Fonctionnement de l'outil Zone tampon (Analyse)

Procédure de création de zones tampon

La routine de création de zone tampon parcourt chacun des sommets de l'entité en entrée et crée des décalages de zone tampon. Les entités de zone tampon en sortie sont créées à partir de ces décalages.

Création de décalages autour d'une ligne

Entité linéaire en entrée

Décalages créés autour de l'entité linéaire en entrée

Zone tampon dérivée des décalages

Description de la distance de la zone tampon

Le paramètre de distance de la zone tampon peut être entré sous forme de valeur fixe ou sous forme de champ contenant des valeurs numériques.

Exemple 1: distance fixe

L'illustration suivante présente la zone tampon d'une classe d'entités linéaires avec une distance de 20, un type d'extrémité FLAT, un type de côté FULL et un type de fusion ALL.

Etant donné que la distance de la zone tampon est une constante, toutes les entités sont bufférisées avec la même largeur.

Exemple 2: distance issue d'un champ

Cet exemple illustre la zone tampon créée pour une classe d'entités linéaires à l'aide d'un champ numérique avec les valeurs 10, 20 et 30 pour la distance, un type d'extrémité FLAT, un type de côté FULL et un type de fusion ALL.

Etant donné que les distances de la zone tampon dépendent des valeurs de champ, plusieurs largeurs de zone tampon peuvent être appliquées dans une même opération.

Création de zones tampon euclidiennes et géodésiques

L'outil Zone tampon permet notamment de créer des zones tampon géodésiques. Les zones tampon géodésiques sont des zones tampon qui tiennent compte de la forme réelle de la Terre (ellipsoïdale, ou plus exactement géoïdale) dans le calcul des zones tampon : les distances sont mesurées entre deux points sur un globe. Un autre type de zones tampon, les zones tampon euclidiennes, mesure la distance dans un plan cartésien bidimensionnel, où les distances en ligne droite ou euclidiennes sont calculées entre deux points du plan. Les zones tampon euclidiennes sont les plus courantes et fonctionnent bien lors de l'analyse de distances autour d'entités d'un système de coordonnées projetées, concentrées dans une surface relativement petite (comme une zone UTM). Les zones tampon géodésiques fournissent des décalages de zone tampon plus précis pour les entités les plus dispersées, couvrant plusieurs zones UTM, de grandes régions ou même la Terre entière.

Il se peut qu'une zone tampon euclidienne engendre des résultats incorrects d'un point de vue technique. Le principal risque des zones tampon euclidiennes est le suivant : lorsque les entités sont stockées dans un système de coordonnées projetées, la projection comporte des surfaces où les distances, les surfaces et la forme des entités sont déformées. Cela est dû à l'utilisation de systèmes de coordonnées projetées. Par exemple, avec un système de coordonnées projetées UTM ou State Plane, les entités sont plus précises lorsqu'elles sont proches de l'origine de la projection (centre de l'Etat ou zone UTM), mais se déforment lorsqu'elles s'éloignent de l'origine. Lorsqu'un jeu de données n'est pas concentré sur une petite surface ou lorsqu'une distance de la zone tampon est assez grande pour créer des décalages en dehors de cette petite surface, les zones tampon euclidiennes sont incorrectes. De même, si un système de coordonnées projetées du monde est utilisé, la distorsion est souvent minime dans une surface, mais importante dans une autre (pour la projection de Mercator du monde, la distorsion est minime près de l'équateur, mais importante près des pôles). Pour un jeu de données comportant des entités dans les hautes et basses surfaces de distorsion, les zones tampon euclidiennes sont plus précises dans les basses surfaces de distorsion et moins précises dans les hautes surfaces de distorsion. Les zones tampon géodésiques sont, quant à elles, précises dans toutes les surfaces.

Bien que les zones tampon géodésiques soient toujours plus précises que les zones tampon euclidiennes, elles présentent un inconvénient : leur création prend plus de temps que la création de zones tampon euclidiennes. Cette différence de performances est due au fait que les zones tampon euclidiennes sont créées à l'aide d'une formule de distance bidimensionnelle très simple, alors que le calcul de zones tampon géodésiques est assez complexe.

L'algorithme de zone tampon géodésique est utilisé lorsque l'entrée de zone tampon se trouve dans un système de coordonnées géographiques (non projetées) et que vous spécifiez une valeur de Distance de la zone tampon en unités linéaires (mètres, pieds, etc., par opposition aux unités angulaires telles que les degrés).

Exemple de bufférisation géodésique

Cet exemple vise à comparer des zones tampon géodésiques et euclidiennes de 1 000 kilomètres pour plusieurs villes du monde. Les zones tampon géodésiques ont été créées par la bufférisation d'une classe d'entités ponctuelles avec un système de coordonnées géographiques, tandis que les zones tampon euclidiennes ont été créées par la bufférisation d'une classe d'entités ponctuelles avec un système de coordonnées projetées (les points représentent les mêmes villes dans les jeux de données projetés et non projetés).

Lors de l'utilisation d'un jeu de données dans l'un des systèmes de coordonnées projetées communs pour le monde entier, tel que Mercator, la distorsion de projection peut être minime près de l'équateur, mais importante près des pôles. Pour un jeu de données projeté Mercator, les mesures de distance et les décalages de zone tampon sont normalement assez précis près de l'équateur, mais moins précis loin de l'équateur.

Le graphique sur la gauche affiche les emplacements des points en entrée. L'équateur et le méridien principal sont indiqués en référence. Les deux graphiques s'affichent dans la projection Mercator (monde).

Dans le graphique de droite, les points proches de l'équateur présentent des zones tampon géodésiques et euclidiennes coïncidentes. Pour les points proches de l'équateur, la projection de Mercator fournit des mesures de distance précises. Toutefois, les zones tampon de points éloignés de l'équateur affichent une distorsion de distance bien plus importante, car leurs zones tampon euclidiennes sont beaucoup plus petites que les zones tampon géodésiques. Cela se produit avec la projection Mercator, car les surfaces au niveau des pôles sont étirées : les masses continentales situées près des pôles, comme le Groenland et l'Antarctique, présentent une bien plus grande surface que les masses continentales proches de l'équateur. Toutes les zones tampon euclidiennes de 1 000 kilomètres sont la même taille, car la routine de création de zone tampon euclidienne suppose que les distances de carte sont les mêmes dans toute la projection (1 000 kilomètres au Brésil sont identiques à 1 000 kilomètres en Russie centrale). Cette supposition est fausse, car lorsqu'elles s'éloignent de l'équateur, les distances de projection se déforment de plus en plus. Pour n'importe quel type d'analyse de distance sur une échelle globale, les zones tampon géodésiques doivent être utilisées, car elles sont précises dans toutes les surfaces, contrairement aux zones tampon euclidiennes qui ne sont pas précises dans les hautes surfaces de distorsion.

Remarque :

L'affichage de zones tampon géodésiques et euclidiennes sur un globe indique que les zones tampon géodésiques sont vraiment plus précises.

Ce sont les mêmes zones tampon euclidiennes et géodésiques de 1 000 kilomètres qui ont été créées dans l'exemple ci-dessus. Affichées sur un globe, toutes les zones tampon euclidiennes sont de taille différente malgré le fait que la même distance de zone tampon ait été utilisée (la zone tampon en Alaska semble bien plus petite que la zone tampon au Brésil). Les zones tampon sont donc créées avec la fausse idée que toutes les distances de carte sont les mêmes d'un emplacement à l'autre. Au contraire, chacune des zones tampon géodésiques présente une taille uniforme correcte sur le globe. Ces zones tampon géodésiques sont correctes, car elles n'ont pas été influencées par la distorsion d'un système de coordonnées projetées.

Informations supplémentaires sur la bufférisation géodésique

Les sommets des entités polylinéaires et surfaciques en entrée sont supposés être connectés avec des lignes géodésiques (une ligne géodésique représente le plus court chemin entre deux points sur un ellipsoïde). Si le chemin souhaité entre les sommets n'est pas destiné à suivre une géodésique, vous devez tout d'abord densifier de manière explicite les entrées. Les géométries peuvent être densifiées à l'aide de l'outil Densifier.

Le chemin suivi par la zone tampon en sortie n'est généralement pas une courbe géodésique. L'écart maximal autorisé pour la courbe de zone tampon calculée à partir d'une courbe de zone tampon théorique est égal à 10 mètres. La méthode utilisée pour calculer cette courbe de décalage est appelée tracés parallèles. Pour en savoir plus sur cette méthode, reportez-vous aux références suivantes :

• Murphy B., Collier P., Mitchell D. and Hirst W. (1999) - "Maritime Boundary Generation from Straight Baselines Defined as Geodesics". Proceedings of the International Conference on Technical Aspects of Maritime Boundary Delineation and Delimitation. Monaco, 9-10 septembre 1999.

Champ BUFF_DIST

Les valeurs du champ BUFF_DIST de la classe d'entités en sortie sont exprimées dans l'unité linéaire du système de coordonnées des entités en entrée. Par exemple, si une distance de zone tampon de 50 mètres est spécifiée dans l'outil, mais que le jeu de données en entrée comporte un système de coordonnées qui utilise le pied comme unité linéaire, ces 50 mètres sont convertis en pieds dans le champ BUFF_DIST en sortie. Cette règle comporte toutefois deux exceptions :

• Si les entités en entrée comportent un système de coordonnées géographiques et que la distance de la zone tampon est exprimée dans une unité linéaire, comme les kilomètres ou les miles, les valeurs du champ BUFF_DIST sont exprimées en mètres.
• Si la référence spatiale des entités en entrée est inconnue, aucune conversion n'est appliquée. La valeur du champ BUFF_DIST correspond donc exactement à la valeur entrée.

La table suivante récapitule les scénarios pour lesquels les unités du champ BUFF_DIST sont converties ou non.

Système de coordonnées des entités en entrée	Unités de distance de la zone tampon	Conversion d'unité
Géographique	Angulaire ou linéaire	Conversion en mètres
Projetées	Angulaire	Conversion en unités du système de coordonnées en entrée
Projetées	Linéaire	Conversion en unités du système de coordonnées en entrée
Géographiques ou projetées	Inconnu	Apparemment des unités de système de coordonnées en entrée
Inconnu	Angulaire ou linéaire	Aucune conversion

Conversion d'unité BUFF_DIST

Remarque :

Les unités de valeur de BUFF_DIST sont toujours celles de l'environnement Système de coordonnées en sortie lorsqu'il est défini.