Transcript odp - IUT-AMU, site d`Arles

INTRODUCTION AUX SIG
Sommaire
Définitions SIG
Tour d’horizon des caractéristiques d’un logiciel SIG
Mise en œuvre d’un projet SIG
Données géographiques (vecteur, raster)
• Structuration
• Sources des données
• Métadonnées
• Échelle et précision
• Projection
•
•
•
•
2
Définition SIG
• Système d’Information Géographique
• Projet
Matériels
Données
Logiciels
Utilisateurs
Méthodes
• Logiciel
• SIRS : Système d’Information à Référence Spatiale
3
Caractéristiques d’un SIG (1/2)
•
Empilement des couches (gestion affichage)
•
Interaction objet de la carte et base de données
4
Caractéristiques d’un SIG (2/2)
•
•
•
•
•
Navigation au sein de la carte
Interrogation des données
Analyse - modélisation
Création / Mise à jour de données
Publication carte papier / web
5
Navigation (illustration « caractéristiques d’un SIG »)
• dans toutes les directions (sur un plan)
• à travers les échelles d’affichage (zoom)
– Gestion des données selon l’échelle d’affichage :
• « apparition / disparition » de couches selon le niveau de
zoom
• représentation différente et adaptée à l’échelle d’affichage
Par exemple :
– type : ligne  polygone
– style : représentation uniforme  analyse thématique
– nature : raster  vecteur
6
Interrogation des données
(illustration « caractéristiques d’un SIG »)
•
•
•
•
Simple sélection
Rechercher
Requête
Statistiques, éditeur de diagrammes…
7
Analyse thématique (illustration
« caractéristiques d’un SIG »)
• Utiliser la composante attributaire (information dans les tables)
pour caractériser la composante géographique (localisation d’un
objet) : symbole ponctuel de forme différente, épaisseur et
style du trait, couleurs, éléments basés sur un ou plusieurs
attributs.
Découpage communale
Découpage communale + solde naturel
8
Analyse spatiale (1/3) (autres illustrations)
• Analyse de réseau
– Ex fermeture d’une vanne, canalisation percée,…
• Elaboration d’un plan d’épandage
– Ex prise en compte distance des habitations, des
rivières…
• Elaboration d’un nouveau schéma desserte
forestière
• Délimitation de bassin versant
• Intervisibilité
9
Analyse spatiale (2/3) (autres illustrations)
•
Déterminer le parcours de migration d’animaux
Occupation
du sol
MNT
Point d’observation T0 Point d’observation T+1
Fonction focale
Parcours possible
Carte
des pentes
Fonction locale
Fonction locale
Carte des
pentes en
5 classes
(codage numérique)
Occupation
du sol – 4 classes
(codage num.)
Fonction locale
Carte de
distance pondérée
Fonction locale
Carte
de coût
Fonction incrémentale
10
Carte de direction
Analyse spatiale (3/3) (autres illustrations)
• Agrégation
1
2
3
4
20
10
5
30
DONNEE 2
IDENTIFIANT
0
0
1
A
U
10
A
2
B
V
20
B
30
C
IDENTIFIANT
DONNEE 1
3
B
W
4
A
X
5
C
Y
friche
Champ de rupture
blé orge
seigle
pré
chêne
pin
DONNEE 1
céréale
pacage
forêt
11
Création / mise à jour de données
(illustration « caractéristiques d’un SIG »)
• exploitation de l’existant : fichier Excel, Access…
• saisie nouvelles informations sémantiques ou mise à jour :
directe ou par calcul
• saisie ou mise à jour des objets géographiques, facilitée par
des aides à la digitalisation (ex capture)
Exemple : occupation du sol complétée
12
Mise en page (illustration « caractéristiques d’un SIG »)
• SIG : outils d’analyse et de
gestion du territoire, mais aussi
d’aide à la décision, notamment
par la création de carte support
à la discussion en réunion ou
pour présentation de l’étude
• Certains éléments indispensables
(titre, légende, carte, échelle,
sources…)
13
Autres supports de diffusion
(illustration « caractéristiques d’un SIG »)
• CD/DVD Rom
• Intranet/internet
• Image, pdf, carte interactive,
applications en ligne : site participatif
14
Première conclusion : logiciel SIG
• Plus riche qu’une carte ou qu’un fond
de plan,
• au delà de la cartographie numérique,
• permet aux utilisateurs de travailler sur
les données, de faire des requêtes, de
l’analyse spatiale et de mettre à jour les
données.
15
Système d’Information dans une organisation
Problème
SYSTÈME DE PILOTAGE
Requêtes
Décision
Informations
SYSTÈME D'INFORMATION
Entrées
UNIVERS
EXTÉRIEUR
STATIQUE
DYNAMIQUE
BASE
D'INFORMATION
PROCESSEUR
D'INFORMATION
Données, règles et
contraintes de
l'univers extérieur
Actions
Personnel
Sorties
16
Automatisation du Système d’Information
SYSTÈME D'INFORMATION AUTOMATISE
Entrées
STATIQUE
DYNAMIQUE
BASE
D'INFORMATION
PROCESSEUR
D'INFORMATION
UNIVERS
FORMALISABLE
Sorties
Ordinateur
Logiciel : SGBD
Modèle
de données
(Système de gestion de bases de données)
Personnel
17
Système de Gestion de Base de Données
Conception d’un SI – méthode MERISE
Système d’information « manuel »
Analyse des besoins
Modèle conceptuel
des données
Modèle logique
des données
Modèle conceptuel
des traitements
Modèle organisationnel
des traitements
Validation
Modèle logique validé
des données
Modèle physique
des données
Modèle opérationnel
des traitements
Système d’information automatisé
Quoi ?
Dictionnaire des données
Règles de Gestion
Qui ? Où ? Quand ?
Répartition des sites
Décision d’éxécution
Toutes les données nécessaires
aux traitements, présentes ?
Pas de données superflues ?
Comment ?
18
Modèle conceptuel de données
COMMUNE
Entité
Relation
Nom, N°INSEE, Code postal
0,n
0,n
HABITE
HABITE
1,1
1,1
PROPRIETAIRE
Nom, Adresse, Ref propr
LOUE
0,n
0,n
date du bail
EXPLOITANT
Nom, Adresse, Num MSA
1,n
1,n
POSSEDE
Cardinalité
1 propriétaire
possède n parcelles
CULTIVE
1,1
1,1
PARCELLE
Section,Numéro,Surface
Identifiant
Attributs ou propriétés
19
Tables et concepts associés
• Table : définition
Colonne
Ligne
(ou tuple ou
enregistrement)
ID
Nom du champ (ou propriété)
Entité - Table propriétaire
Valeur de l’attribut
• Clés
– Clé primaire ou principale : identifiant unique
pour caractériser une ligne, constitué d’un ou
plusieurs attributs
– Clé secondaire ou étrangère : fait référence à
une clé primaire dans une autre table
CLE SGBD
NOM
ADRESSE
REF PROP.
NUM INSEE
1
DUPOND
X
121
11
2
DURAND
Y
257
13
3
MARTIN
Z
452
11
Clé primaire
Clé secondaire
CLE SGBD
SECTION
NUMERO
SURFACE
REF PROP
NUM MSA
1
ZA
2
8
257
128
2
ZA
5
12
121
467
3
ZA
8
5
257
128
4
ZB
5
7
452
456
5
ZB
6
8
452
128
Entité - Table parcelle
20
Système d’Information à Référence Spatiale
SYSTÈME D'INFORMATION
STATIQUE
DYNAMIQUE
BASE
D'INFORMATION
PROCESSEUR
D'INFORMATION
Personnel
Entrées
Modèle
de données
sémantiques
Logiciel : SGBD
Ordinateur
Sorties
Modèle
de données
spatiales
Logiciel : SIG
(Système d'information géographique)
21
Les données géographiques
• au cœur des projets SIG
• une grande importance technique et économique.
• deux grands types de structuration :
• les données vecteur composées de points, de
lignes ou de surfaces
• les données raster appelées aussi image
• Les données raster et vecteur peuvent coexister au
sein d’un SIG et porter sur le même espace
géographique.
• Traditionnellement, les données vecteur caractérisent
les données que l’on gère (requête, mise à jour) et
les données raster servent principalement à se
repérer.
22
Représentation vectorielle
route
bâtiment
lac
23
Couches vectorielles
•
•
•
Format d’origine
– Format natif SIG : shapefile Arcview (shp), MapInfo (tab),
Arc/Info (couverture, geodatabase), …
– Format export SIG : MapInfo (MIF/MID), Arc/Info (e00)
– CAO/DAO : DXF, DLG, DWG,...
– Normes : EdiGéo, VPF, GML, ISO
Type d’intégration
– directe : lecture format natif
– import (= transformation de la donnée)
 Module de conversion intégré, à acquérir, à développer ?
Récupération
– des attributs seuls
– des objets géographiques seuls
– les attributs et les objets géographiques
24
Couches vectorielles – différents modes
!• Spaghetti
– Si besoin de gestion de réseau ou d’objets surfaciques :
Apparence
risque !
Réalité de construction
– Document papier paraît « juste »
mais
• Topologique
– Gestion de la connexité et de la contiguïté des objets
– Topologie planaire pour les objets de type polygone
– Topologie de réseau pour les objets linéaires
• définition de règles pour la circulation des flux sur les
tronçons et jonctions
– Avantage :
• requêtes alphanumériques, spatiales
• Analyses thématiques, spatiales (notamment croisement
possible entre différentes couches)
• Pseudo-topologique
25
– ex : shp (ArcView) ou tab (MapInfo)
Données complémentaires liées à la géométrie des
entités géographiques
• Information métrique codée




Position
Longueur d’un arc
Périmètre d'un polygone
Surface d'un polygone
périmètre
surface
1
• Information métrique calculée




Orientation d'un segment
Distance euclidienne
Distance le long d'un graphe
Sélection dans un rayon déterminé
2
3
4
5
d
d
IDENTIFIANT
DONNEES
1
C
2
B
3
B
4
A
5
C
26
Croisement de deux couches
• Intersection : traitement des inclusions
1
13
35
4
• Ex : emprise nouvelle route et parcellaire
3
• Union : traitements des inclusions et des complémentaires
• Interroger parcelles hors zonage,
• Surface parcelle dans zonage A
6
4
7
2
• n° parcelles, propriétaire, surface
• Ex : zonage et parcellaire
5
1
2
2
1
2
13
35
4
2
13
1
14
15
12
5
2
3
6
4
9
7
8
• Différence et fonctions de « découpage-rapiéçage »
27
10
11
Croisement de deux couches
•
Attention aux :
– référentiels (communs)
– précision relative
– polygones parasites (micro-polygones pouvant être générés par le croisement)
28
Liaison avec un SGBD
• Objet géographique – table
– A chaque objet une ligne dans la table
• Possibilité de liaisons avec des tables externes, via
un champ commun à la table attributaire et à la table
1
externe
Identifiant
Attributs
2
Identifiant
+1
+2
+3
3
de la ligne
1
Attributs
du point
2
1
3
2
Identifiant
3
+2
+1
+3
Attributs
de la surface
1
2
3
29
Représentation raster
Carte (scan25)
Orthophotographie
Modèle numérique de terrain
30
Couches raster
•
• Types
– Cartes scannées
– Orthophotos
– Images satellitales
– MNT
• Utilisation
– Fond de plan
– Traitement direct
– Vectorisation
© IGN + SPOT
Questions
– Format
– Standards : tiff, geotiff,
jpeg, bmp, gif, etc.
– Propriétaires : Erdas,
Spot, etc.
– Résolution
– compatible avec la base
de donnée ?
– Couleurs
– 2 (N&B), 256, 16M
(vraies couleurs) ?
– Référentiel géographique :
géoréférencement,
projection
– Date de prise de vue
31
Mode raster - définition
•
•
Données maillées : matrice, grille
Origine (X,Y)
Colonne
– Origine (coin haut gauche)
– Nombre de lignes
Zone avec la valeur 1
Zone avec la valeur 2
– Nombre de colonnes
Zone avec la valeur 3
ligne
Zone avec la valeur 4
– Taille du pixel : résolution
Zone avec la valeur 5
• Adapter la résolution au phénomène étudié
Zone avec la valeur 6
– Valeur éventuelle des cellules non-renseignées
Cellule = pixel
– Table attributaire :
Résolution
• la valeur des pixels : un entier ou un réel
– Nécessité dans certains cas de coder
• Éventuellement d’autres colonnes de type quelconque
Transformation : coordonnées image en coordonnées cartographiques
colonnes
lignes
Y
en m,
km …
X en mètre, km ….
32
Entités représentées en mode raster
• Données discrètes et données continues
Information
ponctuelle
Information
linéaire
Remarque : La valeur
pour la cellule vide est
choisie par convention
Information
zonale
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
3
3
3
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
Information
continue
33
Liaison SGBD
• Valeur pixel – table
– A chaque valeur différente de pixel (et non à
chaque pixel), une ligne dans la table est associée
• Possibilité dans certain cas, de liaison avec une table
externe
Identifiant
1
Attributs de la
grille de points
Identifiant
1
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
1
1
2
Attributs de la
grille de lignes
3
3
3
2
3
3
2
3
Identifiant
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Attributs de la
grille des surfaces
1
1 1 1 1 1 3 3 3 3 3
2 2 2 2 2 3 3 3 3 3
2
2 2 2 2 2 3 3 3 3 3
2 2 2 2 2 3 3 3 3 3
3
2 2 2 3 3 3 3 3 3 3
34
Passerelle entre les 2 grands types de
structuration
•
•
•
•
Rasterisation
Vectorisation
Extraction de l’un par rapport à l’autre
Superposition des 2 types de données
35
Conversions raster / vecteur
• Du vecteur vers le raster : RASTERISATION
• Du raster vers le vecteur : VECTORISATION
36
Origine des données
• Acquisition des données auprès des :
–
–
–
–
Organismes d'état : IGN, cadastre
Sociétés privées
Sous-traitance externe
Numérisation interne (scannérisation,
digitalisation)
Logiciels SIG dotés d’outils pour créer des couches
d’informations :
– digitalisation des objets,
– calcul entre un ou plusieurs plans existants,
– traitement d’image
37
Utilisation / compatibilité / droit, des données
• Quelle utilisation ?
– Utiliser ou extraire des informations de ce document
– S’en servir en fond de plan (illustration ou
remplissage)
– Effectuer des mesures
– Analyser conjointement plusieurs plans d’information
(analyse spatiale)
• Dans tous les cas, se soucier de :
– Précision des données importées
– Niveau de détail
– Référentiel utilisé (compatibilité avec la base de
donnée locale)
– Propriété des données (copyright)
Informations à
renseigner
dans les
métadonnées
38
Métadonnées, garantes de la qualité
• Métadonnées = "données sur les données"
– procédure de recueil de l'information
– précision et méthodes de mesure
– âge des données et changements
– codage des données
– Référentiel géographique
– Géométrie
– Attributs
• Absence de métadonnées
– interprétation erronée
– mauvais usage
– fausse perception de la précision
Ex de présentation de métadonnées
ArcCatalog (ESRI)
39
Intérêt métadonnées renseignées (1)
•
Importance échelle et précision (1)
– Digitalisation d’un massif forestier à partir d’un scan 25
®
IGN
– Superposition avec les limites administratives
ERREUR
Le massif forestier se situe sur
3 communes (Les Sorinières,
Le Bignon et Le Vertou )
(Source : Marie Hélène Grangeon (interrerion Rhône Alpes Auvergne))
40
Intérêt métadonnées renseignées (2)
•
Importance échelle et précision (2)
– Le Scan 25® de l’IGN correspond au carte papier 1/25000.
– Le fichier des communes provient d’une numérisation au
millionnième (contour très généralisé) et ne peut donc pas
être superposé à une donnée digitalisée ici au 1/25000 ème.
(Source : Marie Hélène Grangeon (interrerion Rhône Alpes Auvergne))
41
Echelle
• Rapport de représentation
– Rapport constant entre les longueurs mesurées
sur la carte et les longueurs correspondantes
mesurées sur le terrain
• Confusion sémantique
– « grande échelle »
• Ex : 1/ 5 000
– « petite échelle »
• Ex : 1/ 1 000 000
42
Géoréférencement et projection
• But : permettre la superposition de couches d’informations
• Géoréférencement :
– Raster et simple translation : modifier les coordonnées du
point haut gauche
– Vecteur/Raster et toute transformation : créer des points de
contrôle et appliquer une transformation polynomiale
• Projection :
– Représenter les objets de la Terre ( sphère)  surface
plane (carte)
 déformations !!
– changement de projection « à la volée » : SI le système de
projection initial des différentes couches est renseigné.
43
Projections pour la France
Trois systèmes sont utilisés :
• le Lambert
(système géodésique NTF - ellipsoïde clarke 1880)
France découpée en quatre zones (Lambert 1, 2, 3, 4) + couverture France
entière Lambert II étendu
• l’UTM
(système géodésique ED 50 - ellipsoïde international Hayford 1909 pour la France)
France présente sur trois fuseaux (30,31,32)
• le Lambert 93
(système géodésique RGF 93 - ellipsoïde IAG GRS 1980)
44