Vincent GODARD

Département de Géographie

Université de Paris 8

V.1.1 - Dernière mise à jour : 20/08/2009

Fiche Guide n°1.8 du cours de SIG :

(avec l'autorisation du Clark Labs - exercice librement inspiré du didacticiel d'Idrisi 15 - The Andes Edition, pp. 38-43)

 

Structure des données et contrastage

Objectifs : analyse des fichiers en-tête, étalement de la dynamique

Fonctions décrites dans ce TP : Idrisi File Explorer, HISTO, COMPOSITE,

1. La structure des données raster

a) Affichez à l'aide du Display Launcher les compositions de cartes :

- WESTBORO

- ETHIOPIA

réalisées au cours des exercices des fiches guides 1.6. et 1.7.

ou (raster WESTLUSE / palette WESTLUSE) et (ETDEM /palette TERRAIN ou Quantitative Standard Idrisi palette)

- Quelle différences y a-t-il entre la légende de la couche WESTLUSE de la composition WESTBORO et celle de la couche ETDEM de la composition ETHIOPIA ?

- Activez l'explorateur de fichiers du menu File / Idrisi Explorer

ou l'icône ci-dessous,

L'explorateur de fichiers d'Idrisi est l'utilitaire de gestion de tous les fichiers produit par Idrisi.

Vous pouvez avec lui : copier, détruire, renommer, déplacer tous les fichiers vus dans l'onglet fichier (Files tab).

Il y a un onglet filtre (Files tab) qui permet d'augmenter ou de réduire le genre des fichiers visibles dans l'onglet fichier. Le menu déroulant de l'onglet fichier le permet partiellement aussi.

b) Utilisez le menu déroulant pour sélectionner le répertoire qui contient les fichiers rasters :

- WESTLUSE

- ETDEM

- Sélectionnez WESTLUSE

Un click droit un ou plusieurs fichiers vous permet d'en effectuer la maintenance (renommer, détruire...).

c) Assurez-vous que WESTLUSE est sélectionné (en surbrillance)

- Notez que dans les métadonnées (Metadata), en dessous :

- son nom complet est => westluse.rst

.rst => extension d'un fichier raster

- il est toujours accompagné d'un ".rdc" (raster document) que l'on ne voit pas ici.

.rdc => extension d'un fichier metadata* pour fichier raster

metadata => données sur les données

Synonyme : fichier en-tête ou documentation

Les fichiers vecteurs ".vct" ont aussi un fichier métadonnées dont l'extension est ".vdc" (vector document) .

 

d) Avec WESTLUSE en surbrillance

- Cliquez-droit sur l'option Show structure

Permet de voir la valeur du pixel

=> la catégorie 3 est de la forêt (couleur vert-foncé de la légende)

- Utiliser les flèches pour ce déplacer dans l'image

Cette fenêtre de 8 colonnes sur 16 lignes est un souvenir du passé ;-), du temps où l'affichage était rudimentaire voir absent. C'est comme cela que l'on regardait les valeurs numériques de l'image pour rechercher un objet par sa signature, une configuration ou une limite...

- Fermer la fenêtre Show structure

 

e) Avec WESTLUSE toujours en surbrillance

- Allez voir les Metadata

Elles permettent de voir le contenu du fichier documentation, qui est un fichier texte.

=> westluse.rdc

Contient les informations indispensables à l'affichage et aux traitements :

- Le type des données (Data type) est en octal (codé sur un octet = byte)

C'est un sous type d'entiers positifs compris entre 0 et 255

Lorsqu'elles sont de type entier, elles sont comprises entre :

-32768 et +32767 (soit 2 octets)

- Les données du fichier (File type) de stockage sont en format binaire (binary = base 2)

Elles étaient affichées en base 10 dans Show structure

Elles sont convertibles en ASCII, mais seulement pour les échanges.

- Pour plus d'informations sur ce format d'échange, cliquer ici.

- Pour changer de valeurs il faut passer par le module CONVERT.

- Les colonnes et les lignes (Columns et Rows) indiquent la structure de base du fichier.

On ne peut pas directement changer ces valeurs,

il faut passer par d'autres procédures Idrisi.

- Les sept champs suivants sont relatifs au système de référence.

(cf. le chapitre Georeferencing dans le IDRISI Guide to GIS and Image Processing Volume 1 de l'aide en ligne du logiciel)

- Le système de référence (Reference system) correspond à un fichier de paramètres, appelé fichiers REF dans Idrisi, et stocké dans le sous répertoire GEOREF du répertoire des programmes d'Idrisi.

- L'unité de référence (Reference units) peut être en :

- meters, feet, kilometers, miles, degrees or radians (abrégés en m, ft, km, mi, deg, rad).

- L'unité de distance (Unit distance) est un facteur multiplicatif pour adapter les autres unités comme les minutes d'arc.

- Quand c'est une des six sus mentionnées

l'unité de distance est toujours => 1

- Quand c'en est une autre

l'unité de distance est différente de 1

Si l'unité de référence est en yards (0.914 m)

l'unité de distance est => 3

- L'erreur de localisation (Positional error) indique à quelle distance les objets se trouvent de leur emplacement cartographique.

Ce champ est renseigné par une opération de géoréférencement*.

Quand cette information est inconnue :

- Cette case peut être laissée vide ou avec la mention unknown (inconnue).

- La résolution (Resolution) indique la taille des pixels (en X) dans l'unité de référence.

Quand cette information est inconnue :

- Cette case peut être laissée vide ou avec la mention unknown (inconnue).

L'erreur de localisation et la résolution sont informationnelles et pas utilisées dans les calculs.

- Les champs des valeurs minimum et maximum (Minimum and Maximum value) indiquent les plus faible et forte valeurs rencontrées dans les pixels tandis que les champs des valeurs minimum et maximum d'affichage (Display minimum and Display maximum) indiquent les limites utilisées pour le contrastage d'affichage.

Ce sont souvent les mêmes valeurs.

- L'unité de valeurs (Value units) indique l'unité de mesure des attributs (classes, %, kg/ha, ...).

- La valeur de l'erreur (Value error) indique soit :

- la valeur de RMS (Root-Mean-Square error) pour les données quantitatives ;

- l'erreur proportionnelle pour les données qualitatives.

Ce sont des estimations de la variabilité des mesures par rapport à leur vrai valeur.

- Elle est exprimée dans l'unité de valeurs ;

- Ce champ peut contenir le nom d'une carte d'erreur (error map).

Ces deux derniers champs peuvent être laissés à blanc ou avec la mention unknown (inconnu). Ils ne sont utilisés analyticalement que par quelques modules.

- Les champs du drapeau (Flag value et Flag definition) sont des valeurs spéciales. Certains modules d'Idrisi les interprètent comme indicatives.

 

f) Cliquez sur l'onglet légende (Categories).

- Il contient la description de chaque poste d'occupation du sol. Il y en a 13 pour WESTLUSE (indiqué au dessus dans Legend cats.

- Double cliquez dans la boîte de saisie ou cliquez sur les "..." de cette même boîte.

C'est ici qu'il vous faut créer, modifier, détruire la légende des cartes.

- Fermer Metadata.

 

g) Mettez en surbrillance ETDEM

- Cliquez droit sur le bouton Show structure

Permet de voir la valeur du pixel

=> la valeur 0 est l'arrière plan

- certaines données sont des réels

- Utiliser les flèches pour ce déplacer dans l'image

- Quitter la fenêtre Show structure

- Cliquer sur le bouton View Metadata

Permet de voir le contenu du fichier documentation

=> etdem.rdc

Notez que cette fois,

- Les données du fichier (File type) sont de type réels

- Elles sont comprises entre :

-1*10³⁷ et +1*10³⁷ avec 7 chiffres significatifs après la virgule ;

et occupent 4 octets par pixel

- Elles sont exprimées au format standard ou scientifique :

1 624 000 devient 1.624e+006 (soit 1.624 x 10 ⁶ )

- Les champs des valeurs minimum et maximum (Minimum and Maximum value) vont de 0 à 4 267.

- Regardez l'onglet légende (Legend cat), il est a "0".

Categories est vide.

- Pourquoi n'y-a-t-il pas de légende ?

 

h) Fermer toutes les fenêtres sauf la composition de carte ETHIOPIA

- Activer l'outil Palette du Symbol Workshop pour créer une nouvelle palette

- La nommer => TEST16

- Mettre :

- en noir la cellule 0 ;

- en jaune (col. 2, lig. 2 des couleurs de base) la cellule 1 ;

- en vert (col. 3, lig. 4 des couleurs de base) la cellule 15.

- Mélanger (Blend) de 1 à 15.

- Mettre le contrastage maximum (Autoscale Maximum) à 15.

- Enregistrer la palette et quitter l'outil palette.

- Recommencer l'affichage d'une deuxième ETDEM avec votre palette TEST16

si on passe simplement par le Layer properties, l'affichage de la légende reste continu !

- Contrôler que l'option légende est cochée.

Notez que la légende a changé.

La façon dont Idrisi affiche les images est fonction de la palette et de l'étendue des données.

- Soit,

- il y a moins ou autant de niveaux dans l'image que de codes dans la palette

alors, à chaque niveau correspond un caisson de légende

p.e. : la valeur 3 a la couleur 3

- Soit,

- il y en a plus

alors, Idrisi fait un contrastage automatique (Autoscaling)

p.e. : pour une image qui va de 1 000 à 3 000

la valeur 2 000 aura la couleur 128 (pour une palette 256 niveaux)

- La présentation d'une légende continue ou avec des caissons est fonction du paramétrage des préférences (File / User Preferences onglet Display setting) qui par défaut est de 16 caissons (48 est le maxi).

La palette :

- TEST16 a 16 niveaux => 16 caissons

- TERRAIN (ou IDR256) => une légende continue avec des paliers "remarquables".

2. L'étalement de la dynamique des données raster

i) Examinons un autre type de légende

- Afficher SIERRA4 avec la palette niveaux de gris (Grey Scale)

- Cocher la légende

- Décocher le contrastage automatique (Autoscaling)

Comme il y a plus de 16 niveaux dans cette image, c'est une légende à défilement qui apparaît.

- Cliquer sur les propriétés des couches (Layer properties) du Composer

- Cocher et décocher alternativement le contrastage (Autoscale)

- Que se passe-t-il ?

 

Quand le contrastage automatique est coché :

- le contraste est meilleur ;

- les curseurs d'affichage minimum et maximum sont actifs (Display Min et Display Max).

Les curseurs se déplacent à l'aide :

- de la souris

- des flèches du clavier.

- Déplacer le minimum sur 26

Les niveaux compris entre l'ancien minimum (17) et le nouveau sont saturés à 0 => noir

- Déplacer le maximum sur 139

Les niveaux compris entre l'ancien maximum (165) et le nouveau sont saturés à 255 => blanc

Le contraste est encore amélioré car mieux adapté à l'affichage

- Que se passe-t-il sur le min et le max de la légende ?

 

j) Afficher SIERRA2 avec la palette niveaux de gris (Grey Scale)

- Décocher le contrastage automatique (Autoscaling)

Le contraste est très mauvais.

- Afficher l'histogramme de cette image en activant l'outil Display / HISTO

ou à l'aide de l'icône ci-dessous,

- Spécifier comme nom d'image => SIERRA2

- Laisser le reste par défaut

- Valider par OK

 

Noter que :

- la distribution est très biseautée ;

=> le maximum atteint 96 bien que très peu de pixels dépassent 60 ;

- l'apparence est très sombre avec une palette allant de 0 à 255.

=> la plupart des valeurs sont inférieures à 60 et affichées avec le quart le plus sombre des couleurs de la palette.

 

- S'il est encore ouvert, fermer les propriétés des couches (Layer properties) de SIERRA4 par OK

- Le rouvrir pour SIERRA2

- Cocher le contrastage (Autoscale)

- Constatez-vous une amélioration du contraste ?

- Pourquoi ?

- Déplacer le curseur d'affichage maximum (Display Max) vers 60

- Sauvegarder le changement

Cela enregistre les nouveaux minimum et maximum d'affichage dans le fichier des Metadata.

Ces paramètres seront ré-activés à chaque affichage avec le contrastage automatique coché (Autoscale).

 

k) Il y a deux autres options pour le contrastage (Autoscaling)

=> les quantiles et les valeurs standardisées (Standard Scores)

- Lancez le Display Launcher pour afficher le raster SIERRA2.

- avec la palette niveau de gris (GreyScale).

- pas d'Autoscaling => Off (Direct)

- Validez

Notez comme c'est à nouveau peu contrasté.

- Sélectionnez, depuis le Layer Properties, l'option Quantile et appliquez (Apply).

Notez comme c'est à nouveau contrasté.

Il y a maintenant autant de pixels dans chacune des classes. Cela force la dynamique.

Est-ce adapté à la distribution ?

- Changez le nombre de classes pour voir.

- Maintenant sélectionnez, depuis le Layer Properties, l'option Standard Scores et appliquez (Apply).

La répartition se fait en pixels dont la valeur est comprise entre :

minimum et moyenne - 2 écart-types ;

moyenne - 2 écart-types et moyenne - 1 écart-type ;

moyenne - 1 écart-type et moyenne ;

moyenne et moyenne + 1 écart-type ;

moyenne + 1 écart-type et moyenne + 2 écart-types ;

moyenne + 2 écart-types et Maximum ;

- Changez la palette pour en prendre une qui assure une double progression (ce n'est pas justifié statistiquement ici, car la moyenne n'est pas une valeur pivot, comme un taux d'accroissement avec "0" comme point d'équilibre, mais c'est pour suivre le tutoriel d'Idrisi ;-) et vous faire découvrir les palettes bipolaires !)

- Cliquez sur le bouton => Advanced Palette / Symbole Selection

- Sélectionnez :

- le bouton radio des Data Relationship => Quantitative

- le bouton radio de Color Logic => Bipolar (low - high - low)

- le 3ème thème en partant du haut du Select Choice => qui deviendra BipolarYGO après validation dans le Palette File

- Saisissez le point d'inflexion (la moyenne) => 37.11

- Validez

Qu'en pensez-vous ?

 

l) Création d'une synthèse colorée en 24 bits

- Fermer toutes les images affichées.

- Ouvrir le module de création de compositions colorées Display / COMPOSITE

ou à l'aide de l'icône ci-dessous,

- Spécifier comme nom des images d'entrée :

- pour le canal du rouge => SIERRA4

- pour le canal du vert => SIERRA5

- pour le canal du bleu => SIERRA7

- Spécifier comme nom d'image de sortie :

=> SIERRA457

- Laisser le reste par défaut avec :

- Le choix de l'étalement de la dynamique (Contrast stretch type) => Linéaire avec saturation (Linear with saturation points) ;

- Le type de fichier de sortie (Output type) => Composition colorée en 24 bits avec étalement de la dynamique (Create 24-bit composite with original values and stretched saturation points) ;

- Saturation par défaut => 1.0 %.

- Valider par OK

Après affichage de l'image résultante :

- Activer le Layer Properties du Composer

Noter que :

- trois jeux de curseurs sont affichés, un par couleur primaire ;

- les min et max d'affichage sont différents de ceux des données.

- Pourquoi ?

(cf. le 1% de saturation de l'étalement de dynamique)

Si vous déplacez les curseurs, le résultat obtenu sera sans doute moins bon que celui calculé par COMPOSITE.

Pour annuler vos essais utiliser les boutons présents sur le Layer Properties :

- Revert

ou

- Cancel

L'utilisation du contrastage automatique (Autoscaling) ou de l'étalement de la dynamique, manuel ou automatique, n'altère pas les données des fichiers origines. Seul l'affichage est modifié. Seuls, les fichiers des données origines sont utilisés pour les traitements.

3. La structure des données vecteurs

m) Activer l'explorateur de fichiers du menu File / Idrisi Explorer

ou l'icône ci-dessous,

- Assurez-vous que les couches vecteurs (Vector layers) sont visibles dans l'onglet Filter

- Sélectionner la couche WESTROAD

- Visualiser la structure (Show structure) par un click-droit

- En quoi est-ce différent de la structure d'une image raster ?

Tout comme pour les fichiers rasters, ce que l'on voit ici, n'est pas le stockage réel d'un fichier vecteur, car le stockage est également effectué en mode binaire.

- Fermer l'affichage de la structure.

- Visualiser le mode binaire (View Binary)

=> qui n'est clairement pas compréhensible.

L'afficheur de structures interprète le format binaire et l'exprime en format d'exportation (Vector Export Format).

- Pour plus d'informations sur ce format d'exportation, cliquer ici.

 

n) Fermer l'affichage de la structure et/ou du mode binaire.

Toujours dans le Idrisi Manager,

- Activer l'affichage des Metadata par un click-droit sur WESTROAD

Les spécificités du fichier vecteur concernent, entre autres, le type de données.

- Le type des données (ID type) est en format réel à double précision (real number = codé sur 4 octets), pour le stockage des coordonnées.

- Cependant, le champ ID peut également être de type entier ou réel.

- Lorsqu'il est de type entier :

- ce sont des entiers longs compris entre :

-2 000 000 et +2 000 000

- il peut être, ou non, la clef de jointure avec une table de bases de données qui contient un attribut ;

- ou directement l'attribut, comme l'altitude ou une catégorie d'occupation du sol.

- Lorsqu'il est de type réel, le fichier vecteur n'est pas associé à une base de données. Il est l'attribut.

 

o) Pour constater d'autres différences, il faut utiliser l'affichage de structures (Show structure) sur d'autres fichiers vecteurs.

- Tous les fichiers vecteurs sont intuitifs dans leur organisation sauf les fichiers polygones.

- Sortir de l'affichage des Metadata.

- Afficher la structure (Show structure) de la couche vecteur AWRAJAS2.

- Le champ qui comporte une difficulté d'interprétation est => le nombre de constituants (Number of Parts).

- La plupart des polygones sont d'un bloc (le polygone lui même).

- Cependant, certains contiennent des trous et ont donc plus d'un constituant.

par exemple : un polygone à deux trous est décrit en trois parties :

- la partie principale ;

- la description du premier trou ;

- la description du deuxième trou.

 

p) Quitter l'affichage de la structure (Show structure).

- Pour finir l'exercice :

- Détruire la palette TEST16 créée précédemment :

- La sélectionner ;

- Cliquer sur le bouton de destruction (Delete) ;

- Confirmer.

NB : les mots suivis de "*" font partie du vocabulaire géographique, donc leur définition doit être connue. Faites-vous un glossaire.