Transcript Collecte et Conversion des Données Workshop on Census Cartography and Management, Port-of-Spain, Trinidad and Tobago, 22-26 October 2007

Collecte et Conversion des Données
Workshop on Census Cartography and Management, Port-of-Spain, Trinidad and Tobago,
22-26 October 2007
Données nécessaires pour la mise en place de
la BDN de recensement
•
•
•
•
Identification des sources de données existantes:
Collecte des données géographiques supplémentaires
Conversion des données
• Numérisation
• Topologie
intégration des données dans la BD
• Géoréférencement
• Codage
• Combinaison et intégration
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Pourquoi un Inventaire de données ?
•
Identifier les sources de données existantes et les
documenter
•
Eviter la duplication des efforts
•
Données géographiques:
• travail intensif
• propension aux erreurs
• couts élevés (70% des projects SIG)
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Inventaire des cartes analogues existantes
•
•
•
•
•
Cartes nationales d’ensemble 1:250,000-1:5,000,000
• divisions du territoire, agglomérations, routes, cours
d’eau, lacs, relief, etc.
Cartes Topographiques- 1:25,000 to 250,000
Cartes/Plans de ville, (1:1,000 to 1:5,000)
•
rues, quartiers, parcs, etc.
Cartes des unités administratives (a tous les niveaux)
Cartes Thématiques
•
distribution population (des recensements précédents)
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Inventaire (cont.)
•
Données numériques existantes :
• Import
direct:
cartes numériques, Photos aéreiennes,
images satellitales.
Collecte des données géographiques supplementaires:
• Travail sur terrain (techniques traditionnelles de levés,
GPS, SIG nomade)
• Imagerie aérienne & satellitale.
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Collecte de Donnees
Capture
Photo. aerienne
Deletection
GPS
Leves terrain
Cartes
GDB
Recensement & Enquetes
GIS
Management
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Conversion des informations sur les cartes
imprimées en données numériques
Numérisation
Carte Papier
Carte numerique
(statique)
(reproduite a souhait)
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Conversion des données géographiques:
•
Deux méthodes:
• Numérisation manuelle
• Table à numeriser
• Sur écran: frontale “heads-up digitizing”
• Scannage
• Scanneur
• Conversion raster to vector
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Numerisation Manuelle
Methode la plus courante
conversion de donnees
de
•
Necessite une table a numeriser
• Dim. Variables: (25x25 cm to
150x200cm)
•
Idealement, la carte doit etre
plate, sans plis ou dechirures
•
Cout: quelques centaines a
dizaines $
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Etapes de numerisation
•
Determiner 4 points de repere sur la carte ( dont les
coordonnees reelles sont connues dans le systeme de
projection de la carte de base)
•
Tracer les elements ponctuels et lineaires qui vont être
numérisés avec un curseur (souris): mode vecteur
•
Mode d’enregistrement des coordonnees:
• Point: cliquer sur des positions où la direction change
• Mode controle (“Stream”) : le numériseur enregistre
automatiquement la position, à intervalles réguliers ou
lorsque le curseur s’est déplacé à une distance fixe.
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Numérisation frontale (sur ecran) I
•
Les elements cartographiques sont tracés sur une feuille
transparente qu’on attache à l'écran
•
Option, s'il n'ya pas de numériseur disponible; et exigence
en précision tres reduite
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Heads-Up Digitizing II
•
•
Methode commune
Une carte scannée, une
photographie aérienne ou une
image satellite come arriereplan
•
L’operateur suit la trace des
elements geographiques a l’aide
d'une souris (en mode vecteur)
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Avantages et inconvenients de la numerisation
Avantages
•
Facile à apprendre et donc ne nécessite pas de maind'oeuvre qualifiée et coûteuse ,
•
informations attributaires peuvent être ajoutées au cours
du processus de numérisation
•
Grande précision peut être atteinte grâce à la
numérisation manuelle: il y a généralement un minimum
de perte de précision par rapport à la carte-source
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…Cont.
Inconvenients
•
Necessite un travail fastidieux, fatigant: des instructions
de controle a etablir pour reduire les erreurs et gagner du
temps lors des corrections ulterieures
•
Processus lent: projets de conversion de donnees a large
echelle necessitent un grand nombre d’operateurs et
tables a numeriser
•
Precision des cartes numerisees limitee par la qualite de
la source
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Le Scannage: alternative viable par rapport a la
numerisation
•
Balayage optique:
le scannage donne une image
matricielle (raster) de la carte
initiale, image qui peut etre
enregistree
dans
un
format
standard (TIFF ou GIF)
•
Plusieurs types dont les prix varient
selon le mode de balayage et la
precision.
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Avantages et desavantages du scannage
Avantages:
•
Les cartes scannees peuvent etre utilisees comme arriereplan pour l’information vectorielle
•
Les cartes topographiques scannees peuvent etre combinees
avec les limites des DR numerisees pour la production des
cartes pour les enqueteurs
•
Les scanneurs Petit format scanners sont relativement peu
chers et fournissent une saisie rapide des donnees
•
Les informations scannees (raster) sont
coordonnees (vecteur): vectorisation
converties
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en
…Cont.
Inconvenients:
•
Conversion de large cartes avec un scanneur petit format
exige un re-assemblage fastidieux des parts individuelles
•
Scanners de grand format et a grand debit sont chers
•
Malgre les recentes avancees dans les logiciels de
vectorization associes au scannage, une correction a la
main est parfois necessaire.
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Verification et correction
•
•
Objectif de la numerisation: represention exacte de la
carte d’origine
La numerisation manuelle est sujette a des erreurs:
• Les lignes qui se connectent sur la carte doivent se
connecter dans la base de donnees numerique:
connecter les lignes
• Pas d’objets manquants, ni
•
d’objets dupliques,
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Some common digitizing errors
spike
-” Spike”: pointe
- “undershoot”: ligne
trop courte
undershoot
missing
line
- “overshoot”:
depassement
overshoot
line digitized
twice
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Correction automatique de quelques
erreurs de numerisation
•
Quelques unes de ces erreurs courantes peuvent etre evitees en
utilisant les tolerances du logiciel de numerisation (tolerance de
raccordement: “snap tolerance”).
• Par exemple, on peut specifier que tous les points extremes d’une
ligne qui se trouvent a moins d’1 mm d’une autre ligne seront
automatiquement raccordees (‘snapped”).
•
Les polygones minces crees lorsqu’une ligne est numerisee deux
fois doivent etre automatiquement elimines.
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Construction de la Topologie
•
Le SIG determine les relations entre les objets geographiques
features dans la base de donnees
•
Par exemple, le systeme va determiner les intersections entre
deux ou plusieurs routes et creer les noeuds
•
Pour les donnees polygone, le systeme va determiner quelle
lignes qui definissent le contour de chaque polygone
•
La construction de topologie facilite le processus de correction:
reperer les polygones qui ne sont pas clos
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Integration des donnees (multi-sources, multiformats, multi-echelles)
•
Georeferencement
• Consiste a convertir les coordinates de la carte (relatives) aux
coordonnes reelles correspondant au systeme de projection
de la carte-source (pourrait etre effectue au stade de
numerisation).
•
Attacher des codes aux objects numerises (point, ligne,
polygone), assurant le lien entre les entites geographiques aux
attributs enregistres pour chacune d’elles
•
Integrer d’autres donnees attributaires: “Spreadsheets”, liens
avec des bases de donnees externes
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Resume
•
•
Conversion des donnees
• Conversion des cartes analogues en cartes numeriques
• Numerisation
• Scannage (incluant la vectorisation)
• Correction
• Topologie
Integration
• Georeferencement
• Codage
• Integration de donnees attributaires
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Merci pour votre attention!
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Sources of
geographic
information
Additional
geographic data
collection
Identify existing
data sources
Paper maps,
existing printed
air photos and
satellite images
Field mapping
products
such as
sketch maps
Digital air photos
and satellite
images
GPS coordinate
collection
Existing digital
maps
Data
conversion
Digitizing
Generate lines
and polygons
Scanning
Raster to vector
conversion
(automated or
semi-automated)
Editing
geographic
features
Construct
topology for
geographic
features
Digital map
data integration
Georeferencing
(coordinate transformation and
projection change)
Coding (labelling)
of digital
geographic
features
Combine and
integrate digital
map sheets
Parallel activity
Additional
delineation of
EA boundaries
Develop
geographic
attributes
database
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Resolution
•
Data resolution: Typically applied to raster GIS databases,
this is the size of raster grid cells.
Resolution is the
measurement of the smallest map feature that can be
stored or displayed
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OBIA Raster to Vector Conversion
•
Object-Based Image Analysis (OBIA) is a tentative name
for a sub-discipline of GIScience devoted to partitioning
remote sensing (RS) imagery into meaningful image-objects,
and assessing their characteristics through spatial, spectral
and temporal scale. At its most fundamental level, OBIA
requires image segmentation,
•
attribution, classification and the ability to query and link
individual objects (a.k.a. segments) in space and time. In
order to achieve this, OBIA incorporates knowledge from a
vast array of disciplines involved in the generation and use of
geographic information (GI).
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Object-Based Image Analysis
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OBIA Dwelling Identification
• Segmentation based
• Pixel based
• Automated Digitizing
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Object-Based Image Analysis
• Increasing demand for updated geo-spatial information,
rapid information extraction
• Complex image content of VHSR data needs to be
structured and understood
• Huge amount of data can only be utilized by automated
analysis and interpretation
• New target classes and high variety of instances
• Monitoring systems and update cycles
• Transferability, objectivity, transparency, flexibility
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Aerial photography
•
La photographie aérienne est obtenue à l'aide de caméras
spécialisées à bord des avions volant à basse altitude. La
caméra capte l'image numériquement ou sur film
photographique.
•
La photographie aérienne est la méthode de choix pour la
les applications cartographiques qui nécessitent une grande
précision et une réalisation rapide des tâches.
•
Photogrammétrie - la science relative aux mesures des
images photographiques.
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Aerial photography (cont.)
•
Traditional end product: printed photos
•
Digital image (scanned from photo) in standard graphics format
(TIFF, JPEG) that can be integrated in a GIS or desktop mapping
package
•
Trend: fully digital process
•
digital orthophotos
•
•
•
•
corrected for camera angle, atmospheric distortions and
terrain elevation
georeferenced in a standard projection (e.g. UTM)
geometric accuracy of a topographic map
large detail of a photograph
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Remote sensing process
Sources
of Energy
Sensing
System
Receiving
station
Earth Surface
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GPS
•
Collection of point data
•
Stored as “waypoints”
•
Accuracy dependent on device and environmental variables
Surveying
•
Paper Based
•
•
Manual recording of information
Electronic Based
•
Handheld device
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Keyboard entry
•
keyboard entry of coordinate data
•
e.g., point lat/long coordinates
•
•
from a gazetteer (a listing of
place names and their
coordinates)
from locations recorded on a
map
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Latitude/Longitude coordinate conversion
•
Latitude is y-coo, Longitude is x-coo
•
Common format is
degrees, minutes, seconds
113º 15’ 23” W 21º 56’ 07” N
•
To represent lat/long in a GIS, we need to convert to
decimal degrees
-113.25639 21.93528
•
DD = D + (M + S / 60) / 60
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Conversion of hardcopy maps to digital data
•
•
•
•
•
Transformer les elements visibles sur carte-papier en information
numérique sous forme de point, ligne, polygone, et d’attributs
Dans de nombreux projets SIG, l'étape qui necessite de loin le
plus de temps et de ressources (jusqu'à 80% du coût du projet)
De récents méthodes reduisent l’effort consenti pour cette étape
ardue
Le transfert des données fait souvent appel à l'échange de
données dans la plupart des formats de fichiers propriétaires
utilisant la fonction d’importation / exportation des SIG
les logiciel de conversion de données libres deviennent largement
disponibles
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Source de donnees pour l’etablissement
de cartes de districts de recensement
• Types of cartes necessaires
•Cartes nationales d’ensembles (divisions du territoire, routes, cours
d’eau, lacs, relief, etc./ Cartes topographiques/ Cartes de villes (rues,
qaurtiers, parcs)/ Cartes admin./ Cartes thematiques (distrib. de pop.)
• Inventaire des sources existantes: (carte-papier, donnees num.)
•Meta-donnees: ref. geo, echelle, legende, date, source, etc.
• Importation des donnees numeriques existantes
• Collecte de donnees geographiques supplementaires
•Techniques de terrain traditionnels/Photo. Aeriennes/Images-Satellite
• GPS
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Numérisation frontale II
•
La numérisation frontale est maintenant commune: lorsque
l‘operateur utilise une carte scannée, une photographie
aérienne ou une image satellite comme arriere-plan et suit la
trace des elements geographiques a l’aide d'une souris.
•
Cette méthode donne des résultats plus précis
•
Rapide, plus facile de retracer, et gagner des étapes
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Geographical Data Accuracy
•
Logical accuracy
• Refers to the integrity of relationships among geographic
features
•
•
e.g. a river stored in a hydrological database that defines the
boundary between admin. Units should coincide with the
boundary between those units
Positional accuracy
• Coordinates of features in the GIS database are correct relative
to their true position on the earth’s surface.
• Note: For a census database, it may be more important that a certain
street defines the boundary of an EA, than to know that the exact
coordinates represent the real-world
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…Cont.
•
Usage direct des images scannees
• e.g., scanned air-photos
•
digital topographic maps in raster format
• Scanner output is a raster data set usually needs to be
converted into a vector representation
•
Often requires considerable editing
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Vectorisation: raster en vecteur
•
Conversion des informations scannees contenues dans
l’image matricielle (raster) en coordonnees (vecteur)
•
Automatic mode: the system converts all lines on the
raster image into sequences of coordinates automatically.
automated raster to vector process starts with a line
thinning algorithm
•
Semi-automatic mode, the operator clicks on each line
that needs to be converted; system then traces that line to
the nearest intersections and converts it into a vector
representation
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Fixation des Erreurs
•
Some of the common digitizing errors shown in the figure
can be avoided by using the digitizing software’s snap
tolerances that are defined by the user
•
For example, the user might specify that all endpoints of a
line that are closer than 1 mm from another line will
automatically be connected (snapped) to that line
•
Small sliver polygons that are created when a line is
digitized twice can also be automatically removed
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Converting Between Different Digital Formats
•
All software systems provide links to other formats
•
But the number and functionality of import routines varies
between packages
•
Problems often occur because software developers are
reluctant to publish the exact file formats that their systems
use
•
Option of using a third data format
• Example: Autocad’s DXF format
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Collecte et conversion des donnees
/Processus d’integration
•
Collecte des donnees
• Inventaire des sources existantes: cartes papier /
donnees numeriques
• Imagerie: satellite, photo aerienne, etc.
• Collecte de terrain (hand-held devices-GPS, etc.)
•
Data Input/Conversion
• Keyboard entry of coordinates
• Digitizing/Scanning/Raster-to-Vector
• Editing/Building Topology
•
Data Integration
• Georeferencing
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Agencies to contact
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
National geographic institute / mapping agency
Military mapping services
Province, district and municipal governments
Various government or private organizations dealing with
spatial data
Geological or hydrological survey
Environmental protection authority
Transport authority
Utility and communication sector companies
Land titling & surveying agencies
Academic institutions
Donor activities
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