilisant les outils Connexions optimales des régions, Chemin optimal comme ligne et Chemin optimal comme raster. Néanmoins, il se peut que vous souhaitiez que le résultat ne se limite pas à une polyligne étroite ou à un chemin d’une cellule de large. Vous désirez une zone en deux dimensions plus large où le coût total de déplacement entre les emplacements soit inférieur à un seuil donné. Cette surface est appelée un couloir.
Il est possible de produire une surface en bufférisant un chemin optimal à une distance constante. Notez toutefois que cette approche risque de ne pas appréhender correctement les éléments qui intéressent le sujet qui se déplace. Par exemple, une simple zone tampon autour d’un chemin optimal peut inclure un parc industriel. Or, son intégration n’est pas pertinente dans le cadre de l’aménagement d’un couloir de circulation pour la faune sauvage. La largeur du couloir qui reliera les emplacements doit pouvoir varier selon le taux de variation du coût cumulé réel, d’une cellule à l’autre, entre les emplacements. Étant donné que le parc industriel serait très préjudiciable à la faune sauvage, cette zone ne sera pas incluse dans le couloir.
Le couloir englobe tous les chemins de coût possibles inférieurs au coût cumulé spécifié. L’outil Couloir calcule la somme du coût cumulé créé entre les sources. À l’aide de ce résultat, sélectionnez les cellules dont la valeur est inférieure au seuil de coût afin de définir le couloir.
Exemples d’application de couloirs
Les couloirs peuvent servir à résoudre des analyses de divers scénarios tels que les scénarios suivants :
- Dans une réserve écologique, vous connectez deux espaces d’habitat de cerfs par le couloir optimal.
- Identifiez l’itinéraire possible dans le cadre d’un projet de pipeline souterrain.
- Déterminez la zone adéquate pour la proposition d’une piste cyclable reliant deux parcs.
Analyse de corridor
L’analyse de distance peut se diviser de manière conceptuelle entre les domaines fonctionnels associés suivants :
- Calculer la distance en ligne droite et, éventuellement, ajuster les calculs avec un raster d’interruption ou un raster de surface.
- Si nécessaire, déterminer le rythme auquel la distance sera rencontrée à l’aide d’une surface de coût, de caractéristiques sources, d’un facteur vertical et d’un facteur horizontal. Créer le raster de distance cumulée.
- Connectez les régions sur la surface de distance cumulée finale via un réseau optimal, des chemins spécifiques ou un couloir.
Dans la troisième zone fonctionnelle, les emplacements sont reliés par des couloirs comme illustré dans les exemples ci-dessous.
Il existe une population d’ours dans un parc qui vient d’être créé (polygone vert clair) et une deuxième population vivant dans les environs de l’un des quatre postes de gardes (point jaune). La création d’un couloir permettrait aux ours de se déplacer entre les deux emplacements.
À partir de la carte du couloir, un seuil est spécifié pour définir la largeur du couloir.
Créer un couloir
Le processus général pour identifier un couloir entre deux sources est le suivant :
- Calculez la distance cumulée depuis le premier emplacement source vers toute autre cellule de la zone d’étude.
- Calculez la distance cumulée depuis le deuxième emplacement source vers toute autre cellule de la zone d’étude.
- Calculez la somme de la distance cumulée entre les deux sources pour chaque cellule.
- Identifiez les cellules dont la distance cumulée totale entre les deux sources correspond au seuil défini
Pour obtenir un résultat sous forme de couloir, procédez comme suit :
Calculez la distance cumulée pour la première source.
- Ouvrez l’outil Accumulation de distance.
- Indiquez le premier emplacement à relier en tant que source (Source A) dans le paramètre Données raster ou vecteur de source en entrée.
- Nommez le raster de distance en sortie pour la Source A.
- Identifiez le raster de coût dans le paramètre Raster de coût en entrée.
Le sens de déplacement du sujet de l’étude ne peut pas être inclus dans un couloir. En conséquence, ne spécifiez pas de facteur vertical, de facteur horizontal ni une valeur pour le paramètre de caractéristiques de la source dans le paramètre Sens de déplacement.
- Cliquez sur Exécuter.
- Ouvrez l’outil Accumulation de distance.
- Indiquez le deuxième emplacement à relier en tant que source (Source B) dans le paramètre Données raster ou vecteur de source en entrée.
- Nommez le raster de distance en sortie pour la Source B.
- Spécifiez les mêmes paramètres qu’à l’étape 4.
- Cliquez sur Exécuter.
- Ouvrez l’outil Couloir.
- Identifiez la sortie du premier emplacement (Source A) qui a été créée à l’étape 5 comme valeur du paramètre Raster de distance de coût en entrée 1.
- Identifiez la sortie du deuxième emplacement (Source B) qui a été créée à l’étape 10 comme valeur du paramètre Raster de distance de coût en entrée 2.
- Nommez le raster de couloir en sortie
- Cliquez sur Exécuter.
- Ouvrez l’outil Calculatrice raster, Extraire par attributs ou l’outil Con.
- Utilisez comme entrée le raster en sortie créé par l’outil Couloir à l’étape 15.
- Spécifiez la valeur de seuil.
- Nommez le raster en sortie.
- Cliquez sur Exécuter.
Connecter des emplacements par des couloirs de moindre coût
Un couloir définit une zone géographique de moindre coût reliant deux emplacements source. Il contient tous les chemins de coût non directionnels reliant les sources inférieures au coût cumulé spécifié. Le couloir et les chemins au sein de cette zone ne sont pas directionnels car le sens emprunté pour se rendre d’une source à une autre est indifférent.
Processus de création du couloir
Pour créer un raster de couloir, vous avez besoin de deux jeux de données : l’un qui définit le premier jeu d’emplacements source et l’autre qui définit le deuxième jeu d’emplacements. Vous allez utiliser l’outil Accumulation de distance pour créer un raster de coût cumulé pour le premier jeu de sources. Utilisez ensuite le même outil pour créer un raster de coût cumulé pour le second jeu d’emplacements. Utilisez ces deux résultats comme entrée de l’outil Couloir afin d’obtenir la somme de coût cumulé entre les deux sources. La dernière étape consiste à identifier un seuil acceptable et à sélectionner uniquement les cellules qui correspondant à ce seuil pour générer le raster de couloir final.
Direction et seuil du couloir
Les couloirs ne sont pas directionnels ; aller d’une source à l’autre est associé au même coût que de revenir de la deuxième source vers la première. Cependant, il est important d’utiliser les mêmes paramètres pour les deux trajets dans l’outil Accumulation de distance.
Vous pouvez utiliser une surface de coût et un raster de surface pour augmenter le niveau de complexité de la modélisation de la distance. Néanmoins, vous ne pouvez pas utiliser des caractéristiques de la source telles qu’un facteur vertical, un facteur horizontal ou un sens de déplacement étant donné que ces paramètres dépendent de la directionalité (sens) du mouvement.
L’image ci-dessous montre l’exemple d’un couloir créé pour un projet de lignes à haute tension. Le seul critère permettant d’évaluer le coût du couloir est le coût d’acquisition des terrains. Le couloir final (rouge clair) contient tous les chemins qui se trouvent dans la fourchette supérieure maximale de 10 % par rapport au chemin de moindre coût, également illustré (ligne rouge foncé). La largeur du couloir varie sur sa longueur et le couloir dévie de façon importante par endroits. Ce résultat est différent de ce qu’il serait si une zone tampon de largeur fixe était générée alentour du chemin de moindre coût.
Si vous sélectionnez toutes les cellules dont le coût cumulé total se trouve dans la fourchette supérieure maximale de 10 % par rapport au chemin de moindre coût, les résultats sont considérés comme un couloir de coût de 10 %.
Largeur du couloir
Les sections étroites d’un couloir identifient généralement les zones dans lesquelles le couloir est plus sensible aux coûts et ouvrent moins de possibilités en matière d’itinéraires. Dans le cas de la ligne à haute tension, les sections plus étroites du couloir représentent des emplacements qui devraient être acquises en premier du fait du peu de latitude pour positionner les lignes à hautes tension dans cette section du couloir. Ces zones sont les emplacements les plus critiques dans le couloir.
Lors de l’installation des couloirs dédiés à la faune sauvage, les sections étroites du couloir peuvent correspondre à des endroits où les animaux sont le plus exposés au danger lorsqu’ils se déplacent. Ces zones étroites peuvent être les plus importantes à préserver car les espèces sauvages ont moins d’options lorsqu’elles les parcourent.
Pour voir l’importance de la largeur du couloir, on peut également imaginer une rivière coulant dans une vallée. Lorsque la vallée est large et plane, la rivière dispose de nombreuses possibilités pour parcourir cette section (en utilisant la résistance plus faible). Au cours d’une crue, la rivière peut déborder de son lit et s’élargir et même suivre un itinéraire différent. Lorsque la vallée se rétrécit dans un canyon et que des parois abruptes bordent les deux côtés, la rivière a moins de possibilités pour changer de cours. Les coûts aux alentours des sections étroites du canyon peuvent être considérés comme beaucoup plus élevés. Consultez le paragraphe Informations supplémentaires ci-dessous pour étudier l’illustration de ce concept. Dans la visualisation, la rivière constitue le chemin de moindre coût et les isolignes sont les différents seuils de coût.
Seuil approprié
Le seuil est dépendant des unités de la surface de coût. Le coût exprimé en dollars est l’une des unités les plus faciles à définir. Pour un couloir réservé à la faune sauvage, si les unités de coût sont une préférence, il est beaucoup plu complexe de déterminer un seuil. Associer un seuil biologique à des unités de coût de préférence subjective est plus difficile à justifier.
En pareil cas, il convient d’essayer plusieurs seuils jusqu’à obtenir les largeurs appropriées. Dans l’idéal, le seuil spécifié découlera de mesures objectives.
Îles dans le couloir
Selon le seuil spécifié, des îles peuvent se former dans le couloir obtenu, là où le couloir diverge et n’est pas contigu, tel que dans l’exemple du couloir de la ligne à haute tension ci-dessus. Les cellules de l’île ont des coûts cumulés supérieurs et le couloir les contourne.
Multiples emplacements source
Le nombre de sources uniques permettant de créer des rasters de coût cumulé en entrée n’est pas limité à un. Plusieurs sources peuvent être créées à l’aide de l’outil Accumulation de distance. En fonction des valeurs du coût cumulé entre les sources et le seuil spécifié, plusieurs couloirs peuvent être produits entre les sources et non un seul.
Calculer les couloirs, cellule par cellule
Les diagrammes suivants montrent comment un couloir est créé à l’emplacement d’une cellule unique. Ce processus se produit pour chaque cellule dans les rasters en entrée, mais à des fins de démonstration, une seule cellule est illustrée.
Pour créer un couloir, deux rasters de coût cumulé doivent être créés à l’aide de l’outil Accumulation de distance : l’un à partir de la source A et l’autre à partir de la source B.
L’outil Couloir additionne ensuite les deux surfaces de coût cumulé.
Le raster en sortie ne définit pas un seul chemin de moindre coût entre les deux sources, mais il identifie la plage de coûts cumulés entre les sources. En d’autres termes, moindre coût cumulé pour atteindre la source A + moindre coût cumulé pour atteindre la source B = coût cumulé total d’un chemin passant par une cellule. Il s’agit du moindre coût cumulé si un chemin passe par la cellule depuis la source A vers la source B.
Un seuil est alors spécifié pour définir la largeur du couloir.
Toutes les cellules dont la valeur de coût cumulé est inférieure au seuil défini sont sélectionnées dans le raster pour créer un couloir. Une fois le seuil appliqué, la sortie obtenue peut être considérée comme le couloir de moindre coût des cellules et non le chemin de moindre coût (une ligne unique).
Interpréter les couloirs
La largeur d’un couloir peut varier de manière importante tout au long de son parcours. Il ne s’agit pas d’une zone tampon de distance constante autour d’un chemin de moindre coût. Vous pouvez définir une largeur minimale requise et déterminez si un ensemble de chemins de moindre coût forment un couloir acceptable.
On peut également comprendre un couloir comme un chemin possédant un degré d’incertitude quant à l’emplacement du chemin de moindre coût. Le couloir de 10 % bordant un chemin de moindre coût donné représente bien visuellement tous les chemins dont le coût n’excède pas 10 % par rapport au chemin de moindre coût.
Un couloir peut montrer les localisations où le chemin de moindre coût est sensible aux modifications de son emplacement. Dans l’exemple de la ligne de tension précédemment cité, la zone la plus large figurant en haut du couloir se trouve sur des terres moins chères ; il existe de nombreuses solutions pour choisir la localisation du chemin dans cette zone sans que cela ait un impact significatif sur son coût. À l’inverse dans la section centrale étroite du couloir, les chemins de moindre coût alternatifs sont contraints dans l’espace et offrent peu de solutions.
Informations supplémentaires
Les sections suivantes apportent des informations supplémentaires sur la connexion d’emplacements via des couloirs.
Autres outils pour définir le seuil du couloir
Plusieurs outils vous permettent de spécifier un seuil chargé de définir la largeur d’un couloir à l’aide de clauses conditionnelles. Ils sont décrits ci-dessous. Un seuil de coût cumulé de 100 est utilisé.
Con, outil
Utilisez l’outil Con (du jeu d’outils Conditions) avec les paramètres suivants :
- Ouvrez l'outil Con.
- Fournissez la sortie issue de l’outil Couloir pour le paramètre Raster de condition en entrée.
- Construisez l’instruction "Value < 100" dans le paramètre Expression.
- Définissez le paramètre Raster de valeurs vraie ou valeur constante en entrée sur 100.
- Laissez le paramètre Raster de valeurs fausses ou valeur constante en entrée vide.
- Nommez le raster en sortie.
- Cliquez sur Exécuter.
Outil Extraction par attributs
Utilisez l’outil Extraction par attributs avec les paramètres suivants :
- Ouvrez l’outil Extraction par attributs.
- Indiquez la sortie de l’outil Couloir comme valeur du paramètre Raster en entrée.
- Construisez l’instruction "Value < 100" dans le paramètre Clause Where.
- Nommez le raster en sortie.
- Cliquez sur Exécuter.
Test, outil
Utilisez l’outil Test avec les paramètres suivants :
- Ouvrez l’outil Test.
- Indiquez la sortie de l’outil Couloir comme valeur du paramètre Raster en entrée.
- Construisez l’instruction "Value < 100" dans le paramètre Clause Where.
- Nommez le raster en sortie.
- Cliquez sur Exécuter.
Comprendre les couloirs
Pour comprendre la raison pour laquelle l’ajout de deux rasters de distance cumulée et la définition d’un seuil produit un couloir, prenons le cas géométrique le plus simple. Une ligne droite représente le chemin de moindre coût entre deux points dans le plan. Si le point C se trouve sur cette ligne, on peut écrire AC + CB = AB. Dans la terminologie des couloirs, la somme des coûts cumulés de C à A et de C à B est constante et correspond au minimum (la longueur de la ligne AB). Il en résulte qu’une ligne droite correspond au couloir de 0 % entre A et B. Il existe un autre moyen pour créer des chemins de moindre coût et ce dernier n’a pas besoin d’un raster de direction arrière.
Si C est décalé hors de la ligne (hors du chemin de moindre coût), AC devient le nouveau chemin de moindre coût depuis C vers A et CB devient le chemin de moindre coût de C à B. Résultat : AC + CB > AB. Tous les points qui ont le même coût total forment une ellipse autour du chemin de moindre coût d’origine. Tous les chemins de moindre coût reliant C à A et B sont englobés dans le couloir. Dans la terminologie des couloirs, une ellipse est le couloir de x % autour du chemin de moindre coût. Comme dans l’exemple de la ligne de tension, au début du couloir, un couloir de moindre coût autour d’un chemin de moindre coût est différent d’une zone tampon à largeur fixe autour de ce chemin.
Ces éléments sont également vrais pour la gestion des chemins de moindre coût d’ordre plus général. Le couloir de 0 % est identique au chemin de moindre coût et les couloirs de seuils supérieurs forment des boucles d’isolignes qui contiennent toutes les cellules et tous les chemins de ce couloir.
Si le sens de déplacement est sans importance dans votre analyse de chemin de moindre coût, vous pouvez utiliser des couloirs pour visualiser l’incertitude du chemin de moindre coût ou encore toutes les localisations des chemins non directionnels alternatifs se trouvant en deçà d’un seuil de coût acceptable autour du chemin de moindre coût.
Visualiser les couloirs
Vous obtenez plus d’informations et bénéficiez d’une nouvelle perspective lors de l’affichage des couloirs en 3D. Le chemin de moindre coût devient le fond relativement plat d’un canyon construit à partir des surfaces en entrée de coût cumulé ; les différents couloirs à x % forment des isolignes sur les parois du canyon. Depuis n’importe point d’une paroi du canyon, vous devez vous diriger vers le bas pour parvenir à une source, ce qui signifie que vous devez rester en dessous de l’isoligne indiquant que vous vous trouvez dans ce couloir de pourcentage.
Les sections plus larges du couloir dans l’exemple de la ligne de tension sont incluses dans le bassin large et plat dans l’image ci-dessus. Si vous êtes prêt à supporter un coût cumulé supplémentaire, vous pouvez augmenter le seuil. Les larges bassins représentent les emplacements offrant plus de possibilités pour faire passer le chemin étant donné que leur largeur y nettement plus importante. Les parois du canyon représentent l’endroit où cet investissement sera le moins avantageux.
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