1.7 Analyse spatiale

Les fichiers générés dans les exercices suivants seront à enregistrer dans le répertoire data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale.

Exercice 15. Vous allez créer une zone tampon de 5000 m autour de l'autoroute A61.

Créez un nouveau projet dans data/mon_travail dénommé 1_7_analyse_buffer.qgz.

Ouvrez la couche trace-du-reseau-autoroutier-doccitanie.shp située dans data/Occitanie/Region (attention encodage UTF-8 à spécifier). Quel est son système de coordonnées ?

Convertissez cette couche dans le système Lambert 93 (EPSG 2154), en l'exportant en tant que couche dans un fichier GeoPackage, avec un clic droit sur la couche + Exporter/Sauvegarder les entités sous ... et les options suivantes :

• Format = GeoPackage
• Nom de fichier = 1_7_exercices.gpkg (bouton Parcourir pour pointer l'emplacement du fichier dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)
• Nom de la couche = Réseau autoroutier
• SCR = EPSG:2154

Les couches étant dans le système de coordonnées Lambert 93, vérifiez que le SCR du projet soit le même et modifiez-le si besoin.

Ouvrez la table attributaire de la nouvelle couche 1_7_exercices Réseau autoroutier. Le champ "num_route" contient le nom des routes : à l'aide d'une expression, sélectionnez les tronçons de l'autoroute A61.

Créez la zone tampon de 5000 m avec l'outil Tampon, et les options suivantes :

• Couche source = Réseau autoroutier
• Cochez "Entité(s) sélectionnée(s) uniquement"
• Distance = 5000
• Segments = 10
• Style d'extrémité = Rond
• Style de jointure = Rond
• Limite de l'angle droit = 2,000000
• Cochez "Regrouper le résultat" (les tampons de chaque tronçon de l'autoroute seront fusionnés en un seul tampon)
• Mise en tampon (fichier en sortie) = Enregistrer dans un fichier Geopackage > 1_7_exercices.gpkg > nom couche = Tampon A61 5000m (cliquez sur "Oui" lorsque QGIS demande "1_7_exercices.gpkg already exists. Do you want to replace it?", il s'agira d'une nouvelle couche ajoutée au GeoPackage existant créé précédemment dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)

Pourquoi est-il nécessaire d'exporter la couche Réseau autoroutier en Lambert 93 pour créer la zone tampon ? (cf. Adapter le bon SCR en fonction de l'usage de la couche.

Ouvrez le fichier de localisation des éoliennes en Occitanie dreal-occitanie-mats-eoliens-en-occitanie.geojson située dans data/Occitanie/DREAL. Convertissez cette couche dans le système Lambert 93 (EPSG 2154), en l'exportant en tant que couche dans un fichier GeoPackage, avec un clic droit sur la couche + Exporter/Sauvegarder les entités sous ... et les options suivantes :

• Format = GeoPackage
• Nom de fichier = 1_7_exercices.gpkg (bouton Parcourir pour pointer l'emplacement du fichier dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)
• Nom de la couche = Mats eoliens
• SCR = EPSG:2154

Déterminez le nombre d'éoliennes dans la zone tampon de 5000 m autour de l'A61 ?

Enregistrez le projet.

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Exercice 16. Créez un nouveau projet dans data/mon_travail dénommé 1_7_analyse_mnt.qgz.

Créez un raster unique à partir des 4 fichiers .hgt inclus dans le dossier data/NASADEM, que vous allez fusionner :

• Couches en entrée = les 4 rasters n43e003, n43e004, n44e003, n44e004 (inutile d'importer les couches au préalable)
• Type de données en sortie = Int16 ou Float32 (remarque : les rasters en entrée sont de type Int16)
• Fichier en sortie fusionné = Enregistrer vers un fichier > DEM_assemblage.tif (dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)

Enregistrez le projet.

Pour les traitements ultérieurs, vous allez projeter ce raster dans le SCR Lambert 93 (EPSG 2154). Utilisez l'outil de reprojection Projection (warp) du menu Raster/Projections :

• Couche en entrée = DEM_assemblage.tif
• SCR d'origine = EPSG:4326 (SCR du projet)
• SCR cible = EPSG:2154
• Méthode de ré-échantillonnage à utiliser = Cubique (exécute une convolution cubique et détermine la nouvelle valeur d’une cellule en ajustant une courbe lissée suivant les valeurs des centres des 16 cellules en entrée les plus proches. Méthode appropriée pour les données continues)
• Valeur Nodata pour les bandes de sortie = 0
• Résolution du fichier de sortie = 25
• Fichier en sortie reprojeté = Enregistrer vers un fichier > DEM_assemblage_l93.tif (dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)

Attribuez le même système de coordonnées au projet (SCR Lambert 93 (EPSG 2154)).

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Exercice 17. A partir du MNT, vous allez calculer la pente du terrain en degrés avec les options suivantes :

• Couche source = DEM_assemblage_l93.tif
• Couche sortie pente = Enregistrer vers un fichier > DEM_assemblage_l93_pente.tif (dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)

Pour mieux faire ressortir les zones escarpées, changez la symbologie avec un rendu de type Pseudo-couleur à bande unique, avec par exemple la palette RdBu (inversée) et les 5 bornes suivantes : 0, 10, 20, 40, 65.

Enregistrez le projet.

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Voici une "suggestion de présentation" réalisée avec QGIS 3.10.

Exercice 18. Toujours à partir du MNT, calculez l'orientation du terrain (exposition), avec les options suivantes :

• Couche source = DEM_assemblage_l93.tif
• Couche sortie pente = Enregistrer vers un fichier > DEM_assemblage_l93_orientation.tif (dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)

Dans le fichier raster en sortie, les valeurs des pixels correspondent à l'azimuth en degrés (0° = nord, 90° = est, etc.).

Pour mieux visualiser les expositions, changez la symbologie avec un rendu de type Pseudo-couleur à bande unique, avec par exemple la palette Spectral et les 5 bornes suivantes : 0 (bleu), 90 (rouge),180 (jaune clair), 270 (vert), 360 (le même bleu que pour 0).

Enregistrez le projet.

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Voici une "suggestion de présentation" réalisée avec QGIS 3.10.

Exercice 19. Dans cet exercice vous allez convertir en raster le shapefile d'occupation du sol data/Occitanie/CLC12/CLC12_RLRMP_RGF.shp (Corine Land Cover). Pour réduire l'emprise du raster, vous devez zoomer sur une zone dans, par exemple, le département Hérault (cf. figure ci-dessous). Chaque pixel du nouveau raster aura pour valeur le code de l'occupation du sol de "niveau 3" selon la nomenclature CLC, code contenu dans un attribut du shapefile.

Créez un nouveau projet dans data/mon_travail dénommé 1_7_analyse_conversion.qgz.

Ouvrez les propriétés de la couche CLC12_RLRMP_RGF et inspectez les caractéristiques des champs. Le champ "CODE_12" est de type texte. Or, pour convertir le shapefile en raster, il faut que le champ qui porte les valeurs soit de type numérique. Nous allons donc convertir les codes en entier dans un nouveau champ.

Ouvrez la calculatrice de champ, créez un nouveau champ "INTCODE_12" :

• Type = Entier,
• Longueur = 10,
• Expression = to_int("CODE_12").

Cliquez sur OK, Enregistrez la couche et fermez le mode édition.

Avec l'outil Rasteriser (vecteur vers raster) et les options suivantes, lancez la rastérisation :

• Couche en entrée = CLC12_RLRMP_RGF
• Champ à utiliser pour la valeur des pixels = "INTCODE_12"
• Unité du raster résultat = Unités géoréférencées (afin de pouvoir spécifier une résolution en mètre ci-dessous. Attention, le projet QGIS doit être lui-même dans un SCR projeté)
• Résolutions horizontale et verticale = 25
• Emprise du résultat = cliquez sur Utiliser l'emprise du canevas (le raster généré aura ainsi l'emprise de la zone zoomée)
• Affecter une valeur nulle = -99 (remarque : c'est la valeur des pixels pour Absence de données)
• Paramètres avancés > Type de données en sortie = Int16 (valeurs entières)
• Couche en sortie rastérisée = Enregistrer vers un fichier > CLC12_34_Rasterise.tif (dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)

Enregistrez le projet.

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Exercice 20. Nous allons rastériser les cours d'eau data/IGN_ETALAB/BD_Carthage/CoursEau_76_Occitanie, en prenant comme zone de travail l'étendue des stations du Gard du SNO Karst (OSU OREME), avec comme valeur pour les pixels : 1 s'ils sont traversés par un cours d'eau, sinon Absence de données. Cette fois-ci, on utilise donc une valeur constante au lieu d'un attribut.

Toujours dans le projet 1_7_analyse_conversion.qgz, ouvrez la couche WFS SNO KARST - ALL STATIONS du serveur WFS https://sig.oreme.org/geoserver/oreme/wfs. Sélectionnez les stations du Gard. Avec un clic-droit sur la couche + Exporter/Sauvegarder les entités sélectionnées sous..., exportez les points sélectionnés dans un nouveau shapefile SNOKarst_stations30_l93.shp (SCR = EPSG:2154) dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale.

Avec l'outil Rasteriser (vecteur vers raster), spécifiez les options suivantes et lancez la rastérisation :

• Couche en entrée = CoursEau_76_Occitanie
• Valeur fixe à utiliser pour les pixels = 1
• Unité du raster résultat = Unités géoréférencées
• Résolutions horizontale et verticale = 25
• Emprise du résultat = cliquez sur Utiliser l'emprise de la couche SNOKarst_stations30_l93.shp (le raster généré aura ainsi la même emprise que cette couche)
• Affecter une valeur nulle = 0 (c'est la valeur des pixels pour Absence de données)
• Paramètres avancés > Type de données en sortie = Byte (valeurs entières entre 0 et 255)
• Couche en sortie rastérisée = Enregistrer vers un fichier > CoursEau_Rasterise_SNOKarst_30.tif (dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)

Enregistrez le projet.

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Exercice 21. A l'aide de la calculatrice raster, vous allez combiner les couches raster CLC12_34_Rasterise.tif et DEM_assemblage_l93_orientation.tif pour rechercher les zones de type 'Forêts de feuillus' (code = '311'), sur des terrains orientés entre le sud-est et le sud-ouest (azimuth compris entre 135° et 225°).

Toujours dans le projet 1_7_analyse_conversion.qgz, importez la couche DEM_assemblage_l93_orientation.tif générée dans l'exercice 18.

Pour réduire le temps de traitement, zoomez sur une zone restreinte. Par exemple, dans la barre d'état, attribuez une échelle d'affichage de 1:80000.

Ouvrez la calculatrice et définissez le fichier en sortie :

• Couche en sortie = terrain_S_P5.tif (dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale)
• Format = GeoTIFF

Pour l'expression, les 3 prédicats suivants articulés avec l'opérateur booléen AND donneront en sortie des pixels 0 (faux) ou 1 (vrai).

• Expression = "CLC12_34_Rasterise@1" = 311 AND "DEM_assemblage_l93_orientation@1" >= 135 AND "DEM_assemblage_l93_orientation@1" <= 225

En appliquant sur le raster un rendu de type Palette/valeurs uniques et en n'affichant que la classe de valeur=1, vous obtiendrez une carte de cette apparence :

Enregistrez le projet.

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Exercice 22. Dans cet exercice vous allez extraire des données topographiques et environnementales pour les emplacements des stations SNO-KARST du Gard afin de compléter la table attributaire de ces stations.

Dans le panneau des couches, rendez visibles les couches suivantes : SNOKarst_stations30_l93.shp, CLC12_RLRMP_RGF.shp, CoursEau_Rasterise_SNOKarst_30.tif, DEM_assemblage_l93 (raster altitude), DEM_assemblage_l93_pente (raster pente), DEM_assemblage_l93_orientation (raster azimut).

Ouvrez l'outil Point Sampling Tool, choisissez la couche de points SNOKarst_stations30_l93.shp en entrée, et un nouveau shapefile en sortie : SNOKarst_stations30_l93_PST.shp dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale. Pour les champs et bandes d'où extraire les valeurs, sélectionnez dans la liste avec clic + touche CTRL :

• SNOKarst_stations30_l93:latitude
• SNOKarst_stations30_l93:longitude
• SNOKarst_stations30_l93:city
• SNOKarst_stations30_l93:region
• SNOKarst_stations30_l93:so_long_na
• SNOKarst_stations30_l93:measuremen
• CLC12_RLRMP_RGF:CODE_12
• CoursEau_Rasterise_SNOKarst_30:bande1
• DEM_assemblage_l93:bande1
• DEM_assemblage_l93_pente:bande1
• DEM_assemblage_l93_orientation:bande1

Avant de cliquer sur OK, allez sur l'onglet Champs pour renommer les 3 colonnes résultant des DEM. Les noms des champs étant limités à 10 caractères, renommez les colonnes "alti", "pente" et "orient".

Pour vérifier le résultat, ouvrez la table attributaire du nouveau shapefile SNOKarst_stations30_l93_PST.shp.

Enregistrez le projet.

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Exercice 23. Dans cet exercice nous allons calculer les statistiques relatives à l'altitude pour les communes de l'arrondissement de Lodève : pour chaque commune, nous calculerons les altitudes moyenne, minimale et maximale.

Chargez la couche COMMUNE et sélectionnez les entités selon l'expression : "INSEE_DEP" = '34' AND "INSEE_ARR" = '2'.

Enregistrez les entités sélectionnées dans un nouveau shapefile COMMUNE_D34_A2.shp (clic-droit + Exporter/Sauvegarder les entités sélectionnées sous...) dans data/mon_travail/1_7_analyse_spatiale.

Pour chaque entité de la nouvelle couche, calculez les valeurs agrégées avec l'outil Statistiques de zone.

• Couche raster = DEM_assemblage_l93
• Couche vecteur = COMMUNE_D34_A2
• Préfixe = alti_
• Statistiques à calculer = Moyenne, Min, Max

Les 3 nouveaux champs sont ajoutés à la couche COMMUNE_D34_A2. Inspectez le résultat dans la table attributaire.

Enregistrez le projet.

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