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Dpartement de Gographie, UT2J M2 Sigma : Module 351_33Laurent Jgou 7 nov 2014

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Cartographie et SIG interactifs en ligneSance 1 : Prsentation gnrale du webmapping : principe et techniques

Cette premire sance vise prsenter le WebMapping aujourd'hui, c'est dire endcrire les principes, les diffrentes fonctions, les possibilits, et leur pratique,particulirement au travers des solutions libres.

Programme du module :

1. Prsentation gnrale du webmapping : principe et techniques2. Gestion des donnes et traitements SIG dans un moteur de bases de donnes

serveur : PostgreSQL / PostGIS3.

Les moteurs cartographiques : gnration de cartes et de donnes spatiales ctserveur

4. Les donnes et interfaces cartographiques ct client : API JavaScript Google,OpenLayers et Leaflet.

5. Les graphismes interactifs ct client : bibliothques de fonctions JavaScript, D3.6. Sance rcapitulative : une mini-application des donnes l'interface web.

1) Le WebMapping : historique rapide

A ses dbuts, dans les annes 2004-2005, le webmapping consistait surtout en laprsentation de cartes plus ou moins interactives dans un site Web. Cela revenait unenavigation Web enrichie de fonctions de consultation SIG simples, comme l'affichage decartes prconfigures et la recherche d'informations au clic sur la carte. Il faut distinguerici le vritable WebMapping des images interactives (cliquables) qui existaient surInternet depuis beaucoup plus longtemps (HTML Image Maps, dfinition de liens sur deszones d'une image, depuis la premire version de la norme HTML).

! Schmas 1 3

Les outils logiciels utiliss permettaient alors d'ajouter un serveur Web classique desfonctionnalits SIG, pour le rendre potentiellement capable de :

Stocker et grer des donnes gorfrences ; excuter des requtes numriques, textuelles et spatiales (par exemple les points

d'intrt proximit du clic sur une carte) en rponse une demande du client ; gnrer des documentscartographiques (carte, lgende, chelle, donnes, etc.) ; retourner ces documents l'ordinateur client qui les a demands.

Ce logiciel serveur SIG prenait gnralement la forme d'une couche logicielle (souvent

compose de diffrentes applications) installe sur la machine serveur, qui reoit les

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requtes de type SIG et complte les rponses du logiciel serveur par des lmentscartographiques (cf. schma n2). L'exemple type est le logiciel MapServer (dvelopp l'origine par l'Universit du Minnesota). Concrtement, du point de vue de la gestion dusystme, cela correspondait installer sur la machine serveur d'une part un logiciel quivenait s'ajouter au serveur Web et d'autre part les donnes ncessaires la cration descartographies. C'est la machine serveur qui cre les cartes et les envoie sous forme

d'images aux clients (navigateurs et applications clientes). Naturellement les fonctions lesplus couramment utilises taient celles de consultation / exploration de cartes, avec unegestion de couches multiples et ventuellement la recherche dans les donnesattributaires. Le besoin le plus frquent tait de pouvoir mettre en ligne des cartesrellement interactives, pour offrir une consultation plus complte que les atlas feuilleter page par page (images fixes) existant auparavant.

Ce type de WebMapping existe encore, mais le WebMapping aujourd'hui n'est plus aussimonolithique ni aussi complexe mettre en place : on trouve aujourd'hui une diversitbeaucoup plus grande de solutions logicielles, qui sont assez fragmentes mais

complmentaires entre elles. Au final ces solutions permettent une meilleure adaptationaux besoins et l'accs de nouvelles fonctions comme les services web cartographiques.Les grands diteurs de logiciels et de donnes se sont saisis de ce march et proposent dessolutions rpondant des besoins diversifis, mais ce type de solutions a d'abord tpropos par des outils open-source et gratuits.

L'innovation dans ce domaine est passe des logiciels "intgrs" qui cherchaient rpondre un maximum de besoins, de petites briques logicielles indpendantes quirpondent chacune un besoin spcifique ou effectuent un type de traitement particulier.Ces briques sont focalises sur un problme prcis et les dveloppeurs les font progresserplus rapidement (que s'ils avaient intgrer de nombreuses fonctions dans une seulesolution).

Depuis relativement peu de temps, deux trois ans, l'volution des capacits desnavigateurs et les nouvelles possibilits offertes par la norme HTML5 orientent ledveloppement Web vers des applications fonctionnant ct client (dans le navigateur),gnralement codes en JavaScript, offrant des interfaces utilisateurs ergonomiques etesthtiques, trs proches de ce que l'on ne trouvait auparavant que dans les logicielsdesktop. Des bibliothques de fonctions JavaScript ont t dveloppes pour faciliter laconstruction de ce type d'application, souvent en liaison avec des offres de fourniture dedonnes (comme les API Google ou GoPortail).

Ainsi, en 2014, il n'est plus forcment utile d'investir dans un serveur ddi, d'y installerdes applications SIG serveur, et d'y structurer des donnes complexes pour construireune application de WebMapping. Selon les besoins, un simple serveur WebHTTP+MySQL peut suffire, coupl des webservices adapts (pour les fonds de carte).

La mthode de conception propose ici est une (forte) simplification des principes de lamthode UML1: tablir les besoins, et proposer des solutions selon les fonctions.

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UML : Unified Modelling Language, mthode de conception logicielle trs clbre, cf. :http://uml.developpez.com/

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2) Des besoins (des utilisateurs) aux solutions (logicielles) par les fonctions (desoutils).

a) La mthode de conception : besoins / fonctions / solutions.

! Schma n4, les fonctions des composantes du webmapping! Schma n5, les besoins des utilisateurs

Le webmapping recouvre en fait une diversit de fonctions. Les "solutions" dewebmapping sont en fait des composants logiciels qui sont assembls pour remplir tout oupartie de ces fonctions.

Quelles sont les utilisations principales du Webmapping aujourd'hui ? Quellessolutions pour y rpondre ?

mettre disposition des cartes fonctions de base : zoom / pan /calques fonctions avances comme la recherche d'info (par attributs et au clic sur la carte) agrger des sources de donnes distantes multiples interroger un SIG en ligne (requtes par zones dessines, mesures) permettre l'utilisateur la ralisation de traitements spatiaux distance (buffers,

requtes spatiales, fusions, intersections, conversions, etc.). permettre l'utilisateur de crer ou modifier des donnes attributaires ou

gomtriques.

Exemple de sites / services illustrant ces fonctions :

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3) Les solutions commerciales

a) Les solutions "traditionnelles" : SIG + services

ESRI : ArcGIS for Server, ArcGIS Online et les APIshttp://www.esri.com/products/index.html

Le logiciel principal, ArcGIS Desktop, est capable de se connecter des servicesweb gographiques (normes OGC : WMS, WMF, etc.), mais ESRI propose par ailleurs deslogiciels de diffusion et de traitement SIG en ligne.

L'offre serveur d'ESRI est compose de deux solutions, un logiciel serveur complet,ArcGIS for Server(avec la lourdeur que son installation et sa maintenance supposent) et

une offre de services Web comprenant donnes, traitement et diffusion,ArcGIS Online.

ArcGIS for Server permet de centraliser les donnes et les traitements SIG d'un ensembled'utilisateurs relis en rseau, mais aussi l'accs au SIG par le web avec un client lger(navigateur web, desktop ou mobile). Le logiciel est inter-oprable et prend en compte lesnormes OGC pour diffuser ses donnes par WebServices (WMS, WFS). Le logicielpropose aussi un accs ses fonctions pour les dveloppeurs qui veulent personnaliserune application (SDK).

ArcGIS Online est une nouvelle offre qui consiste en fait offrir un accs des ressourcesfournies et gres par ESRI (avec AcrGIS Server notamment). Ainsi on peut accder desdonnes existantes, ou en stocker de nouvelles, les traiter et les diffuser, sans avoir besoind'installer et de grer un serveur. Cela suppose naturellement une connexion rseau haut dbit et un abonnement aux services adapts. ESRI fournit aussi une API qui permetaux dveloppeurs d'intgrer ces possibilits dans leurs applications (avec Flex ouJavaScript). Des donnes gratuites sont disponibles directement par ce moyen(webservices) dans les logiciels ArcGIS Desktop depuis la version 9.2

ArcGIS Geoportal server : une nouvelle offre, gratuite et open source (licence Apache2.0), qui permet de mettre en ligne un catalogue de donnes (mtadonnes, normeINSPIRE notamment). Il s'agit donc d'un complment web intressant pour ArcCatalog.

PitneyBowes Business Insight (PBBI) Mapinfo

Le logiciel Mapinfo propose depuis la version 8.5 des fonctions de consommation de webservices. La version 10.5 a ajout la compatibilit avec les serveurs de mtadonnes et lagestion de formats web plus nombreux (kml notamment).

PBBI propose de plus des produits varis pour de la diffusion WebMapping, selon deuxcatgories.

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Composants pour dveloppement d'applications (API) :

o MapExtreme : http://www.mapinfo.com/product/mapxtreme-for-net/Composant pour l'environnement .Net de Microsoft.

Application client-serveur :

o Exponare (SIG intranet) : http://www.mapinfo.com/product/mapinfo-exponare/

o Mapinfo Stratus. Il sagit dun logiciel SaaS (Software as a Service, ou logiciel la demande), cest dire quil nest disponible quen tant que servicedistant sur Internet.http://www.mapinfo.com/product/mapinfo-stratus/

Autodesk Mapguide et Mapguide OpenSource

http://www.autodesk.com/products/autodesk-infrastructure-map-server/overview https://mapguide.osgeo.org/ http://trac.osgeo.org/mapguide/wiki/maestro

Autodesk MapGuide est un moteur SIG client-serveur et une plate-forme dedveloppement, compatible PHP, .Net et Java. La version commerciale a t fusionne en2012 avec Autodesk TopoBase (gestion des infrastructures pour gomtres) dans unnouveau produit, Autodesk Infrastructure Map Server. La version Open Source est plusrcente, et place sous l'aile de la fondation OSGeo. Les fonctionnalits des deux versionssont quasiment les mmes, la diffrence jouant sur le service, le support technique,linternationalisation, la disponibilit de passerelles d'importation de donnes plus

nombreuses (FDO) et dune interface de dveloppement plus complte pour la versioncommerciale. Autodesk propose en outre, avec la version commerciale, MapGuide Studio,pour crer plus facilement des applications de webmapping. Son quivalent OpenSourceest l'application Maestro que l'on testera en travaux dirigs.

GoConcept : Internet Server et plateforme GoWebhttp://www.geoconcept.com/Diffusion-Web.html

GoConcept propose lui aussi des solutions varies de mise en rseau de SIG,autour de son moteur cartographique prvu pour travailler en client-serveur. Ces

solutions se dclinent en packages plus ou moins fournis autour du composantGoConcept Internet Server (GCIS) qui fait la liaison GoConcept / rseau. GCIS est unlogiciel serveur web, qui permet de mettre en ligne des cartes et des analyses, mais aussides interfaces ( clients lgers ) toutes prtes, et le moyen den dvelopper de plusadaptes aux besoins (technologies ouvertes du web, html, js, xml, java, et kit dedveloppement). Plus rcemment, GoConcept a ajout son offre une solutionradicalement oriente client-serveur : GoConcept LBS Platform (pour "Location-BasedServices"), qui reprend GCIS et lui ajoute un vritable environnement de dveloppement,ainsi que les fonctionnalits de gocodage et de calcul ditinraires.

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Solutions commerciales de moindre ampleur, souvent bases sur des composantsOpen Source.

- Aigle de Business Geographics : http://www.business-geografic.com/fr/la-

technologie-aigle/la-technologie-aigle.html- DynMAP de Business Geographic (cr par Simalis) : http://www.dynmap.com/

-

Netagis Maps de Netagis : http://www.sma-netagis.com/- Veremap Pro de Veremes : http://www.veremes.com/produits/veremappro

(A noter : open source et gratuit depuis quelques annes).- UrbiMap d'InterAtlas : http://www.interatlas.fr/

- GeoSigWeb de GeoSig : http://www.geosigweb.com

- CartoVista de DXb Geomatics : http://www.cartovista.com(Adobe FLEX)

b) De nouvelles solutions commerciales : hbergement et fonds

Depuis peu de temps une nouvelle offre existe dans le domaine du WebMapping :des socits proposent d'hberger des cartes interactives dans leur infrastructure serveuret proposent parfois en plus des fonds de carte personnaliss.

CartoDB : http://cartodb.com/Cette socit propose un ensemble de services trs complets : hbergement de donnes,outils d'analyse et de requtage SQL, API de programmation d'interface client, fonds decarte personnalisables (CartoCSS) et hbergement d'applications. Une offre de dmarragelimite 5 tables et 50Mo de donnes est disponible gratuitement.

MapBox : http://www.mapbox.com/MapBox est surtout connue pour ses fonds de carte personnaliss souvent originaux(aquarelle, nuit, carte ancienne, etc.), mais la socit propose aujourd'hui des possibilitsplus tendues : personnalisation du style des donnes OSM, plate-forme dedveloppement d'applications serveur ou client (dont mobile), images satellites,hbergement d'applications.

4) Prsentation des solutions open source

a) Panorama des solutions disponibles et de leurs fonctions, ct client et ctserveur.

! Tableau (fig. 6) comparatif + dmos en ligne.! Schma n9 : Application Carto. ct client avec une API et des webservices.! Schma n10 : synthse des solutions en fonction des besoins

b) Prsentation de MapServer, le premier moteur cartographique deWebMapping opensource

MapServer est un programme, une application, qui permet de gnrer des cartes partir de donnes diverses et de fichiers de configuration, qui contiennent les paramtres

dcrivant la faon dont les donnes doivent tre prsentes, les mapfiles.

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Le plus souvent, MapServer est utilis sur un serveur Internet pour gnrer des imagesdans des pages web, et ainsi permettre l'affichage mais aussi la modification, d'imagescartographiques sur un site Internet. On peut aussi utiliser MapServer sur son propreordinateur local pour gnrer des cartes, effectuer des analyses thmatiques, descroisements, etc. (exemple de l'observatoire de l'intercommunalit de Midi-Pyrnes :http://w3.cieu.univ-tlse2.fr/pays/).

MapServer existe sous deux formes principales : un excutable, utiliser la lignede commande ou en programme CGI (c'est dire accd distance en mode protg autravers d'un serveur http comme Apache), et une bibliothque de fonctions PHP, Perl,Ruby, Python, C# ou Java : MapScript.

Organisation concrte d'un serveur SIG bas sur des composants OpenSourceautour de MapServer

! Schmas 7 et 8.

!

Dmos de MapServer : http://demo.mapserver.org/

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