Explorer les mesures d’oxygène dissous en 3D
Les niveaux d’oxygène constituent un composant important de l’écologie marine et des études ont récemment prouvé que les niveaux globaux d’oxygène dans les océans diminuent depuis plusieurs décennies, et continueront à diminuer avec l’intensification du déréglement climatique à venir. Pour faire face à ces problèmes, vous devez être en mesure de créer des modèles en trois dimensions précis représentant les niveaux d’oxygène dissous dans les océans.
Vous allez utiliser les mesures d’oxygène dissous relevées à plusieurs profondeurs dans la baie de Monterey en Californie pour effectuer une interpolation géostatistique 3D permettant de prévoir les niveaux d’oxygène dans toute la baie. Vous allez apprendre à explorer les données 3D, à configurer les paramètres de l’outil Empirical Bayesian Kriging 3D (krigeage empirique bayésien 3D) (EBK3D) et à exporter les résultats dans des formats SIG pratiques et sous forme d’animations vidéo.
Télécharger et explorer le projet
Commencez par télécharger le projet contenant les mesures de l’oxygène dissous et ouvrez-le dans ArcGIS Pro.
- Téléchargez le paquetage de projet Interpolate 3D Dissolved Oxygen Measurements in Monterey Bay (Interpoler les mesures d’oxygène dissous 3D à Monterey Bay).
- Recherchez le fichier téléchargé sur votre ordinateur.
- Double-cliquez sur le fichier Interpolate_3D_Dissolved_Oxygen_Measurements_in_Monterey_Bay.ppkx pour ouvrir le projet. A l'invite, connectez-vous à votre compte d'organisation ArcGIS.
Le projet s’ouvre et affiche une carte et une scène locale.
- Cliquez sur l’onglet de la carte Monterey Bay (Baie de Monterey). Si nécessaire, zoomez pour mieux voir les points sur la carte.
La couche OxygenPoints est un petit exemple des données fournies par la base de données océaniques mondiales des National Centers for Environmental Information du NOAA. Ces points représentent des positions au sein de la baie de Monterey où les niveaux d’oxygène dissous, mesurés en micromoles par litre, ont été observés et enregistrés à plusieurs profondeurs.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), cliquez avec le bouton droit sur la couche OxygenPoints et choisissez Attribute Table (Table attributaire).
La table attributaire de la couche s’ouvre.
- Sous l'onglet Map (Carte), dans le groupe Selection (Sélection), cliquez sur le bouton Select (Sélectionner).
- Sur la carte, faites glisser un rectangle autour de toute entité OxygenPoints.
Toutes les entités au sein de la zone sont sélectionnées.
- Dans la table OxygenPoints, cliquez sur le bouton Show selected records (Afficher les enregistrements sélectionnés).
Seuls les enregistrements sélectionnés sont affichés dans la table attributaire.
Vous avez sélectionné plusieurs points d’échantillonnage dont les coordonnées x et y sont identiques mais dont les valeurs z diffèrent. Cela représente les niveaux d’oxygène observés à différentes profondeurs (z) sous la surface. Le nombre d’enregistrements coïncidents que vous avez sélectionnés peut être différent des images d’exemple dans la mesure où le nombre d’échantillons peut varier pour chaque emplacement à différentes profondeurs.
Remarque :
Si vous deviez interpoler une surface continue de niveaux d’oxygène, votre interpolation pourrait uniquement être générée pour une seule profondeur (valeur Z) à la fois, et vous devriez créer plusieurs surfaces interpolées pour les différentes profondeurs. Cela compliquerait l’interprétation et la compréhension de l’évolution des niveaux d’oxygène au fur et à mesure que la profondeur augmente.
Vous allez ensuite explorer les données dans une scène 3D.
- Fermez la table. Sur le ruban, sous l’onglet Map (Carte), dans le groupe Selection (Sélection), cliquez sur le bouton Clear (Effacer).
- Au-dessus de la carte, cliquez sur l’onglet Monterey Bay 3D (Baie de Monterey 3D).
La scène 3D représente la baie de Monterey, en Californie, avec une exagération verticale multipliée par 10. De ce fait, le canyon de Monterey paraît dix fois plus profond et plus escarpé qu’il ne l’est en réalité. La couche WorldElevation/TopoBathy sert à définir la surface d’altitude et le fond de carte World Ocean Base est drapé sur l’altitude afin de donner un effet 3D. Cette surface d’altitude est disponible dans ArcGIS Living Atlas of the World.
Remarque :
Dans ce didacticiel, la profondeur des points est généralement exprimée sous la forme d’un nombre positif, par exemple : le point est à une profondeur de 150 mètres. Cependant, les coordonnées Z de la classe d’entités sont enregistrées sous la forme de nombres négatifs, et sont souvent désignées comme altitude dans les fenêtres de ArcGIS Pro. Les altitudes négatives indiquent que les points se trouvent sous le niveau moyen de la mer.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), développez la couche OxygenPoints.
Les points d’oxygène sont représentés selon leur niveau d’oxygène, les mesures les plus faibles étant affichées en bleu et les mesures les plus élevées en rouge. Outre la symbologie, une exagération verticale multipliée par 10 est également appliquée à la profondeur des points afin de s’adapter à l’exagération appliquée à la surface d’altitude.
- Réduisez et désactivez la couche OxygenPoints. Activez la couche TargetPoints.
La couche TargetPoints contient les points qui font partie d’un maillage en 3D. Ils n’ont aucun attribut et serviront d’emplacements cible dans un didacticiel ultérieur.
- Décochez la couche TargetPoints et activez la couche OxygenPoints.
- Sur le ruban, dans le groupe Navigate (Naviguer) de l'onglet Carte, cliquez sur le bouton Explorer.
- Faites pivoter, inclinez, déplacez la vue et zoomez sur le canyon de Monterey afin d’observer les points d’oxygène à différents emplacements et profondeurs.
Remarque :
Si votre souris dispose d’une molette, cliquez dessus pour faire pivoter et incliner la représentation en 3D. Cliquez pour la déplacer ; cliquez avec le bouton droit pour effectuer un zoom. Pour plus d’informations sur l’utilisation de l’outil Explore (Explorer)pour naviguer, cliquez sur Navigation en 3D. Pour une navigation 3D plus poussée, vous pouvez utiliser le navigateur à l’écran, qui dispose de nombreuses options de navigation de la caméra avec une seule commande dans l’angle inférieur gauche d’une scène ou d’une vue.
- Le cas échéant, dans l’onglet View (Vue) dans le groupe Navigation (Navigation) cliquez sur le bouton Navigator (Navigateur).
À l’aide du navigateur, vous pouvez alors faire pivoter, déplacer et incliner la vue ou effectuer un zoom en utilisant les contrôles situés dans l’angle inférieur gauche de la carte.
Remarque :
Le navigateur est utile lorsqu’un contrôle bien défini est nécessaire pour les mouvements de la caméra. Vous pouvez redimensionner le navigateur, qui permet d’accéder rapidement aux contrôles afin d’incliner la vue ou de changer la direction. Reportez-vous à la rubrique Utiliser le navigateur à l’écran pour en savoir plus sur les commandes de navigation de la caméra.
- Sur la scène, cliquez sur n’importe quel point pour en examiner la fenêtre contextuelle.
Chaque point est symbolisé individuellement par sa valeur de niveau d’oxygène et s’affiche à la profondeur à laquelle il a été mesuré (valeur z). Les mesures d’oxygène les plus élevées se trouvent à la surface de l’océan, tandis que les mesures les plus faibles se situent près du milieu des colonnes verticales. Les points à une même profondeur présentent approximativement le même niveau d’oxygène, mais les niveaux d’oxygène évoluent très rapidement à mesure qu’on se déplace vers le haut ou vers le bas des colonnes verticales.
- Fermez la fenêtre contextuelle.
- Sur le ruban, sous l’onglet Map (Carte), dans le groupe Navigate (Naviguer), cliquez sur Bookmarks (Géosignets) et choisissez Monterey Canyon (Canyon de Monterey).
Explorer les mesures d’oxygène
Vous allez ensuite utiliser un histogramme pour explorer la répartition des mesures d’oxygène dissous, et utiliser les transformations pour ajuster la répartition afin qu’elle soit mieux adaptée à l’interpolation. Les histogrammes constituent un résumé visuel de la répartition des mesures de l’oxygène dissous en mesurant la fréquence à laquelle les mesures de l’oxygène sont effectuées dans le jeu de données. L’interpolation fonctionne mieux lorsque les données sont réparties normalement. Lorsque les données sont inclinées (la distribution est déséquilibrée), vous pouvez envisager de transformer les données afin de les normaliser. Les histogrammes vous permettent de découvrir les effets des transformations logarithmiques et de racine carrée sur la distribution des données.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), cliquez avec le bouton droit sur OxygenPoints, pointez sur Create Chart (Créer un diagramme) et sélectionnez Histogram (Histogramme).
Les fenêtres Chart (Diagramme) et Chart Properties (Propriétés du diagramme) apparaissent. La fenêtre Chart (Diagramme) demeure vide jusqu’à ce que vous spécifiiez le champ à analyser.
- Dans la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme), sous l’onglet Data (Données), pour Number (Nombre), choisissez Oxygen (Oxygène).
C’est dans ce champ que sont stockées les mesures de l’oxygène dissous à chaque point.
Dans le volet Chart Properties (Propriétés du diagramme), les statistiques sont mises à jour à l’aide des valeurs moyenne, minimum et maximum de mesure de l’oxygène, tandis que la fenêtre Chart (Diagramme) s’actualise pour afficher un histogramme des mesures. Les statistiques suivantes sont incluses :
- La valeur Count (Nombre) est 809 points.
- Le niveau d’oxygène dissous moyen est de 1,3 micromoles/litre.
- Le niveau d’oxygène dissous le plus bas (Min) est de 0,14.
- Le niveau d’oxygène dissous le plus élevé (Max) est de 6,8.
L’histogramme permet de constater que la distribution est fortement inclinée à gauche, avec de nombreuses observations dans la partie inférieure de la distribution et peu d’observations dans la partie supérieure.
Remarque :
Les valeurs sur les axes de l’histogramme seront peut-être différentes pour vous, étant donné que les valeurs affichées dépendent de la taille de la fenêtre.
- Dans la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme), cochez la case Show Normal distribution (Afficher la distribution normale).
Le diagramme est mis à jour et vous pouvez à présent effectuer une comparaison visuelle entre le résultat obtenu et une distribution normale qui correspond mieux à l’histogramme.
Lorsque l’on superpose la courbe de distribution normale à l’histogramme pour comparaison, on voit clairement que les barres de l’histogramme ne sont pas proches de la courbe. Vous utiliserez ensuite une transformation pour essayer de rapprocher la distribution des mesures d’oxygène d’une distribution normale.
Les transformations sont des opérations mathématiques qui sont appliquées à chaque mesure de données, comme utiliser la racine carrée ou le logarithme de chaque valeur. La distribution du jeu de données transformé sera différente de la distribution du jeu de données d’origine. L’efficacité des méthodes d’interpolation est optimale lorsque les données sont proches d’une distribution normale (en forme de cloche). Les transformations peuvent servir à rapprocher un jeu de données d’une distribution normale.
- Dans la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme), pour With transformation (Avec transformation), choisissez Square Root (Racine carrée).
L’histogramme est mis à jour pour refléter la distribution après application d’une transformation de racine carrée.
La transformation de racine carrée a permis de supprimer une partie de l’inclinaison, mais la distribution reste très inclinée vers la droite et la courbe de distribution normale ne correspond toujours pas parfaitement à l’histogramme.
- Dans la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme), pour With transformation (Avec transformation), choisissez Logarithmic (Logarithmique).
L’histogramme est mis à jour pour afficher la distribution avec application d’une transformation logarithmique.
La distribution apparaît maintenant plus symétrique et plus proche d’une forme de cloche que les histogrammes précédents. Plus tard, lors de la configuration des paramètres et des options d’interpolation, vous vous servirez du fait que la transformation logarithmique est efficace.
- Fermez la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme) et le diagramme OxygenPoints – Distribution of Oxygen (OxygenPoints – Distribution d’oxygène.)
Explorer la relation entre oxygène et altitude
Lors de la navigation en 3D, vous avez constaté que les niveaux d’oxygène dissous les plus élevés étaient proches de la surface de la baie, tandis que les niveaux les plus bas se trouvaient au milieu des colonnes verticales. Vous allez ensuite utiliser un nuage de points pour visualiser l’évolution des niveaux d’oxygène en fonction de la profondeur.
Le nuage de points permet de visualiser la relation entre deux variables numériques, où une variable apparaît sur l’axe x et l’autre variable sur l’axe y.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), cliquez avec le bouton droit sur OxygenPoints, pointez sur Create Chart (Créer un diagramme) et sélectionnez Scatter Plot (Nuage de points).
- Dans la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme), sous l’onglet Data (Données), pour X-axis Number (Axe x : nombre), choisissez Oxygen (Oxygène).
- Pour Y-axis Number (Axe y : nombre), sélectionnez z.
Le nom du diagramme devient Relationship between Oxygen and z (Relation entre l’oxygène et z).
- Dans la fenêtre Chart Properties - OxygenPoints (Propriétés du diagramme - OxygenPoints), décochez Show linear trend (Afficher la tendance linéaire).
Il montre une relation claire entre les niveaux d’oxygène et la profondeur. Le niveau d’oxygène le plus élevé se trouve près de la surface et diminue rapidement et régulièrement.
Les valeurs les plus basses se situent approximativement entre -600 et -1 000 mètres. Lorsque la profondeur est supérieure à 1 000 mètres, les niveaux d’oxygène remontent à nouveau progressivement.
Remarque :
En règle générale, les valeurs de profondeur sont indiquées sur l’axe y lorsque vous voulez représenter des valeurs mesurées à plusieurs profondeurs dans un nuage de points. Dans ces didacticiels cependant, vous vous intéressez à la prévision des niveaux d’oxygène en fonction de la profondeur. Il est donc plus logique de représenter la profondeur sur l’axe x du nuage de points.
- Dans la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme), modifiez les paramètres suivants :
- Pour X-axis Number (Axe x : nombre), sélectionnez z.
- Pour Y-axis Number (Axe y : nombre), sélectionnez Oxygen (Oxygène).
Le nuage de points se met à jour et affiche la relation entre la profondeur et les niveaux d’oxygène, la profondeur apparaissant désormais sur l’axe x.
Précédemment, l’histogramme vous a montré qu’une transformation logarithmique était utile. Il serait donc intéressant de voir le nuage de points avec les mesures d’oxygène sur une échelle logarithmique.
- Dans la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme), cliquez sur l’onglet Axes. Pour les propriétés Y-axis (Axe y), sélectionnez Log axis (Axe Journal).
Remarque :
L’utilisation d’un axe logarithmique correspond à l’application d’une transformation logarithmique sur les données d’un axe linéaire. Cela revient à ce que vous avez fait avec l’histogramme dans la section précédente.
Le nuage de points est mis à jour pour représenter les valeurs d’oxygène sur une échelle logarithmique. Après application d’une échelle logarithmique, vous pouvez voir la même tendance que précédemment, avec les valeurs les plus élevées à proximité de la surface et les valeurs les plus faibles aux alentours de 800 mètres sous la surface. Les points semblent former deux lignes distinctes qui se rejoignent à une profondeur approximative de -800 mètres.
Pour ces données, seules deux lignes sont nécessaires pour former un nuage de points approximatif. Dans un nuage de points plus dispersé, l’utilisation de davantage de lignes donnerait une approximation encore plus précise. Cette découverte est très importante, car les tendances linéaires locales peuvent être modélisées et supprimées lors de l’interpolation.
- Fermez la fenêtre Chart Properties (Propriétés du diagramme) et le diagramme OxygenPoints – Relationship between z and Oxygen (OxygenPoints - Relation entre z et Oxygène).
Remarque :
Les diagrammes sont gérés comme des propriétés d’une couche, c’est-à-dire qu’ils ne sont pas supprimés lorsque vous fermez les fenêtres liées aux diagrammes. Pour consulter vos diagrammes, vous pouvez développer la légende de la couche OxygenPoints dans la fenêtre Contents (Contenu) et faire défiler jusqu’au bas de la légende. Double-cliquez sur les diagrammes dans la légende pour les rouvrir.
- Si nécessaire, dans la fenêtre Contents (Contenu), réduisez la couche OxygenPoints.
- Enregistrez le projet et confirmez que vous souhaitez l’enregistrer dans la version actuelle de ArcGIS Pro.
Vous avez exploré les données liées aux mesures d’oxygène dissous pour la baie de Monterey en naviguant dans une scène locale et en utilisant à la fois un histogramme et un nuage de points. Vous avez constaté que les mesures d’oxygène les plus élevées étaient à proximité de la surface, tandis que les plus faibles se trouvaient à proximité du milieu des colonnes verticales.
À l’aide de l’histogramme, vous avez déterminé qu’une transformation logarithmique permettait de stabiliser la distribution des mesures de l’oxygène dissous. Le nuage de points a ensuite démontré l’existence d’une relation étroite entre les niveaux d’oxygène et la profondeur, et vous avez pu constater que l’oxygène sur une échelle logarithmique pouvait être évalué approximativement grâce aux tendances linéaires locales basées sur la profondeur.
Interpoler l’oxygène dissous à l’aide du krigeage bayésien empirique 3D
Précédemment, vous avez exploré les mesures d’oxygène dissous sur la carte et utilisé la cartographie pour mieux comprendre la répartition des mesures d’oxygène. Vous avez également constaté que les niveaux d’oxygène variaient énormément en fonction de la profondeur.
Vous allez ensuite utiliser ces informations pour interpoler les valeurs d’oxygène dans un modèle 3D continu qui prévoit les niveaux d’oxygène dissous dans toute la baie de Monterey. Vous utiliserez l’outil de géotraitement Empirical Bayesian Kriging 3D (EBK3D) (Krigeage bayésien empirique 3D [EBK3D]) pour effectuer l’interpolation et explorer le modèle 3D dans une scène. Vous allez ensuite utiliser la validation croisée afin d’évaluer si le modèle prévoit de manière précise les niveaux d’oxygène dissous.
Interpoler à l’aide de l’outil de géotraitement
Dans cette section, vous allez utiliser l’outil de géotraitement EBK3D (krigeage bayésien empirique 3D) pour interpoler les mesures de l’oxygène dissous dans un modèle continu qui prévoit l’oxygène dissous partout entre les points mesurés.
- Le cas échéant, ouvrez votre projet.
- Sur le ruban, sous l’onglet Analysis (Analyse), dans le groupe Geoprocessing (Géotraitement), cliquez sur Tools (Outils).
La fenêtre Géotraitement s’ouvre.
- Dans la zone de recherche de la fenêtre Geoprocessing (Géotraitement), saisissez Empirical Bayesian Kriging 3D (Krigeage bayésien empirique 3D). Dans les résultats de la recherche, cliquez sur Empirical Bayesian Kriging 3D (Krigeage bayésien empirique 3D).
L’outil EBK3D est disponible dans l’assistant géostatistique et en tant qu’outil de géotraitement. Le résultat de l’interpolation est une couche géostatistique qui présente une section transversale horizontale à une altitude donnée. L’altitude actuelle peut être modifiée à l’aide d’un curseur de plage, dont l’utilisation provoquera la mise à jour de la couche afin de représenter les prévisions interpolées pour la nouvelle altitude.
- Dans l’outil de géotraitement Empirical Bayesian Kriging 3D (Krigeage bayésien empirique 3D), changez les paramètres suivants :
- Pour Input features (Entités en entrée), choisissez OxygenPoints.
- Vérifiez que le paramètre Elevation field (Champ d’altitude) est défini sur Shape.Z (Forme.Z).
- Pour Value field (Champ de valeurs), sélectionnez Oxygen (Oxygène).
- Pour Output geostatistical layer (Couche géostatistique en sortie), supprimez le texte et saisissez Oxygen Prediction.
Ces paramètres sont tout ce qui est requis pour exécuter l’outil. Toutefois, dans le précédent didacticiel, vous avez appris que la distribution des mesures d’oxygène dissous nécessite une transformation logarithmique. Dans l’outil de géotraitement, une transformation logarithmique empirique applique une transformation logarithmique avant d’appliquer en outre une transformation de score normal.
Remarque :
Les transformations de score normal ne sont pas abordées dans le cadre de ce didacticiel, mais il s’agit de transformations flexibles et indépendantes des paramètres qui sont apportées à la distribution normale en fonction de la comparaison entre les quantiles empiriques et les quantiles correspondants dans la distribution normale. En appliquant un logarithme et en utilisant une transformation empirique de score normal (Log Empirical [Logarithmique empirique]), la distribution obtenue après la transformation sera proche d’une distribution normale et sera parfaitement adaptée à EBK3D.
- Développez Advanced Model Parameters (Paramètre du modèle avancé). Pour Transformation type (Type de transformation), choisissez Log empirical (Logarithmique empirique).
Une fois le type de transformation modifié, le paramètre Semivariogram model type (Type de modèle de semi-variogramme) passe automatiquement à Exponential (Exponentiel). Le modèle de semi-variogramme par défaut n’est pas applicable avec une transformation.
Vous avez appris précédemment que les niveaux d’oxygène pouvaient faire l’objet d’une approximation en utilisant deux courbes de tendance locales selon la profondeur. Si vous choisissez de supprimer une tendance de premier ordre (linéaire) dans EBK3D, cela engendre l’estimation d’une tendance linéaire verticale des mesures de l’oxygène. Dans la mesure où cette tendance verticale est calculée localement dans les sous-ensembles, la suppression d’une tendance de premier ordre revient à adapter les courbes de tendance locales dans un nuage de points de la profondeur par rapport à l’oxygène (la correspondance entre la suppression d’une tendance verticale dans des sous-ensembles et les lignes locales dans un nuage de points peut ne pas être évidente si vous n’êtes pas familiarisé avec la régression linéaire). Étant donné que vous avez constaté précédemment que ce nuage de points pouvait faire l’objet d’une approximation à l’aide d’une séquence de lignes droites, vous allez supprimer la tendance de premier ordre.
- Sous Advanced Model Parameters (Paramètres du modèle avancé), pour Order of trend removal (Ordre de suppression des tendances), sélectionnez First order (Premier ordre).
Le paramètre Elevation inflation factor (Facteur d’inflation de l’altitude) définit le rapport de vitesse de changement des valeurs mesurées verticalement et horizontalement. Par exemple, si les valeurs changent 10 fois plus vite à la verticale qu’à l’horizontale, cette valeur doit être de 10. Cela permet de s’assurer que le poids des valeurs mesurées est correct dans les équations, quelle que soit la direction en 3D. Dans la mesure où vous ne connaissez pas le facteur d’inflation de l’altitude approprié pour les mesures de l’oxygène, vous allez laisser ce paramètre vierge, et une valeur sera estimée lorsque vous exécuterez l’outil. La valeur estimée peut être vérifiée à l’issue de l’exécution de l’outil, en visualisant les détails de l’outil.
Dans cet exemple, le facteur d’inflation de l’altitude sert à corriger le fait que les mesures de l’oxygène changent beaucoup plus rapidement à la verticale qu’à l’horizontale. Vous avez pu constater cette différence à la fois sur la carte et dans le nuage de points. Elle constitue un problème pour l’interpolation 3D : les équations de krigeage doivent affecter le bon poids à chaque mesure afin de réaliser des prévisions aux nouveaux emplacements. Si les valeurs mesurées évoluent plus rapidement à la verticale qu’à l’horizontale, cela signifie que, lors de l’élaboration d’une prévision à un nouvel emplacement, les points qui se trouvent approximativement à la même profondeur doivent avoir un poids plus élevé que les points qui se trouvent à des profondeurs très différentes, même si les points à la même profondeur sont comparativement éloignés de l’emplacement de la prévision.
- Réduisez Advanced Model Parameters (Paramètres du modèle avancé) et développez Search Neighborhood Parameters (Paramètres de recherche de voisinage).
Le paramètre Search neighborhood (Recherche de voisinage) définit comment le voisinage sera déterminé lors de l’élaboration de prévisions aux nouveaux emplacements. Pour prévoir une nouvelle valeur, les mesures de l’oxygène à proximité de l’emplacement de la prévision (appelées voisins) doivent être identifiées. Il est important d’obtenir divers voisins dans plusieurs directions, notamment lorsque les données forment des colonnes verticales.
- Pour Search Neighborhood Parameters (Paramètres de recherche de voisinage), vérifiez les paramètres suivants :
- Vérifiez que le paramètre Search neighborhood (Recherche de voisinage) est défini sur Standard 3D (3D standard).
- Vérifiez que le paramètre Max neighbors (Voisinage max) est défini sur 2.
- Vérifiez que le paramètre Min neighbors (Voisinage min) est défini sur 1.
- Vérifiez que le paramètre Sector Type (Type de secteur) est défini sur 12 Sectors (Dodecahedron) [12 secteurs (Dodécaèdre)].
Ces paramètres permettent de s’assurer que la recherche de voisinage se fera bien dans 12 directions différentes (Sector Type (Type de secteur)) en 3D et trouvera au moins un voisinage (Min neighbors (Voisinage min)) et au plus deux voisinages (Max neighbors (Voisinage max)) dans chacune des 12 directions.
- Cliquez sur Run (Exécuter).
L’outil s’exécute. L’exécution de l’outil prend parfois jusqu’à une minute. Lorsqu’un outil de géotraitement est exécuté, une entrée est ajoutée à l’historique de géotraitement du projet et fournit des détails sur la date/l’heure d’exécution de l’outil, les paramètres utilisés, la réussite ou l’échec de l’outil, ainsi que tout message d’erreur.
- Une fois l’exécution de l’outil terminée, dans la fenêtre Geoprocessing (Géotraitement), cliquez sur View Details (Afficher les détails).
Une fenêtre s’ouvre et affiche un résumé des paramètres utilisés dans l’outil. La section Messages indique qu’un facteur d’inflation de l’altitude a été estimé à environ 12,7. Cela signifie que, même après avoir supprimé la tendance verticale, les valeurs de l’oxygène ont continué à évoluer 12,7 fois plus rapidement à la verticale qu’à l’horizontale.
- Fermez la fenêtre.
La couche géostatistique Oxygen Prediction a été ajoutée à la carte. Elle s’affiche sous forme de coupe 2D à la surface de l’océan. Au départ, la couche est entièrement rouge, et une petite zone filaire 3D est dessinée autour de l’étendue 3D de la couche. Si vous ne voyez pas cette zone filaire sur votre écran, désactivez la couche World Ocean Base. La couche géostatistique ne présente pas encore la même exagération verticale que la surface d’altitude et les points. Visuellement, la zone filaire ne correspond donc pas à l’étendue 3D des mesures d’oxygène.
Explorer la couche géostatistique en 3D
Dans la section précédente, vous avez utilisé l’outil EBK3D pour créer une couche géostatistique permettant de prédire les niveaux d’oxygène dissous dans toute la baie de Monterey. Vous allez ensuite explorer les couches géostatistiques en 3D. Vous allez tout d’abord modifier certains paramètres d’altitude et de symbologie.
- Dans le volet Contents (Contenu), cliquez avec le bouton droit sur Oxygen Prediction et choisissez Properties (Propriétés).
- Dans l’onglet Elevation (Altitude), pour Vertical Exaggeration (Exégération verticale) , saisissez 10.
Cette action permet de définir l’exagération verticale de la couche géostatistique de façon à ce qu’elle corresponde au fond de carte et aux points.
- Cliquez sur OK.
La zone filaire autour de la couche géostatistique s’étend jusqu’au bas des mesures d’oxygène. Vous allez maintenant appliquer une autre combinaison de couleurs à la couche géostatistique.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), développez la couche Oxygen Prediction.
Le rendu des couches géostatistiques se fait à l’aide d’isolignes remplies à partir d’une méthode de classification. La combinaison de couleurs par défaut pour ces données utilise le rouge pour indiquer les zones où les niveaux d’oxygène prévus sont supérieurs à 3,785 micromoles/litre. Il apparaît que tous les emplacements à la surface de l’océan présentent des niveaux d’oxygène prévus supérieurs à cette valeur : toute la tranche 2D est donc rendue en rouge à la surface.
- Réduisez la couche Oxygen Prediction.
Pour voir la variabilité des niveaux d’oxygène prévus à la surface, vous allez modifier la méthode de classification et augmenter le nombre de classes.
- Cliquez avec le bouton droit sur la couche Oxygen Prediction et sélectionnez Symbology (Symbologie).
La fenêtre Symbology (Symbologie) s’ouvre, présentant les options de classification disponibles.
- Dans la fenêtre Symbology (Symbologie), pour Method (Méthode), sélectionnez Equal Intervals (Intervalles égaux). Dans Classes, saisissez 32.
Une fois que vous avez modifié la méthode et le nombre de classes, la couche géostatistique se met à jour pour indiquer les niveaux d’oxygène prévus avec une combinaison de couleurs à intervalles égaux et 32 classes. Grâce au dégradé de couleurs, vous pouvez désormais connaître de façon certaine la variation des niveaux d’oxygène à la surface.
- Dans la fenêtre Symbology (Symbologie), faites défiler la liste Class Breaks (Interruptions de classe) vers le bas pour afficher les interruptions de classe jaune et orange associées aux niveaux d’oxygène à la surface.
Ces interruptions de classe correspondent à des niveaux d’oxygène dissous compris entre 4 et 6 micromoles/litre environ, comme observé à la surface de l’océan.
- Fermez la fenêtre Symbology (Symbologie).
La couche géostatistique 3D active automatiquement un curseur de plage, que vous trouverez sur la droite de la scène Monterey Bay 3D. Pointez le curseur sur le contrôle pour l’activer, ce qui vous permet de modifier la profondeur actuelle de la couche géostatistique.
- Sur le contrôle Range Slider (Curseur de plage), pointez sur le curseur, cliquez dans la case verte. Saisissez -100 et appuyez sur Entrée.
Le curseur se déplace à une profondeur de 100 mètres sous la surface. La couche géostatistique se met à jour pour présenter les niveaux d’oxygène prévus à la nouvelle profondeur.
Remarque :
La mise à jour de la couche à la nouvelle profondeur peut prendre quelques secondes. Si vous trouvez que cette opération est trop lente sur votre ordinateur, vous pouvez réduire le nombre de classes dans la fenêtre Symbology (Symbologie). Ce faisant, vous accélérerez le calcul sans modifier les concepts de base de ces didacticiels.
À 100 mètres sous la surface, les niveaux d’oxygène prévus ont nettement diminué. Cette baisse était prévisible au vu de ce que vous a montré le nuage de points.
- Pointez sur le milieu du contrôle du curseur de plage et cliquez sur le bouton Bas.
La couche passe à une profondeur de 169 mètres et la couche géostatistique se met à jour. Les prévisions d’oxygène dissous diminuent à mesure que la couche géostatistique se déplace vers le fond de l’océan.
- Faites de nouveau glisser le curseur à la surface de l’océan.
Remarque :
Si vous séparez le curseur en un intervalle par inadvertance, la couche géostatistique utilisera toujours la valeur supérieure de l’intervalle.
- Sur le ruban, cliquez sur l’onglet Range (Plage). Dans le groupe Playback (Lecture), cliquez sur Direction pour définir la direction de lecture de l’animation du haut vers le bas.
- Sur le curseur de plage, cliquez sur le bouton de lecture.
La couche Oxygen Prediction (Prévision d’oxygène) s’enfonce dans l’océan et affiche les niveaux d’oxygène prévus à 30 profondeurs différentes. La couche passe sous la surface d’altitude et le fond de carte au fur et à mesure de sa descente.
Remarque :
Il faudra peut-être plusieurs minutes pour que l’animation soit finalisée, car la couche doit effectuer les calculs et se redessiner à chaque profondeur. Cependant, une fois une profondeur calculée, elle est mise en cache et apparaîtra rapidement les fois suivantes.
- Lorsque l’animation se termine, faites de nouveau glisser le curseur jusqu’à l’altitude de la surface (0).
- Cliquez une nouvelle fois sur le bouton de lecture.
Cette fois, votre animation devrait être lue rapidement, ce qui vous permet de voir l’évolution des niveaux d’oxygène. En y regardant de plus près, vous voyez que les niveaux d’oxygène diminuent jusqu’à une profondeur d’environ 800 mètres, puis qu’ils commencent à augmenter doucement.
- Faites de nouveau glisser le curseur de plage jusqu’à l’altitude de la surface (0).
Évaluer la précision du modèle
Vous pouvez apprendre à mieux connaître les détails de votre modèle en l’explorant sur une carte ou dans une scène. Cependant, vous devez utiliser une méthode quantitative plus facile à vérifier afin de valider la précision et la fiabilité des niveaux d’oxygène dissous prévus. La validation croisée constitue une méthode couramment utilisée pour valider les modèles géostatistiques.
La validation croisée supprime un point mesuré, puis utilise tous les points restants pour prévoir l’emplacement du point masqué. La valeur mesurée au point masqué est ensuite comparée à la valeur prévue à l’aide de la validation croisée. La différence entre ces deux valeurs, qui constitue l’erreur de validation croisée, est calculée pour chaque point en entrée.
- Dans le volet Contents (Contenu), cliquez avec le bouton droit sur Oxygen Prediction et choisissez Cross Validation (Validation croisée).
La fenêtre Cross Validation (Validation croisée) s’ouvre et affiche plusieurs diagnostics graphiques et numériques concernant la précision du modèle d’interpolation. La fenêtre se compose d’un diagramme sur la gauche et d’un résumé statistique sur la droite. Les statistiques calculées servent de diagnostics pour indiquer si le modèle et les valeurs de paramètre associées sont raisonnables.
Le résumé statistique fournit les informations suivantes :
- Les erreurs Mean (Moyenne) et Mean Standardized (Moyenne standardisée) sont toutes les deux proches de zéro (respectivement 0,007 et 0,017), ce qui indique que le modèle a très peu de biais. Il ne prévoit généralement pas de valeurs trop grandes ou trop petites.
- La valeur Root-Mean-Square (Erreur quadratique moyenne) de 0,26 indique qu’en moyenne, le niveau d’oxygène prévu différait de la valeur mesurée d’environ un quart de micromole/litre.
- La valeur Root-Mean-Square-Standardized (Erreur quadratique moyenne standardisée) de 0,94 est proche de la valeur idéale (1), et la valeur Average Standard Error (Erreur standard moyenne) de 0,22 est presque égale à l’erreur quadratique moyenne. Cela signifie que la variabilité des prévisions est correctement estimée.
- Les valeurs Inside 90/95 Percent Interval (Au sein d’un intervalle de 90/95 pour cent), qui sont de 90,9 et 95,4, sont toutes deux proches des valeurs idéales de 90 et 95, ce qui montre la cohérence entre les valeurs prévues et l’incertitude des prévisions.
- La valeur Average CRPS (CRPS moyen) est difficile à interpréter de manière littérale, mais lorsque les valeurs sont faibles, cela correspond à une plus grande précision. Cette valeur de 0,083 sera comparée à un autre modèle dans le didacticiel suivant.
- Sur la droite de la fenêtre Cross Validation (Validation croisée), cliquez sur l’onglet Table.
La table représente les résultats individuels de la validation croisée pour chaque point en entrée. Ces valeurs sont utilisées pour générer les diagrammes sur la gauche de la fenêtre.
- Si nécessaire, sur la gauche de la fenêtre Cross Validation (Validation croisée), cliquez sur l’onglet Predicted (Prévu).
Avec la validation croisée, si votre modèle peut prévoir de manière précise les valeurs d’oxygène aux points masqués, il doit être en mesure de prévoir de manière précise les niveaux d’oxygène aux nouveaux emplacements qui n’ont pas encore fait l’objet d’une mesure.
Ce diagramme est un nuage de points comparant les valeurs d’oxygène prévues à partir de la validation croisée aux valeurs d’oxygène mesurées pour chaque point. Étant donné que, si le modèle est précis, les valeurs prévues devraient être égales aux valeurs mesurées, les points devraient idéalement se situer le long de la ligne de référence grise. Une ligne de régression bleue est calculée pour les points, ce qui vous permet d’évaluer dans quelle mesure ils suivent cette ligne idéale.
Vos points sont tellement proches de la ligne idéale que la ligne de régression (bleue) couvre presque la ligne de référence (grise), ce qui les rend difficiles à distinguer.
Les points situés dans l’angle supérieur droit montrent qu’il existe une plus grande variabilité autour de la ligne de régression pour les valeurs d’oxygène plus élevées. Cette situation se retrouve souvent pour les données géostatistiques, mais il est intéressant de le signaler, car cela signifie que le modèle peut réaliser des prévisions plus précises dans les zones de l’océan présentant des niveaux d’oxygène faibles que dans les zones où les niveaux d’oxygène sont élevés.
- Sur la gauche de la fenêtre Cross Validation (Validation croisée), cliquez sur l’onglet Error (Erreur).
Le diagramme de comparaison entre les valeurs mesurées et les erreurs représente les valeurs d’oxygène mesurées tracées par rapport aux erreurs de validation croisée. La ligne de régression bleue est plate, ce qui indique que le modèle effectue des prévisions sans biais pour les niveaux d’oxygène faibles et élevés.
Le diagramme prouve que les prévisions n’ont pas de biais pour tous les niveaux d’oxygène et que la variabilité des points autour de la ligne de régression est plus grande pour les valeurs mesurées les plus élevées. Cela signifie qu’en moyenne, le modèle prévoit les valeurs d’oxygène élevées avec précision, mais qu’il existe une grande variation dans les prévisions individuelles dans les zones à forte teneur en oxygène.
- Fermez la fenêtre Cross Validation (Validation croisée).
Le résumé statistique de validation croisée et les diagrammes prouvent bien que le modèle EBK3D que vous avez créé est en mesure de prévoir de manière précise les niveaux d’oxygène dissous dans la baie de Monterey avec une erreur moyenne d’environ un quart de micromole/litre. Cette erreur est généralement plus grande à proximité de la surface, où les niveaux d’oxygène sont les plus élevés.
- Enregistrez le projet.
Vous avez utilisé l’outil Empirical Bayesian Kriging 3D (Krigeage bayésien empirique 3D) pour interpoler les mesures d’oxygène dissous dans la baie de Monterey. Vous avez également appris à explorer les couches géostatistiques en 3D à l’aide du curseur de plage et avez démontré la précision du modèle grâce à la validation croisée.
Exécuter une interpolation 3D dans l’assistant géostatistique
Précédemment, vous avez utilisé l’outil de géotraitement EBK3D pour interpoler les mesures d’oxygène dissous dans la baie de Monterey. Vous avez appris à utiliser le curseur de plage pour modifier la profondeur de la couche géostatistique et avez validé la précision du modèle.
Vous allez ensuite utiliser l’assistant géostatistique pour interpoler les mesures d’oxygène dissous. L’assistant géostatistique offre une expérience guidée grâce à laquelle vous pouvez visualiser les modèles de krigeage locaux utilisés par la méthode EBK3D pour formuler des prévisions. En explorant ces modèles locaux, vous découvrirez comment ils changent au sein de la baie de Monterey.
Effectuer un krigeage bayésien empirique 3D
Vous allez tout d’abord passer à une carte 2D et effectuer un krigeage bayésien empirique 3D (EKB3D) à l’aide de l’assistant géostatistique. Vous utiliserez ensuite tous les paramètres par défaut et comparerez les résultats de validation croisée avec le modèle avancé du didacticiel précédent.
L’assistant géostatistique constitue un ensemble dynamique de pages conçu pour vous guider tout au long du processus de création d’un modèle d’interpolation et d’évaluation de ses performances. Les choix que vous effectuez sur une page déterminent les options qui seront disponibles sur les pages suivantes et la manière dont vous interagissez avec les données pour développer un modèle adapté. L’assistant vous guide de A à Z : du choix de la méthode d’interpolation à l’affichage des mesures de résumé des performances attendues du modèle.
- Le cas échéant, ouvrez votre projet.
- Cliquez sur l’onglet de la carte Monterey Bay (Baie de Monterey).
La carte devient une carte 2D de la baie de Monterey. Les mesures d’oxygène sont dessinées sur la carte.
- Le cas échéant, fermez la table OxygenPoints.
- Sur le ruban, cliquez sur l’onglet Analysis (Analyse). Dans le groupe Workflows (Processus), cliquez sur Geostatistical Wizard (Assistant géostatistique).
L’assistant géostatistique s’affiche. Sur la première page de l’assistant, vous pouvez choisir une méthode d’interpolation sur la gauche et spécifiez les paramètres en entrée sur la droite.
- Dans le groupe 3D Interpolation (Interpolation 3D), choisissez Empirical Bayesian Kriging 3D (Krigeage bayésien empirique 3D). Sous Input Dataset (Jeu de données en entrée), pour Source Dataset (Jeu de données source), sélectionnez OxygenPoints . Pour Data Field (Champ de données), sélectionnez Oxygen (Oxygène).
Ces paramètres indiquent que vous voulez exécuter l’outil EBK3D sur le champ de valeurs Oxygen (Oxygène) de la couche OxygenPoints.
- Dans la fenêtre Geostatistical Wizard (Assistant géostatistique), cliquez sur Next (Suivant).
La deuxième page de l’assistant géostatistique s’ouvre.
La deuxième page de l’assistant géostatistique est divisée en plusieurs sections.
- La section General Properties (Propriétés générales) présente tous les paramètres disponibles pour l’outil EBK3D.
- La surface d’aperçu inclut une coupe horizontale des valeurs d’oxygène prévues à la profondeur actuelle. La surface d’aperçu se met à jour dès que vous modifiez un paramètre dans les propriétés générales (General Properties). Cela vous permet de modifier les paramètres de manière interactive et de voir comment le modèle réagit.
- La section située en bas à gauche de la page présente les semi-variogrammes. Il s’agit de modèles locaux simulés fournis par l’outil EBK3D pour la position et la profondeur actuelles. Sur le diagramme, les lignes bleues correspondent aux semi-variogrammes simulés à la position actuelle. Le diagramme inclut également des croix bleues (semi-variances empiriques), calculées directement à partir des données. En règle générale, les croix bleues se trouvent approximativement au milieu des semi-variogrammes simulés.
- La section Identify Result (Identifier le résultat) située dans l’angle inférieur droit de la page indique la position actuelle et la valeur prévue à partir de la surface d’aperçu. La position (x et y) et la profondeur (z) peuvent être modifiées en saisissant des coordonnées dans la sectionIdentify Result (Identifier le résultat) ou en cliquant sur une position dans la surface d’aperçu.
- Pointez sur la surface d’aperçu.
Un curseur de profondeur s’affiche, vous permettant de modifier la profondeur actuelle.
Vous pouvez faire glisser le curseur pour modifier la profondeur, comme vous le feriez pour le curseur de plage sur la carte. Vous pouvez également saisir une profondeur dans la zone située sous le curseur.
- Dans la case sous le curseur, saisissez -500 et appuyez sur Entrée.
La surface d’aperçu montre maintenant les niveaux d’oxygène prévus à une profondeur de 500 mètres sous la surface de l’océan. Le diagramme se met à jour pour présenter les modèles locaux simulés fournis par l’outil EBK3D pour l’emplacement et la profondeur actuels.
- Dans la section d’aperçu, faites glisser le curseur à diverses profondeurs.
À chaque profondeur, cliquez sur la surface d’aperçu et observez les modifications des semi-variogrammes locaux. Les semi-variogrammes de certaines zones monteront plus vite que d’autres. Plus les modèles montent rapidement, plus les valeurs d’oxygène changent vite à cette position.
- Lorsque vous avez terminé d’explorer les modèles locaux, faites revenir le curseur à la surface de l’océan..
Dans l’assistant géostatistique, acceptez tous les paramètres par défaut pour l’outil EBK3D afin de comparer les résultats avec ceux du modèle avancé créé dans le didacticiel précédent. La justification a été effectuée avec les paramètres avancés pour la cartographie et l’exploration, et vous pouvez maintenant constater la meilleure qualité des résultats lors de l’utilisation de ces options avancées.
- Dans l’assistant géostatistique, cliquez sur Next (Suivant).
L’assistant géostatistique exécute la validation croisée et en affiche les résultats pour les paramètres EBK3D par défaut. Cette page est identique à la fenêtre Cross Validation (Validation croisée) que vous avez créée dans le didacticiel précédent, mis à part qu’elle est intégrée à l’assistant géostatistique. Les valeurs de mesure apparaissent sur l’axe x et les valeurs prévues apparaissent le long de l’axe y.
Le diagramme de comparaison entre prévisions et mesures reprend le modèle avancé du didacticiel précédent. La ligne de régression se trouve presque sur la ligne de référence grise et les mesures d’oxygène les plus élevées sont celles qui présentent la plus grande variabilité autour de la ligne de régression.
- Cliquez sur l’onglet Error (Erreur).
Les valeurs d’erreur apparaissent sur l’axe x et les valeurs mesurées apparaissent le long de l’axe y.
Le diagramme de comparaison entre mesures et erreurs reprend le modèle précédent. La ligne de régression est plate et les valeurs mesurées les plus élevées sont celles qui présentent la plus grande variabilité autour de la ligne de régression.
- Passez en revue le résumé statistique.
Le tableau suivant compare le résumé statistique pour le modèle par défaut, tel que généré par l’assistant géostatistique, et votre modèle avancé précédent.
Statistique Modèle avancé Modèle par défaut Average CRPS (CRPS moyen) :
0,083
0,114
Inside 90 Percent Interval (Au sein d’un intervalle de 90 pour cent)
90,9
91,2
Au sein d'un intervalle de 95 pour cent
95,4
95,4
Moyenne
-0,007
0,007
Root-Mean-Square
0,260
0,308
Mean Standardized
0,017
0,029
Root-Mean-Square Standardized
0,945
0,964
Erreur standard moyenne
0,228
0,305
Le résumé statistique fournit les informations suivantes :
- Le modèle par défaut présente de faibles niveaux de biais, dans la mesure où les valeurs Mean (Moyenne) et Mean Standardized (Moyenne standardisée) sont proches de zéro.
- La valeur Root-Mean-Square Standardized (Quadratique moyenne standardisée) est proche de 1.
- Les valeurs Inside 90 Percent Intervals (Au sein d’un intervalle de 90 pour cent) et Inside 95 Percent Interval (Au sein d’un intervalle de 95 pour cent) sont toutes les deux proches de la valeur idéale (respectivement 90 et 95).
- La valeur Root-Mean-Square (Erreur quadratique moyenne) est à peu près égale à la valeur Average Standard Error (Erreur standard moyenne).
Ces résultats sont encourageants et indiquent que le modèle par défaut réussit tous les tests habituels permettant d’évaluer un modèle géostatistique. Toutefois, les déclarations suivantes sont également vraies :
- La valeur Root-Mean-Square (Erreur quadratique moyenne) du modèle par défaut est 18 pour cent plus élevée que celle du modèle avancé.
- La valeur Average CRPS (CRPS moyen) est 37 pour cent plus élevée.
Une simple inspection visuelle des diagrammes ne permet pas forcément de repérer ces différences, mais il est clair que le modèle avancé est beaucoup plus précis que le modèle par défaut. En moyenne, les prévisions du modèle avancé sont 18 pour cent plus proches des valeurs réelles, et les incertitudes liées aux valeurs prévues sont nettement plus précises. Le seul véritable moyen d’identifier cette différence est d’effectuer une comparaison quantitative telle que la validation croisée.
- Cliquez sur Finish (Terminer).
La fenêtre Method Report (Rapport de méthode) s’ouvre. Cette fenêtre inclut tous les paramètres utilisés dans l’assistant.
- Dans la fenêtre Method Report (Rapport de méthode), cliquez sur OK.
Une fois l’assistant exécuté, une couche géostatistique nommée Empirical Bayesian Kriging 3D est ajoutée à la carte. Au démarrage, elle indique les niveaux d’oxygène prévus à la surface de la mer et est intégralement rendue en rouge. Sur la droite de la carte, un curseur de plage apparaît.
Passez en revue les erreurs standard
Vous utiliserez ensuite le curseur de plage pour modifier la profondeur de la couche géostatistique et symboliser la couche en fonction des erreurs de prévision standard. Comme dans la scène 3D, vous pouvez modifier la profondeur de la couche géostatistique à l’aide du curseur de plage d’une carte 2D.
Les erreurs standard correspondent à des mesures d’incertitude associées à la valeur prévue. Plus l’erreur standard est élevée, moins la certitude de la prévision est élevée. Souvenez-vous des diagrammes de validation croisée dans lesquels les mesures d’oxygène élevées présentaient une plus grande variabilité autour des lignes de régression que les mesures d’oxygène plus faibles. Cela implique que les zones avec les valeurs d’oxygène prévues les plus élevées doivent autoriser des erreurs standard plus élevées que les zones avec des niveaux d’oxygène prévus plus faibles.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), cliquez avec le bouton droit sur la couche Empirical Bayesian Kriging 3D et choisissez Zoom To Layer (Zoom sur la couche).
- Sur le ruban, sous l’onglet Geostatistical Layer (Couche géostatistique), dans le groupe Drawing (Dessin), pour Display Type (Type d’affichage), choisissez Standard Error (Erreur standard).
La couche géostatistique se met à jour pour indiquer les erreurs standard des valeurs d’oxygène prévues à la surface de la mer.
Sur la carte, les erreurs standard à la surface sont représentées en rouge foncé, ce qui indique que les incertitudes liées sont les plus élevées du modèle 3D. Cela est logique : la surface de la mer présente les niveaux d’oxygène les plus élevés, et donc le plus grand nombre d’erreurs standard.
Même à la surface, les erreurs standard sont légèrement inférieures dans les zones situées à proximité immédiate des points en entrée. Encore une fois, cela est logique : les prévisions du modèle présentent une plus grande certitude à proximité des points mesurés que loin de ces derniers.
- Enregistrez le projet, puis cliquez sur Yes (Oui) pour l’enregistrer dans une autre version de ArcGIS Pro.
Vous avez utilisé l’assistant géostatistique pour interpoler les mesures d’oxygène dissous dans la baie de Monterey. Vous avez également utilisé la validation croisée pour confirmer que le modèle EBK3D avancé du deuxième didacticiel est bien plus précis que le modèle par défaut de cette section. Le curseur de plage vous a ensuite permis d’explorer les erreurs standard du modèle géostatistique 3D dans une carte 2D.
Partager les résultats
Précédemment, vous avez exploré les mesures d’oxygène dissous en utilisant la navigation 3D et la cartographie. Vous avez ensuite utilisé la méthode du krigeage bayésien empirique 3D pour créer un modèle avancé dans une scène 3D et un modèle simple dans une carte 2D.
Vous allez ensuite apprendre à exporter les résultats de ces modèles 3D. Les couches géostatistiques constituent des outils pratiques pour explorer les modèles géostatistiques avec le curseur de plage et un accès simple aux résultats de la validation croisée. Néanmoins, pour intégrer ces résultats dans des processus plus importants, vous devez être en mesure de les exporter dans des formats plus courants dans les processus SIG. Vous découvrirez comment exporter des coupes 2D vers des rasters et des isolignes d’entité et vous utiliserez la surface pour prévoir le niveau d’oxygène dissous dans des maillages de points en 3D (et non des points échantillonnés).
À la fin du didacticiel, vous créerez une animation du modèle avancé se déplaçant dans la baie de Monterey en 3D et exporterez l’animation sous forme de vidéo.
Exporter des polygones d’isolignes à différentes profondeurs
Vous allez commencer par exporter des polygones d’isolignes remplis à deux profondeurs à l’aide d’un outil de géotraitement. Les polygones d’isolignes remplies exportés auront le même aspect que la couche géostatistique à une profondeur donnée, mais ils seront enregistrés dans une classe d’entités surfaciques et non dans une couche géostatistique.
- Le cas échéant, ouvrez votre projet.
- Ouvrez la scène Monterey Bay 3D.
- Désactivez les couches OxygenPoints et Oxygen Prediction (Prévision d’oxygène). Si nécessaire, faites de nouveau remonter le curseur de plage à la surface de l’océan.
Votre scène montre uniquement le fond de carte drapé sur la surface d’altitude.
- Cliquez avec le bouton droit sur Oxygen Prediction, pointez sur Export Layer (Exporter la couche) et choisissez To Contours (Vers des isolignes).
La fenêtre Geoprocessing (Géotraitement) s’ouvre sur les paramètres de l’outil GA Layer To Contour (Couche GA vers isoligne).
- Dans l’outil GA Layer To Contours (Couche GA vers isoligne), modifiez les paramètres suivants :
- Pour Input geostatistical layer (Couche géostatistique en entrée), sélectionnez Oxygen Prediction.
- Pour Output feature class (Classe d’entités en sortie), supprimez tout le texte existant et saisissez ContoursDepth0.
- Développez Classification. Pour Classification type (Type de classification), choisissez Equal interval (Intervalle égal).
- Pour Nombre de classes, saisissez 32.
Remarque :
Vous pouvez créer des isolignes plutôt que des polygones remplis en modifiant le paramètre Contour type (Type d’isoligne) dans l’outil GA Layer To Contour (Couche GA vers isoligne).
- Cliquez sur Run (Exécuter).
Une fois l’outil exécuté, une couche de polygones appelée ContoursDepth0 est ajoutée au volet Contents (Contenu) de la carte. Elle est identique à la couche géostatistique Oxygen Prediction (Prévision d’oxygène) . Mais elle n’inclut toutefois pas de mode filaire 3D, car elle représente le résultat initial du krigeage bayésien empirique 3D à une seule profondeur (0).
- Réduisez la légende de la couche ContoursDepth0. Cochez la couche Oxygen Prediction (Prévisions d’oxygène) pour l’activer.
- Le cas échéant, dans la fenêtre Contents (Contenu), cliquez sur la couche ContoursDepth0 pour la sélectionner. Sur le ruban, sur l’onglet Feature Layer (Couche d’entités), dans le groupe Compare (Comparer), cliquez sur Swipe (Balayer).
- Balayez la couche ContoursDepth0 dans plusieurs directions.
Vous n’observerez aucune différence visible entre les couches en balayant. Dans la mesure où vous venez de créer une copie du résultat EBK à la profondeur (0) en la nommant ContoursDepth0, cette couche est visuellement identique à la profondeur de surface actuelle (0) de la couche Oxygen Prediction (Prévision d’oxygène).
- Sous l'onglet Map (Carte), dans le groupe Navigate (Naviguer), cliquez sur le bouton Explore (Explorer).
Vous allez ensuite créer une couche pour une profondeur de -500 mètres.
- Dans la fenêtre Content (Contenu), désactivez les couches ContoursDepth0 et Oxygen Prediction (Prévision d’oxygène).
Par défaut, l’outil GA Layer To Contour (Couche GA vers Isoligne)hérite de la profondeur de la couche géostatistique. La profondeur est actuellement définie sur 0 et peut être mise à jour en modifiant le paramètre Output elevation (Altitude en sortie).
- Dans l’outil GA Layer To Contours (Couche GA vers isoligne), modifiez les paramètres suivants :
- Pour Output feature class (Classe d’entités en sortie), supprimez tout le texte et saisissez ContoursDepth500.
- Pour Output elevation (Altitude en sortie), entrez -500.
- Pour Output elevation (Altitude en sortie), définissez l’unité sur Meters (Mètres) si cette option n’est pas déjà sélectionnée.
- Cliquez sur Run (Exécuter).
Une fois l’outil exécuté, une couche nommée ContoursDepth500 est ajoutée à la scène. Elle montre les niveaux d’oxygène prévus à une profondeur de 500 mètres sous la surface de l’océan. Cependant, la couche ne présente pas la même exagération verticale que la scène et n’est donc initialement pas dessinée à la bonne profondeur. (Vous n’aviez pas besoin de modifier l’exagération verticale sur la couche de polygones précédente, car elle s’affichait pour la profondeur 0, donc la multiplication de la profondeur par dix ne changerait rien.) Vous avez besoin de modifier l’exagération verticale.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), réduisez la légende de la couche ContoursDepth500. Cliquez avec le bouton droit sur ContoursDepth500 et choisissez Properties (Propriétés).
- Dans l’onglet Elevation (Altitude), pour Vertical Exaggeration (Exégération verticale) , saisissez 10. Cliquez sur OK.
La couche ContoursDepth500 s’ajuste et affiche la bonne profondeur en fonction du fond de carte. Un angle de la couche se déplace même sous une partie de la surface d’altitude.
- Désactivez la couche ContoursDepth500.
Pour exporter les isolignes à plusieurs profondeurs, vous pouvez utiliser le géotraitement par lots, ModelBuilder ou les scripts Python. Les isolignes peuvent ensuite être affichées sur la même carte pour simuler un effet 3D.
Exporter les rasters des erreurs standard à plusieurs profondeurs
Vous allez ensuite exporter les erreurs standard des valeurs prévues vers des rasters de la carte 2D. Ce processus est similaire à l’exportation d’isolignes d’entité.
- Passez à la carte Monterey Bay (Baie de Monterey). Désactivez la couche Empirical Bayesian Kriging 3D.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), cliquez avec le bouton droit sur Empirical Bayesian Kriging 3D, pointez sur Export Layer (Exporter la couche) et choisissez To Rasters (Vers des rasters).
L’outil GA Layer To Rasters (Couche GA vers rasters) s’ouvre.
- Dans l’outil GA Layer To Rasters (Couche GA vers rasters), modifiez les paramètres suivants :
- Vérifiez que le paramètre Input geostatistical layer (Couche géostatistique en entrée) est défini sur Empirical Bayesian Kriging 3D (Krigeage bayésien empirique 3D).
- Vérifiez que le paramètre Output Surface Type (Type de surface en sortie) est défini sur Prediction standard error (Erreur standard de prévision).
- Pour Output raster (Raster en sortie), supprimez tout le texte et saisissez StandardErrorDepth0.
- Pour Output cell size (Taille de cellule en sortie), supprimez le texte et saisissez 200.
- Pour Output elevation (Altitude en sortie), entrez 0.
- Cliquez sur Run (Exécuter).
Une fois l’outil exécuté, une couche raster nommée StandardErrorDepth0 est ajoutée à la carte et présente les erreurs standard des valeurs prévues à la surface de l’océan.
Les erreurs standard sont plus faibles dans les zones situées à proximité immédiate des points en entrée. Cela est dû au fait que les prévisions sont plus précises dans les zones qui ont fait l’objet de davantage de mesures.
- Désactivez la couche StandardErrorDepth0.
Vous allez ensuite créer une couche raster supplémentaire pour une profondeur de -500 mètres. Par défaut, l’outil GA Layer To Raster (Couche GA vers rasters)hérite de la profondeur de la couche géostatistique. Celle-ci est actuellement définie sur 0 mais peut être mise à jour en modifiant le paramètre Output elevation (Altitude en sortie).
- Dans l’outil GA Layer To Rasters (Couche GA vers rasters), modifiez les paramètres suivants :
- Vérifiez que le paramètre Input geostatistical layer (Couche géostatistique en entrée) est défini sur Empirical Bayesian Kriging 3D (Krigeage bayésien empirique 3D).
- Vérifiez que le paramètre Output Surface Type (Type de surface en sortie) est défini sur Prediction standard error (Erreur standard de prévision).
- Pour Output raster (Raster en sortie), supprimez tout le texte et saisissez StandardErrorDepth500.
- Vérifiez que le paramètre Output cell size (Taille de cellule en sortie) est défini sur 200.
- Pour Output elevation (Altitude en sortie), entrez -500.
- Vérifiez que le paramètre Output elevation units (Unités d’altitude en sortie) est défini sur Meters (Mètres).
- Cliquez sur Run (Exécuter).
Une fois l’outil exécuté, une couche raster appelée StandardErrorDepth500 est ajoutée à la carte et présente les erreurs standard des niveaux d’oxygène dissous prévus à 500 mètres de profondeur.
- Utilisez l’outil Swipe (Balayer) pour comparer les couches StandardErrorDepth500 et StandardErrorDepth0.
Le raster StandardErrorDepth500 ressemble beaucoup au raster StandardErrorDepth0. Les erreurs standard sont plus faibles dans les zones situées à proximité immédiate des points. Néanmoins, les légendes des couches indiquent des différences notables dans les valeurs absolues des erreurs standard.
La symbologie des rasters se base sur leurs histogrammes individuels. La couleur rouge ne correspond donc pas à la même plage de valeurs à toutes les profondeurs. En réalité, pour ces profondeurs, la nuance rouge la plus foncée à une profondeur de 500 mètres (0,217) a des erreurs standard plus faibles que la nuance rouge la plus claire à la surface (0,294).
Cela est logique, dans la mesure où dans les deux modèles (simple et avancé), l’incertitude était plus grande pour les valeurs d’oxygène élevées que pour les valeurs faibles.
Remarque :
Si votre analyse requiert un raster des valeurs d’oxygène prévues plutôt qu’un raster des erreurs standard des prévisions, définissez le paramètre Output Surface Type (Type de surface en sortie) sur Prediction (Prévision) dans l’outil GA Layer To Rasters (Couche GA vers rasters).
Vous pouvez également exporter simultanément des rasters vers plusieurs altitudes et enregistrer le résultat sous forme de jeu de données de raster multidimensionnel à l’aide de l’outil GA Layer to 3D Multidimensional Raster (Couche GA vers raster multidimensionnel 3D). Vous pouvez ouvrir cet outil à l’aide du bouton To Multidimensional Raster (Vers un raster multidimensionnel) dans le menu Export Layer (Exporter une couche) de la page de propriétés des couches géostatiques.
Prédire des maillages de points en 3D
Les couches géostatistiques 3D sont souvent utilisées pour prévoir les emplacements arbitraires en 3D à l’aide de l’outil de géotraitement GA Layer To Points (Couche GA vers points). Bien que vous puissiez effectuer des prévisions pour n’importe quel point en 3D, il s’avère souvent utile de prédire des maillages de points en 3D afin de visualiser en une seule fois l’ensemble du modèle 3D. Vous allez maintenant utiliser cette fonction pour effectuer des prévisions de maillages de points.
- Passez à la scène Monterey Bay 3D.
- Sous l’onglet Map (Carte), dans le groupe Navigate (Naviguer), cliquez sur Bookmarks (Géosignets) et choisissez Monterey Canyon (Canyon de Monterey).
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), activez la couche TargetPoints.
Cette couche regroupe 560 points dans un maillage approximatif à travers la baie de Monterey. Les points n’ont pas d’attributs pertinents et serviront d’emplacements cible pour le modèle 3D. Leur profondeur varie de 150 mètres à 1 950 mètres, ce qui signifie que leur plage de profondeurs est légèrement inférieure à celle des valeurs d’oxygène mesurées. Cela permet de s’assurer qu’il y a suffisamment de points en entrée au-dessus et en dessous de chaque point cible.
- Utilisez les outils Explorer ou Naviguer pour explorer (déplacer, zoomer, faire pivoter et incliner) la distribution des points sur la couche TargetPoints.
- Dans le volet Contents (Contenu), désélectionnez la couche TargetPoints.
- Cliquez avec le bouton droit sur Oxygen Prediction, pointez sur Export Layer (Exporter la couche) et choisissez To Points (Vers des points).
L’outil de géotraitement GA Layer To Points (Couche GA vers points) s’ouvre.
- Dans l’outil GA Layer To Points (Couche GA vers points), modifiez les paramètres suivants :
- Vérifiez que le paramètre Input geostatistical layer (Couche géostatistique en entrée) est défini sur Oxygen Prediction (Prévision d’oxygène).
- Pour Input point observation locations (Emplacements d’observation aux points en entrée), sélectionnez TargetPoints.
- Vérifiez que le paramètre Elevation field (Champ d’altitude) est défini sur Shape.Z (Forme.Z).
- Pour Output statistics at point locations (Statistiques en sortie aux emplacements des points), supprimez tout le texte et saisissez TargetPredictions.
- Cliquez sur Run (Exécuter).
Une fois l’outil exécuté, une couche nommée TargetPredictions est ajoutée à la carte. Les niveaux d’oxygène dissous prévus aux points sont enregistrés dans un champ nommé Predicted (Prévu) et les erreurs standard de prévision sont enregistrées dans un champ nommé Standard Error (Erreur standard). (Vous pouvez les visualiser en ouvrant la table attributaire TargetPredictions et en la faisant défiler vers la droite.) Les points s’affichent initialement sans exagération verticale et avec la symbologie par défaut.
- Cliquez avec le bouton droit sur TargetPredictions et choisissez Properties (Propriétés). Sur l’onglet Elevation (Altitude), pour Vertical Exaggeration (Exagération verticale), saisissez 10 et cliquez sur OK.
La couche TargetPredictions est mise à jour pour s’afficher avec la même exagération verticale que le fond de carte. Vous allez à présent symboliser les points à l’aide du niveau d’oxygène dissous prévu. Pour ce faire, vous devez importer et appliquer une symbologie à partir de la couche OxygenPoints.
- Cliquez avec le bouton droit sur TargetPredictions et choisissez Symbology (Symbologie). Dans la fenêtre Symbology (Symbologie), cliquez sur le menu d’options, puis sélectionnez Import symbology (Importer la symbologie).
L’outil Apply Symbology From Layer (Appliquer la symbologie d’une couche) s’ouvre dans la fenêtre Geoprocessing (Géotraitement).
- Dans l’outil Apply Symbology From Layer (Appliquer la symbologie d’une couche), modifiez les paramètres suivants :
- Vérifiez que le paramètre Input Layer (Couche en entrée) est défini sur TargetPredictions.
- Pour Symbology Layer (Couche de symbologie), sélectionnez OxygenPoints.
- Sous Symbology Fields (Champs de symbologie), pour Type, sélectionnez Value Field (Champ de valeur).
- Pour Source Field (Champ source), sélectionnez Oxygen (Oxygène).
- Pour Target Field (Champ cible), sélectionnez Predicted (Prévu).
- Cliquez sur Run (Exécuter).
L’exécution de l’outil prend quelques instants. Une fois celle-ci terminée, la fenêtre Symbology (Symbologie) met à jour la classification et la combinaison de couleurs de la couche TargetPredictions. Sur la carte, la mise à jour des entités est symbolisée par le niveau d’oxygène dissous.
- Fermez les fenêtres Symbology (Symbologie) et Geoprocessing (Géotraitement).
La couche supérieure des points à une profondeur de 150 mètres reçoit des valeurs prévues entre 3,2 et 3,7 micromoles/litre, tandis que le niveau d’oxygène prévu des points situés vers le milieu est inférieur à 1. En augmentant encore la profondeur, la tendance s’inverse et les valeurs prévues recommencent à augmenter. Vous aviez déjà pu constater cela dans les valeurs d’oxygène à différentes profondeurs dans le nuage de points et avec le curseur de plage, mais cette fois, vous visualisez en même temps la tendance sur une carte 3D.
Remarque :
Il existe de nombreuses applications possibles des prévisions de maillages de points en 3D, notamment l’estimation de la valeur moyenne des prévisions dans un volume 3D en se basant sur la moyenne des valeurs prévues, ou encore le filtrage des points en fonction de leurs valeurs prévues afin d’isoler des zones dans lesquelles les valeurs prévues sont trop élevées ou trop faibles.
Créer une animation à l’aide des paramètres du curseur de plage
Vous allez ensuite créer une animation représentant le déplacement de la couche Oxygen Prediction de la surface de l’océan jusqu’au fond du canyon de Monterey. Vous exporterez ensuite une vidéo de l’animation, de façon à pouvoir partager les résultats de votre travail avec vos collègues et le grand public. Cette animation illustre les résultats de l’interpolation géostatistique 3D que vous avez utilisée pour prévoir les niveaux d’oxygène dans l’ensemble de la baie de Monterey.
Remarque :
Pour voir l’animation sous forme de vidéo, suivez le lien ci-dessous. Si vous voulez créer l’animation et exporter le résultat dans votre propre vidéo, suivez les étapes ci-après.
- Désactivez la couche TargetPredictions et réduisez sa légende. Activez la couche Oxygen Prediction (Prévision d’oxygène).
- Utilisez le curseur de plage pour vérifier que la couche Oxygen Prediction affiche la prévision à la surface.
- Sous l’onglet Map (Carte), dans le groupe Navigate (Naviguer), cliquez sur Bookmarks (Géosignets) et choisissez Monterey Canyon (Canyon de Monterey).
Votre carte affiche uniquement la couche géostatistique Oxygen Prediction (Prévision d’oxygène). Toutes les autres couches, à l’exception des couches World Ocean Base (Base de données océaniques mondiales) et WorldElevation3D/TopoBathy3D, sont déselectionnées.
- Sur le ruban, sous l’onglet Range (Plage), dans le groupe Step (Étape), cliquez sur Number of Steps (Nombre d’étapes) et vérifiez que le paramètre est défini sur 30.
- Sur l’onglet View (Vue), dans le groupe Animation, cliquez sur Add (Ajouter).
La fenêtre Animation Timeline (Chronologie de l’animation) s’affiche et l’onglet actif du ruban devient l’onglet Animation.
Remarque :
Si la fenêtre Animation Timeline (Chronologie de l’animation) n’est pas visible, cliquez sur le bouton Timeline (Chronologie) dans le groupe Playback (Lecture) de l’onglet Animation.
- Sur l’onglet Animation, dans le groupe Create (Créer), cliquez sur Import (Importer) et choisissez Range Slider Steps (Étapes du curseur de plage).
Comme vous avez défini le nombre d’étapes de la plage sur 30, une séquence de 32 images sera générée et affichée côte à côte dans le volet Animation. Les images supplémentaires sont automatiquement ajoutées pour créer une image-clé de début et de fin pour l’animation.
Remarque :
Si vous avez modifié l’intervalle entre les étapes, le nombre d’étapes ou le sens de lecture pour la plage, le nombre d’images sera peut-être différent.
- Si nécessaire, ancrez la vue Animation Timeline (Chronologie de l’animation) en dessous de la scène Monterey Bay 3D.
Les images de votre animation pourront être vides et apparaître comme telles au démarrage, mais à mesure de la génération des images pour chaque profondeur, elles se rempliront progressivement et seront mises à jour avec des aperçus de la couche géostatistique à différentes profondeurs. Le chargement de toutes les images peut prendre quelques minutes.
- Dans la vue Animation Timeline (Chronologie de l’animation), vérifiez que toutes les images ont été générées. Faites défiler l’écran vers la droite jusqu’à ce que vous puissiez voir l’image 33.
Sur le ruban, sur l’onglet Animation, dans le groupe Playback (Lecture), les champs Current (Actuel) et Duration (Durée) de l’animation sont affichés.
La durée de l’animation est définie sur 1 minute 36 secondes (01:36.000). (La durée que vous constatez peut être différente.) Cependant, cette durée est trop longue. Vous allez donc la réduire à 30 secondes.
- Pour Duration (Durée), saisissez 00:30.000 et appuyez sur Entrée.
Le temps écoulé entre les images de l’animation est ajusté de façon à ce que la durée totale de l’animation entière soit de 30 secondes. Vous allez maintenant exporter la chronologie de l’animation vers un film.
- Sur le ruban, depuis l'onglet Animation, dans le groupe Export (Exporter), cliquez sur Movie (Film).
La fenêtre Export Movie (Exporter le film) s’affiche. Elle vous permet de spécifier les options relatives à la vidéo exportée.
- Dans la fenêtre Export Movie (Exporter le film), développez Movie Export Presets (Valeurs prédéfinies d’exportation des films) pour voir une liste des valeurs prédéfinies d’exportation. Modifiez les valeurs prédéfinies suivantes :
- Dans les valeurs prédéfinies, cliquez sur HD720.
- Pour File Name (Nom de fichier), remplacez le chemin d’accès au fichier par le répertoire dans lequel vous avez extrait votre projet et vérifiez que le nom du fichier vidéo est Monterey Bay 3D.mp4.
- Développez File Export Settings (Paramètres d’exportation de fichier) et vérifiez que le paramètre Media Format (Format du support) est défini sur MPEG4 movie (.mp4) (Film MPEG4 [.mp4]).
- Pour Frames Per Second (Images par seconde), saisissez 15.
Pour gagner du temps lors de l’exportation, votre vidéo utilise une fréquence d’images relativement basse de 15 images par seconde. Pour créer une vidéo présentant une résolution plus élevée, vous pouvez augmenter le nombre d’images par seconde.
- Cliquez sur Exporter.
L’exportation du fichier vidéo peut prendre quelques minutes. Le processeur et la carte graphique de votre ordinateur influent directement sur la vitesse d’exportation de votre animation. En outre, la longueur de l’animation et la taille de la résolution auront également un impact sur la durée nécessaire à la génération de chaque image du film.
- Une fois la vidéo exportée, dans l’angle inférieur gauche de la fenêtre Export Movie (Exporter le film), cliquez sur Play the video (Lire la vidéo).
Le lecteur de vidéos par défaut de votre ordinateur s’ouvre pour afficher votre film de la couche géostatistique de la surface de l’océan jusqu’à différentes profondeurs de la baie de Monterey, fournissant des prévisions des niveaux d’oxygène dissous au fur et à mesure de la progression.
Vous pouvez désormais partager cette vidéo et tout le monde peut y accéder. Vous pouvez charger cette vidéo dans ArcGIS Online, la partager sur YouTube ou la montrer à des collègues.
Remarque :
Si Windows Media Player ou un autre lecteur vidéo courant ne peut pas lire votre film exporté à partir de ArcGIS Pro, il est très probable qu’il vous manque le fichier codec nécessaire. Le codec est une forme de compression qui permet de limiter la taille du fichier vidéo. Lorsque les bons codecs sont installés, Windows Media Player peut lire les formats de films pris en charge.
- Fermez les fenêtres Animation Timeline (Chronologie de l’animation) et Export Movie (Exporter le film).
- Enregistrez le projet.
Vous avez appris à exporter des couches géostatistiques 3Dvers des polygones de contour, des rasters et des points 3D. Vous avez également appris à créer un film de la couche géostatistique qui parcourt le canyon de Monterey en visualisant l’oxygène dissout estimé.
Visualiser les résultats sous forme de couche voxel-à-voxel
Vous avez appris précédemment comment exporter les résultats de l’interpolation vers des formats utiles, comme des rasters, des entités de contour et des animations.
Vous allez ensuite apprendre à visualiser les résultats sous forme de couche de voxel. Une couche de voxel est une visualisation volumétrique 3D, qui permet de voir et d’explorer un cube 3D complet du niveau d’oxygène dissout prédit.
Créer un fichier netCDF et ajouter une couche de voxel
Pour visualiser les prédictions d’oxygène dissout sous forme de couche de voxel, vous devez d’abord créer le fichier source de la couche de voxel. Ce fichier source est un fichier netCDF (*.nc) représentant des emplacements maillés 3D, utilisés pour le rendu de chaque voxel de la couche de voxel. Ce fichier peut être créé à l’aide de l’outil GA Layer 3D To NetCDF (Couche GA 3D vers NetCDF).
- Si nécessaire, ouvrez votre projet et la scène Monterey Bay 3D.
- Désactivez la couche Oxygen Prediction.
- Accédez au géosignet Monterey Canyon (Canyon de Monterey).
- Cliquez avec le bouton droit sur Oxygen Prediction, pointez sur Export Layer (Exporter la couche) et sélectionnez To NetCDF/Voxel (Vers le format NetCDF/Voxel).
L’outil GA Layer 3D To NetCDF (Couche GA 3D vers NetCDF) s’affiche dans la fenêtre Geoprocessing (Géotraitement). Cet outil permet d’exporter les points maillés 3D au format netCDF. Vous pouvez fournir la séparation entre ces points maillés à l’aide des paramètres X spacing (Espacement sur l’axe x), Y spacing (Espacement sur l’axe y) et Elevation spacing (Espacement de l’altitude). Par défaut, 40 points sont créés dans toutes les dimensions, ce qui aboutit à 64 000 emplacements.
Le paramètre Input 3D geostatistical layers (Couches géostatistiques 3D en entrée) est rempli automatiquement avec la couche Oxygen Prediction. Vous pouvez indiquer et exporter plusieurs couches géostatistiques vers le même fichier netCDF.
- Pour Output netCDF file (Fichier netCDF en sortie), supprimez tout le texte et saisissez VoxelSource. Sélectionnez le chemin de sortie entier et le nom de fichier, cliquez avec le bouton droit et sélectionnez Copy (Copier).
Vous collerez le chemin et le nom de fichier dans une étape ultérieure.
- Dans Output variables (Variables en sortie), cliquez sur le bouton Add another (Ajouter un autre) pour ajouter une nouvelle ligne à la table de valeurs. Sur la nouvelle ligne, pour Layer name (Nom de la couche), sélectionnez Oxygen Prediction. Pour Output surface type (Type de surface en sortie), sélectionnez Prediction standard error (Erreur standard de prévision).
La définition des paramètres de cette façon va amener l’outil à exporter les prédictions et les erreurs standard de prédictions d’oxygène dissout aux emplacements.
- Cliquez sur Run (Exécuter).
L’exécution de l’outil peut prendre plusieurs minutes. À l’origine, aucune couche en sortie n’était ajoutée à la scène.
- Fermez la fenêtre Géotraitement.
- Sur l’onglet Map (Carte), dans le groupe Layer (Couche), cliquez sur Add Data (Ajouter des données) et sélectionnez Add Multidimensional Voxel Layer (Ajouter une couche multidimensionnelle de voxel).
La fenêtre Add Voxel Layer (Ajouter une couche de voxel) s’affiche.
- Dans Input Data Source (Source de données en entrée), collez le chemin en sortie que vous avez copié. Vous pouvez également parcourir le fichier VoxelSource.nc à l’aide du bouton Browse (Parcourir).
Remarque :
L’emplacement de votre fichier peut différer de celle présentée dans l’exemple d’image.
Les prédictions et les erreurs standard des prédictions d’oxygène dissout s’affichent dans la section Select Variables (Sélectionner des variables). Les prédictions sont sélectionnées comme Default Variable (Variable par défaut).
- Cliquez sur OK.
La couche de voxel VoxelSource est ajoutée à la scène et est rendue en 3D.
Ajuster les propriétés de la couche de voxel
À l’origine, la couche de voxel ne comporte pas la même symbologie ou la même exagération verticale que le reste de la scène. Vous allez ajuster les propriétés de la couche de voxel afin qu’elle corresponde mieux à la scène.
- Cliquez avec le bouton droit sur VoxelSource et sélectionnez Properties (Propriétés).
- Sur l’onglet Elevation (Altitude), modifiez Exaggeration mode (Mode d’exagération) sur Z-coordinates (Coordonnées sur l’axe z). Dans Exaggeration (Exagération), saisissez 10.
- Cliquez sur OK.
La couche de voxel s’étend selon la même exagération verticale que la scène.
- Cliquez avec le bouton droit sur VoxelSource et sélectionnez Symbology (Symbologie).
La fenêtre Symbology (Symbologie) apparaît.
- Dans la fenêtre Symbology (Symbologie), pour Color scheme (Palette de couleurs), sélectionnez le menu et cochez Show names (Afficher les noms) et Show all (Tout afficher).
- Sélectionnez la palette de couleurs Prediction (Prédiction).
Conseil :
La palette de couleurs est organisée par ordre alphabétique.
- Fermez la fenêtre Symbology (Symbologie).
La couche de voxel comporte la même palette de couleurs que les points et la couche géostatistique.
- À l’aide de l’outil Explore (Explorer), naviguez autour du canyon de Monterey. Observez la couche de voxel sous différents angles.
Le milieu du volume possède les taux d’oxygène prédits les plus bas, et la surface de l’océan les taux les plus élevés.
Supprimer les coins de la zone d’étude à l’aide de parties
La couche de voxel remplit un cube 3D complet, mais certaines zones de ce cube ne comportent pas de mesures de l’oxygène. Vous utilisez des parties pour supprimer deux coins de la couche de voxel qui ne comporte pas de points proches.
- Activez la couche OxygenPoints.
Vous pouvez voir la plupart des points par la couche de voxel. Certaines zones du cube ne comportent pas de points.
- Accédez au géosignet Slice Angle 1 (Angle de coupe 1).
L’étendue change pour afficher un coin de la couche de voxel sans points. Dans l’exemple d’image, la région ombrée sans points est la zone de la couche de voxel que vous coupez.
- Développez VoxelSource si l’élément n’est pas déjà développé. Cliquez avec le bouton droit sur Slices (Parties) et sélectionnez Create Slice (Créer une partie).
La barre d’outils Slice and Section (Partie et section) s’affiche dans la partie inférieure de la scène et vous permet de créer interactivement la partie. Par défaut, le bouton Vertical Slice (Partie verticale) est sélectionné.
- Confirmez que le bouton Vertical Slice (Partie verticale) est sélectionné. Cliquez deux fois sur les bords de la région du voxel à supprimer.
La fenêtre Voxel Exploration (Exploration des voxels) s’affiche et vous permet de modifier la position, l’orientation et l’inclinaison de la partie. Vous allez créer une autre partie pour supprimer le coin opposé.
- Accédez au géosignet Slice Angle 2 (Angle de coupe 2).
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), pour VoxelSource, cliquez avec le bouton droit sur Slices (Parties) et sélectionnez Create Slice (Créer une partie).
- À l’aide de l’outil Vertical slice (Coupe verticale), cliquez encore deux fois sur les bords de la région du voxel à supprimer.
- Sur la barre d’outils, cliquez sur l’outil Flip (Retourner) pour retourner le côté coupé.
Deux des coins de la couche de voxel sans mesures de l’oxygène ont maintenant été supprimés de la couche de voxel. Les parties pourraient également être utilisées pour supprimer les deux autres coins.
- À l’aide de l’outil Explore (Explorer), naviguez autour du canyon de Monterey. Observez la couche de voxel sous différents angles.
Créer des sections verticales et à angle
Les sections sont utilisées pour visualiser des parties horizontales, verticales ou angulaires montrant des transections 2D. Auparavant, vous ne pouviez voir parfaitement que les transections horizontales. Ensuite, vous créez une section approximativement parallèle à la partie la plus raide du canyon de Monterey. Ensuite, vous créez une seconde partie approximativement perpendiculaire à la première section.
- Accédez au géosignet Section Angle 1 (Angle de section 1).
La caméra agrandit un angle parallèle au côté du canyon.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), pour VoxelSource, cliquez sur le bouton en regard de Surfaces pour modifier la visualisation.
La couche de voxel disparaît de la carte et ne réapparaîtra pas tant que vous n’aurez pas ajouté de surface.
- Développez Surfaces, cliquez avec le bouton droit sur Sections et sélectionnez Create Section (Créer une section).
Une visualisation transparente de la couche de voxel s’affiche pour aider à créer votre partie.
- Sur la barre d’outils Slice and Section (Partie et section), cliquez sur le bouton Horizontal Section (Section horizontale).
- À l’aide de l’outil Horizontal Section (Section horizontale), cliquez au milieu de la colonne de points proche de la partie la plus raide du canyon.
- Dans la fenêtre Voxel Exploration (Exploration des voxels), pour Tilt (Retourner), saisissez -150 et appuyez sur Entrée.
L’inclinaison de la section change pour devenir approximativement parallèle au canyon.
- Accédez au géosignet Section Angle 2 (Angle de section 2).
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), pour VoxelSource, pour Surfaces, cliquez avec le bouton droit sur Sections et sélectionnez Create Section (Créer une section).
- À l’aide de l’outil Vertical Section (Section verticale), cliquez deux fois sur la carte pour créer une autre section approximativement perpendiculaire à la première section. Veillez à cliquer sur la partie la plus à droite avant le côté le plus à gauche.
- Accédez au géosignet Monterey Canyon (Canyon de Monterey).
- Cliquez sur toute autre couche dans la fenêtre Contents (Contenu) pour supprimer l’effet de mise en évidence sur la section verticale.
- À l’aide de l’outil Explore (Explorer), naviguez autour du canyon de Monterey et observez les sections sous différents angles.
- À l’issue, revenez au géosignet Monterey Canyon (Canyon de Monterey).
Créer des isosurfaces de l’oxygène dissout
Les isosurfaces sont l’équivalent 3D des contours. Un contour est une ligne sur laquelle tous les emplacements sur la ligne possèdent la même valeur. De même, une isosurface est une coque en 3D au niveau de laquelle tous les emplacements de la coque possèdent la même valeur. Dans cette section, vous créez une isosurface et modifiez interactivement la valeur de l’isosurface.
- Dans la fenêtre Contents (Contenu), développez VoxelSource et pour Surfaces, désélectionnez la case en regard de Sections.
Les sections disparaissent de la carte.
- Pour VoxelSource, pour Surfaces, cliquez avec le bouton droit sur Isosurfaces et sélectionnez Create Isosurface (Créer une isosurface).
Une visualisation d’isosurface est ajoutée à la carte montrant une coque de toutes les zones 3D avec le même taux d’oxygène dissout.
Dans la fenêtre Voxel Exploration (Exploration des voxels), le curseur en regard de Value (Valeur) vous permet d’examiner l’isosurface des différents taux d’oxygène dissout.
- Faites glisser le curseur Value (Valeur) tout à gauche pour découvrir la valeur minimale.
Pour cette valeur, le voxel n’est rendu nulle part.
- Faites glisser lentement le curseur Value (Valeur) vers la droite et examinez le morphe de l’isosurface en 3D pour visualiser les différents taux d’oxygène dissout.
- Enregistrez le projet.
Le krigeage bayésien empirique 3D est une méthode d’interpolation 3D générale : vous pouvez appliquer les compétences acquises dans ce didacticiel à de nombreux domaines, notamment l’océanographie, les sciences de l’atmosphère et certaines applications géologiques. Nous vous encourageons à tester le krigeage bayésien empirique 3D sur vos données ou à télécharger d’autres données à partir de la base de données World Ocean Database (WOD) pour répéter les étapes apprises dans ces didacticiels.
Dans ce didacticiel, vous avez appris à utiliser le krigeage bayésien empirique 3D pour interpoler les mesures d’oxygène dissous dans la baie de Monterey dans un modèle géostatistique 3D qui permet de prévoir les niveaux d’oxygène dissous partout entre les points mesurés. Vous avez utilisé à la fois l’outil de géotraitement et l’assistant géostatistique pour effectuer le krigeage bayésien empirique 3D et vous avez appris à valider la précision des modèles d’interpolation. Vous avez exporté vos résultats dans des rasters et des contours d’entité et partagé une animation de votre modèle afin que les autres utilisateurs puissent voir ce que vous avez appris. Enfin, vous avez visualisé les résultats sous forme de couche de voxel et appris comment créer des volumes, des parties, des sections et des isosurfaces.
Vous trouverez d’autres didacticiels dans la bibliothèque des didacticiels.