Fonctionnement de l’outil Isoligne

Disponible avec une licence Spatial Analyst.

Disponible avec une licence 3D Analyst.

Les isolignes sont des lignes connectant des emplacements de valeur égale dans un jeu de données raster qui représente un phénomène continu comme l’altitude, la température, les précipitations, la pollution ou la pression atmosphérique. Les entités linéaires connectent des cellules d’une valeur constante dans l’entrée. Les lignes de contour portent généralement le nom d’isolignes. D’autres termes peuvent cependant être utilisés en fonction des éléments mesurés. On utilise par exemple le terme isobares pour la pression, isothermes pour la température et isohyets pour les précipitations.

La répartition des lignes de contour indique la façon dont les valeurs changent sur une surface. Lorsque les valeurs changent peu, les lignes sont très espacées. Lorsque les valeurs montent ou descendent rapidement, les lignes sont plus rapprochées.

Les outils de création d’isolignes Isoligne, Liste d’isolignes et Créer des isolignes avec barrières permettent de créer un jeu de classes d’entités polylignes à partir d’un raster en entrée.

A quoi servent les isolignes?

En suivant le tracé d’une polyligne particulière, vous pouvez identifier les emplacements dotés des mêmes valeurs. En outre, les isolignes forment une représentation de surface utile, dans la mesure où elles vous permettent de visualiser simultanément des surfaces à pente faible ou raide (distance entre les isolignes) et des vallées et des crêtes (polylignes convergentes et divergentes).

L’exemple ci-dessous illustre un jeu de données d’altitude en entrée et le jeu de données d’isolignes en sortie. Les zones dans lesquelles les isolignes sont proches les unes des autres indiquent les lieux les plus en pente. Elles correspondent aux zones d'altitudes plus élevées (en blanc sur le jeu de données d'altitude en entrée).

La table attributaire des isolignes contient un attribut d'altitude pour chaque isoligne.

Exemple illustrant la création d’isolignes

Pour comprendre comment les isolignes sont créées, prenons l’exemple d’un raster de neuf cellules, dont les valeurs du centre des cellules sont indiquées ci-dessous, pour lequel vous voulez créer une isoligne d’une élévation de 830 mètres. La première étape consiste à utiliser l’interpolation bilinéaire afin de calculer une valeur centrale pour chaque groupe de quatre cellules adjacentes. Pour le groupe de quatre cellules situé en haut à gauche, cette valeur est calculée comme suit : (799 + 802 + 825 + 828) / 4 = 813,5, qui est ensuite arrondie à 814. Ensuite, les valeurs du centre des cellules existant et les nouvelles intersections sont utilisées pour déterminer la trajectoire de certaines valeurs d’isolignes. Pour créer l’isoligne 830, l’interpolation linéaire entre les points permet de déterminer la position de cette valeur le long des lignes verticales, horizontales et diagonales appropriées. L’isoligne est construite en joignant ces points d’intersection.

L’extrapolation n’est pas utilisée pour interpoler les valeurs d’angle extérieur et par conséquent, les isolignes ne s’étendent pas jusqu’au bord du raster.

Mode de calcul de l’isoligne 830

Qualité des isolignes

Les outils d’isoligne produisent des isolignes de haute qualité, en représentant une interprétation exacte de la surface raster. La précision d'isoligne totale dépend de la façon dont les données utilisées pour créer le raster en entrée représentent la surface réelle.

La taille des cellules raster utilisées affecte l’apparence des isolignes en sortie. Une grande taille de cellule peut générer des isolignes grossières et angulaires.

Parfois, les isolignes peuvent se croiser, donner l’impression de s’intersecter ou former une ligne de raccordement non fermée. Des isolignes traversantes peuvent être présentes dans les régions d’échancrure qui se situent exactement dans un intervalle d’isolignes. Dans d’autres cas, les isolignes peuvent passer si près les unes des autres qu’elles peuvent donner l’impression de se croiser. Des isolignes de raccordement peuvent apparaître lorsque des crêtes d’intersection se situent exactement dans un intervalle d’isolignes. Il s’agit d’interprétations valides de la surface que les cartographes modifient généralement pour des raisons esthétiques.

Contrôle de la qualité des isolignes

Parfois, les isolignes créées peuvent comporter des contours carrés ou angulaires qui semblent suivre les limites de cellule raster. Cela peut survenir lorsque les rasters ont des valeurs entières et qu’ils se situent exactement sur une isoligne. Ce ne constitue pas un problème ; il s'agit simplement d'une création exacte des isolignes correspondant aux données.

Si vous souhaitez obtenir des isolignes plus lisses, l'une des méthodes consiste à lisser les données source ou à ajuster l'isoligne de base.

Lissage des données

Si vous disposez d’une licence pour l’extension ArcGIS Spatial Analyst, la méthode de lissage la plus simple consiste à prétraiter le raster en entrée avec l’outil Statistiques focales, à l’aide de la statistique Moyenne.

Une autre méthode consiste à ajuster légèrement les valeurs z pour que l’isoligne ne traverse plus exactement le centre des cellules du raster. Une nouvelle fois, l’outil Statistiques focales est utilisé, mais avec un fichier de noyau pondéré et la statistique Somme. La structure du fichier de noyau est la suivante :

3 3
.005 .005 .005
.005 .960 .005
.005 .005 .005

La précision de l'isoligne ne sera pas affectée de manière significative, car l'ajustement de la valeur z est faible et largement pondéré en faveur de la cellule raster centrale.

Ajustement de l'isoligne de base

L’ajustement de l’isoligne de base implique le décalage de celle-ci pour que les isolignes ne traversent plus exactement le centre des cellules. Le décalage peut être minime ; les valeurs aussi petites que 0,0001 étant effectives.

Remarque :

Pour appliquer cette technique à l’outil Liste d’isolignes, ajustez les valeurs dans la liste d’isolignes. Par exemple, au lieu de 600, 650, 700, etc., utilisez 600.001, 650.001, 700.001, etc.

Problème de données rencontré avec les MNT d'USGS

Héritage :

Les tests ont révélé que les isolignes générées depuis des rasters qui ont été créés à partir d’anciens modèles numériques d’altitude (MNA) 7,5 minutes d’USGS (United States Geological Survey) sont susceptibles de ne pas proposer le même niveau de détail que celui de la feuille de carte correspondante d’USGS. Cela semble être dû à l’intervalle d’échantillonnage inhérent au MNA. Les MNA 7,5 minutes d’USGS sont échantillonnés à des intervalles de 30 mètres, alors que les isolignes présentes sur les feuilles de carte semblent avoir été numérisées directement à partir de modèles stéréo à un niveau de détail beaucoup plus élevé. Les nouveaux MNT de format SDTS d'USGS ne rencontrent pas ce problème.