Les systmes dinformations gographiquesConcepts et propos thoriquesUniversit de Lille 1UFR de Gographie et dAmnagementMaster Amnagement Urbanisme et dveloppement des territoiresEmmanuel BonnetMatre de confrences en gographie

1. Les systmes dinformations gographiquesA. Quest-ce quun SIG ? Systme informatique permettant, partir de diverses sources, de rassembler et dorganiser, de grer, danalyser et de combiner, dlaborer et de prsenter des informations localises gographiquement, contribuant notamment la gestion de lespace

Cest surtout :

Une problmatique (dcrire, stocker, comparer, comprendre, communiquer, simuler..) Du matriel (ordinateurs, priphriques, rseaux) Des logiciels (Logiciels SIG du marchs, dveloppements spcialiss) Des donnes (gnriques, spcifiques) Du savoir faire

Une problmatique... pour rpondre des besoins !

Organiser des connaissances thmatiques

Analyser le territoire

Amliorer et simplifier la communication ( partenaires , grand public..)

Donner du sens pluridisciplinaire

Dcider

Prvoir, simuler, modliser

Du matriel Ordinateurs, priphriques, rseaux, GPSDes logiciels March de la gomatique : 300 millions deuros en France en 2001 + 15% /anDabord des logiciels de DAO et CAODes bases de donnes

Couplage dans les SIG

MapinfoArcGisGoconceptOpen GIS

Des donnes gomtriques localises

Donnes vecteurs

Donnes mailles

Rfrentiel cartographique homognes

Du savoir-faire !! Avoir lesprit ces paramtres pour raliser un SIG

Des connaissances mthodologiques et thoriques sont indispensables

viter de devenir un pousse bouton !

B. Linformation gographique Les rponses aux questions suivantes sont indispensables :

O ?: recherche spatiale d'objets par rapport leurs caractristiques,

Quoi ?: recherche de caractristiques d'objets par rapport leur positionnement,

Comment ?: recherche de relations qui existent entre diffrents objets, cration d'une nouvelle information par croisement d'informations,

Quand ?: recherche de changements intervenus sur les donnes,

Et si ?: dfinir en fonction de certaines hypothsesl'volution du terrain, tude d'impact.

C. Les fonctionnalits dun SIG

Un SIG rpond 5 fonctionnalits (les 5 A)

Abstraction: modlisation de l'information,

Acquisition: rcuprer l'information existante,alimenter le systme en donnes,

Archivage: stocker les donnes de faon les retrouver et les interroger facilement,

Analyse: rponses aux requtes, coeur mme du SIG,

Affichage: restitution graphique.

D. Modliser les problmes spatiauxConstruire un SIG revient modliser le monde rel :

Modlisation du monde rel

Quelques prcisions sur les projections!Les projections sont ncessaires la traduction de phnomnes se droulant la surface de la sphre terrestre vers un plan.

*Goide: Figure mathmatique complexe cherchant reproduire la forme relle de la Terre, correspondant la surface moyenne des ocans (niveau moyen des mers) et son prolongement sous les terres merges. Tenant compte de la force de gravit, le gode s'ajuste diffremment aux masses deau et aux masses continentales. La surface relle de la Terre scarte plus ou moins du gode moyen selon les variations locales du relief.Ellipsoide: C'est une approximation mathmatique du gode dfinie partir de mesures godsiques et de la diffrence entre le rayon quatorial moyen (grand axe de l'ellipsode) et le rayon polaire de la terre (petit axe de l'ellipsode).

Pour passer de lellipsode une carte dessine sur un plan, il est important dtablir une correspondance, la plus fidle possible, entre les points de lellipsode et ceux du plan. Ce systme de correspondance sappelle le systme de projection.

Les coordonnes

Coordonnes gographiquesCoordonnes UNIVERSELLES continues (longitude, latitude)Coordonnes planes (projetes)Traduit en mtre les coordonnes gographiques partir dun point de rfrence

Aucune reprsentation cartographique en plan (2 dimensions), obtenue la suite dune projection, ne peut illustrer fidlement la surface terrestre sans altrer ces lments: Les directions, les distances, les surfaces ou les formes des lments gographiques

*Cela se fait par l'intermdiaire de deux figurations gomtriques de la Terre que sont le gode et l'ellipsode

Les caractristiques des projectionsLa nature des altrations:

projection conforme: conserve le rapport local des angles et des formes, des figures.projection quivalente: conserve le rapport de surfaceprojection quidistante: conserve les rapports de distance le long de certaines lignes choisies

*Un systme de projection peut tre dcrit par les caractristiques suivantes:la surface de projection: en haut gauche

la position de la surface dveloppable,

les aspects du systme de projection: en bas gauche

les altrations des lments de la surface reprsenter.

*Des projections cartographiques diffrentes signifient des relations spatiales diffrentes entre des rgions.

Introduction lanalyse spatiale

Principes de lanalyse spatialeAnalyse qui se base sur la localisation des entits les unes par rapport aux autres

lanalyse spatiale est ltude formalise de la configuration et des proprits de lespace produit et vcu par les socits humaines

La notion de distance est fondamentaleMesure lcart spatial entre deux lieux ou objets, fait rfrence lespacementPlusieurs variantes: euclidienne, Manhattan, distance-cot, distance-temps

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Quelques relations spatialesConnectivit (nuds)Adjacence (frontires)Proximit (distance, zone tampon)IntersectionContenanceLa position relative (N-S-E-O)La diffrence daltitude

Exemples dadjacence et de proximit

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Objectif : rflexion pralable sur la structure densemble du phnomne dmarche systmatique et systmique

une description thorique globale dun phnomne partir des concepts cls structurant la (les) thmatique(s) dont il relve et les finalits de lapplication.

lalternative approche hypothtico-dductive/ approche empirique

linventaire le plus exhaustif possible de lensemble des composantes du risque et de leurs interrelations, structur selon les chelles danalyse gographique pertinentes Moyen: la modlisation hypergraphique(Hypergraph Based Data Structure) de lcole de F. BOUILL

4 concepts fondamentaux:Objets Classes Attributs LiensLe Modle Conceptuel de Donnes

identifier les concepts constitutifs du risque / dcliner du niveau le plus global au niveau le plus fin tous les types dobjets et types de liens possibles

Dmarche d'laboration dun SIG

Beaucoup de SIG ont t mis en uvre dans le cadre de dmarches intuitives, notamment pour la conception de la base de donnes. On accumule des primitives gomtriques dans des couches graphiques, on ajoute des attributs, et on enrichit progressivement la base de donnes avec de nouvelles couches et de nouveaux attributsjusqu la prise deconscience de la mauvaise organisation des donnes suscite par la rencontre de problmes dutilisation. (H. Pornon, 1993)

F. Et la cartographie dans les SIG ? La cartographie nest pas la finalit des SIGIl y a aussi la production de donnes gographiquesLes outils SIG ne permettent pas une cartographie smiologiquement correcte Exportations matriser la chane graphique !

La smiologie graphiqueLes SIG ne font pas de bonnes cartes !Cest lutilisateur de concevoir la carte, pas au logiciel !Respecter les rgles de la smiologie graphique (J . Bertin entre autres)

*Goide: Figure mathmatique complexe cherchant reproduire la forme relle de la Terre, correspondant la surface moyenne des ocans (niveau moyen des mers) et son prolongement sous les terres merges. Tenant compte de la force de gravit, le gode s'ajuste diffremment aux masses deau et aux masses continentales. La surface relle de la Terre scarte plus ou moins du gode moyen selon les variations locales du relief.Ellipsoide: C'est une approximation mathmatique du gode dfinie partir de mesures godsiques et de la diffrence entre le rayon quatorial moyen (grand axe de l'ellipsode) et le rayon polaire de la terre (petit axe de l'ellipsode).

Pour passer de lellipsode une carte dessine sur un plan, il est important dtablir une correspondance, la plus fidle possible, entre les points de lellipsode et ceux du plan. Ce systme de correspondance sappelle le systme de projection.*Cela se fait par l'intermdiaire de deux figurations gomtriques de la Terre que sont le gode et l'ellipsode

*Un systme de projection peut tre dcrit par les caractristiques suivantes:la surface de projection: en haut gauche

la position de la surface dveloppable,

les aspects du systme de projection: en bas gauche

les altrations des lments de la surface reprsenter.*Des projections cartographiques diffrentes signifient des relations spatiales diffrentes entre des rgions. *

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