Générer de la végétation en 3D dans ArcGIS Pro

Lorsqu’il s’agit de SIG 3D, les objets les plus courants sont généralement des bâtiments, des services publics ou d’autres infrastructures. Cependant, il existe un type d’entité qui constitue une grande partie de notre monde : la végétation. La modélisation de la végétation telle que les arbres est importante pour effectuer des analyses portant sur des éléments tels que la proximité spatiale, la ligne de visée ou l’impact de l’ombre. Ce type de recherche est précieux dans des domaines tels que l’architecture, l’ingénierie, la construction et l’urbanisme. Il y a plusieurs façons de rendre la végétation en 3D dans ArcGIS. Dans ce billet, je vous montrerai une approche simple visant à générer ces entités dans ArcGIS Pro, ainsi qu’à les partager et les afficher dans un SIG web.

Pourquoi modéliser la végétation en 3D?

La végétation est omniprésente sur Terre, car elle existe aussi bien en milieu rural qu’en milieu urbain. Il est donc naturel d’étudier les relations spatiales entre la végétation et les milieux environnants. La modélisation 3D de la végétation est essentielle dans de nombreux cas en raison des avantages qu’elle apporte, notamment du réalisme, un attrait visuel, une simulation de l’environnement, une meilleure analyse d’emplacement ainsi qu’un urbanisme et une conception détaillés. Pour commencer à générer de la végétation en 3D, les utilisateurs peuvent utiliser ArcGIS Pro et appliquer des symboles qui font partie des bibliothèques de styles d’ArcGIS.

Tirer parti de la symbologie de la végétation en 3D d’ArcGIS

1.     Préparer la couche d’entités liée à la végétation
La première étape consiste à s’assurer que les données sur la végétation possèdent les bons attributs. Par exemple, les arbres doivent comporter des données importantes, comme la hauteur (généralement enregistrée en pieds, mais il est utile de la convertir en mètres), le diamètre à hauteur de poitrine (généralement collecté en pouces, mais il est également utile de le convertir en mètres), le genre, le type d’espèce et le nom commun. Avant ArcGIS Pro 3.0, il existait une fonction appelée Preset Layers (couches prédéfinies) qui permettait aux utilisateurs de faire correspondre un attribut avec des noms de genre au symbole de végétation correspondant. Pour toutes les versions à compter de la version 3.0, la façon d’effectuer cette mise en correspondance nécessite un autre outil, car cette fonction a été supprimée.

Tout d’abord, décidez du type de scène dans lequel vos données doivent être visualisées (globale ou locale), puis ajoutez-les dans la scène en tant que couche 3D. Dans les propriétés de la couche, assurez-vous que les unités réelles servent à rendre vos entités. Vérifiez également si l’élévation a été réglée pour se retrouver sur le sol.

Préparer les données sur les attributs de la couche de végétation

2.     Appliquer la symbologie aux entités
Afin de faire correspondre les entités à la symbologie de la végétation, sélectionnez votre couche et affichez le volet Symbology (symbologie) dans ArcGIS Pro. Tout d’abord, appliquez des valeurs uniques à vos entités. Cela permettra à l’outil Match Layer Symbology To A Style (faire correspondre la symbologie de la couche à un style) d’apparaître sous l’icône du menu latéral. Dans cet outil, vous pouvez choisir un champ ou une expression Arcade à associer à un style ayant les noms correspondants. Assurez-vous que les noms de votre champ (ou les résultats de votre expression) sont exactement identiques (sensibles à la casse) aux symboles. Pour ajouter au réalisme, ArcGIS met à votre disposition le style 3D Vegetation – Realistic (végétation 3D – réaliste). Cet ensemble comporte actuellement 83 modèles. Si vos données contiennent un type de végétation inconnu, envisagez d’attribuer le nom « Generic Tree » (arbre générique); pour ceux qui ne sont pas couverts par le style, vous pouvez désigner le nom « Other » (autre).

Végétation 3D Esri – Symboles de style réaliste

Une fois la symbologie appliquée, ouvrez la vue Vary Symbology by Attribute (varier la symbologie par attribut) à partir du volet Symbology (symbologie) et spécifiez la taille des symboles. Le champ associé à la taille contient les valeurs de hauteur de végétation (vous pouvez appliquer une expression afin de calculer ou de convertir les valeurs au besoin). Si vous décochez l’option Maintain Aspect Ratio (maintenir le format d’image), vous verrez apparaître les paramètres de largeur, que vous pouvez utiliser pour indiquer les diamètres des symboles. Cependant, il convient de noter que la symbologie aura l’air irréellement mince si vous utilisez des valeurs DHP dans vos données (qui sont mesurées au niveau de la tige). Ces valeurs devraient être ajustées en conséquence pour tenir compte des largeurs totales des modèles dont les branches et les feuilles s’étendent à partir des tiges. Un moyen simple de contourner ce problème est de conserver l’option Maintain Aspect Ratio (maintenir le format d’image) afin que les symboles puissent être rendus proportionnellement selon la hauteur.

Utiliser les données sur les attributs pour spécifier la taille des symboles 3D

3.     Partager des entités avec un SIG web
Avant de partager des entités avec un SIG web, passez en revue toutes les propriétés et configurations des couches souhaitées. Faites attention au système de coordonnées. Si vous souhaitez afficher vos entités sur un fond de carte dans ArcGIS Online ou Enterprise, envisagez d’utiliser le système WGS 1984. Si les données ont un système local (par exemple, en UTM), elles peuvent être présentées dans une scène web locale, mais un fond de carte et un modèle de terrain ayant le même système local devront être préparés séparément et ajoutés à la scène si nécessaire. Sous les propriétés de la carte, cochez la case de l’option Allow Assignment of Unique Numeric IDs for Sharing Web Layers (autoriser l’attribution d’ID numériques uniques pour le partage des couches web). Cliquez à droite sur la couche, sélectionnez Share As Web Layer (partager en tant que couche web), puis passez en revue toutes les options pertinentes. Le temps nécessaire à la mise en cache dépend de la quantité de données dont vous disposez. Une bonne pratique consiste à toujours vérifier les erreurs potentielles avant de publier grâce au bouton Analyze (analyser). Cette méthode de publication est connue sous le nom de création d’une couche de scènes avec une couche d’entités associée. Elle permet d’apporter des modifications fréquemment (par la mise à jour de la couche d’entités associée et la reconstruction du cache de la couche de scènes) et d’afficher rapidement un grand nombre de points de végétation sur le web.

Partage en tant que couche de scènes avec une couche d’entités associée

Distribuer le contenu d’une couche de scène ponctuelle

Si vos données n’ont pas besoin d’être mises à jour souvent, une autre approche pour partager vos entités consiste à créer un paquetage de couches de scènes de points. Ce paquetage est un fichier unique comportant du contenu 3D mis en cache. Son but est de présenter et de distribuer efficacement ce contenu dans différentes applications ArcGIS. Ouvrez l’outil Create Point Scene Layer Content (créer le contenu d’une couche de scène ponctuelle) et utilisez votre couche de végétation symbolisée comme entrée. Une fois le paquetage créé, vous pouvez soit l’ajouter au volet Contents (contenu) dans ArcGIS Pro et le partager en tant que couche de scènes, soit l’ajouter directement à ArcGIS Online ou Enterprise en tant qu’élément et l’autoriser à publier la couche de scènes. Il est important de mentionner que, bien que le paquetage de couches de scènes soit efficace en matière de performances et d’extensibilité, il s’agit d’un cache et ne peut donc pas être modifié. Si des mises à jour sont appliquées à vos données de végétation source, vous devrez exécuter ce flux de travaux à nouveau.

Création d’un paquetage de couches de scènes de points

Autres méthodes visant à générer de la végétation en 3D

Un nuage de points LiDAR ou photogrammétrique est régulièrement utilisé afin de modéliser la végétation en raison de sa précision spatiale (surtout dans le cas des points LiDAR). Si vous gérez un nuage de points dans lequel la végétation n’a pas encore été correctement classée, vous pouvez le faire manuellement ou utiliser un modèle d’apprentissage profond, puis appliquer un filtre pour n’afficher que les classes de végétation. ArcGIS Pro prend en charge l’ingestion de nuages de points au format LAS, zLAS, LAZ ou LASD. Toutefois, ces nuages de points doivent être convertis en paquetage de couches de scènes, puis publiés en tant que couche de scènes pour les rendre dans une scène web. Tirez parti de l’outil Create Point Cloud Scene Layer Content (créer le contenu d’une couche de scène de nuage de points) afin d’y parvenir.

Couche de scène web formée de nuages de points classifiés montrant de la végétation

La solution Tree Management (gestion des arbres) est une configuration axée sur le secteur qui peut être déployée à partir d’ArcGIS Solutions dans ArcGIS Online ou Enterprise. Elle fournit un ensemble de fonctionnalités permettant aux utilisateurs d’établir et de tenir à jour un inventaire des arbres publics, qui sont considérés comme appartenant aux administrations municipales. Une partie de la solution fournit des flux de travaux pour classer, extraire et/ou charger les emplacements et les attributs de la végétation à partir des données LiDAR disponibles ou des données d’entités existantes, puis les afficher dans des applications 2D et 3D.

La solution Tree Management (gestion des arbres) comprend une scène 3D pour visualiser la végétation

Une autre façon de créer des modèles de végétation est d’utiliser ArcGIS CityEngine. La bibliothèque de végétation ESRI.lib est automatiquement installée avec CityEngine. Elle contient des règles et des actifs permettant aux utilisateurs de créer adéquatement de la végétation à partir de données sur les attributs des entités.

Actifs de végétation de la bibliothèque ESRI.lib dans ArcGIS CityEngine

La végétation constitue une part importante de notre monde. Il est donc souvent nécessaire d’élaborer des représentations 3D de ces entités pour des projets tels que la conception et la création de jumeaux numériques. Il existe plusieurs façons de générer de la végétation en 3D dans ArcGIS. Choisissez la méthode qui correspond le mieux aux objectifs de votre projet et à la gouvernance des données!

Les modèles de végétation en 3D sont attrayants et permettent une analyse visuelle

Ce billet a été écrit en anglais par Johnson Chan et peut être consulté ici.