Module Gomatique et Systmes dInformations Gographiques

Pierre Hallot & Roland Billen Unit de Gomatique ULg

Roland Billen Professeur lUnit de Gomatique Recherche en raisonnement spatial et ontologies urbaines Cours de Topographie pour Gomtre-Expert Ingnieurs

Architectes Contact : rbillen@ulg.ac.be 04 366 5751

Pierre Hallot Matre de Confrence lUnit de Gomatique Recherches en raisonnement spatiotemporel et information

spatiale TP de Topographie - Contact : p.hallot@ulg.ac.be 04 366 5751 0499 298768 Ressources : http://www.geo.ulg.ac.be/hallot

Cours diviss en 4 sances 4 travaux pratiques raliser domicile

Ncessitent un ordinateur et une connexion Internet

Notes de cours au dbut des sances Transparents imprims Rfrences complmentaires

Approche didactique par rappels thoriques et par problmes

Evaluation sur le dernier travail domicile Interactivit souhaite ! Merci au Prof. J-P. Donnay pour les sources didactiques

Cours 1 : 4h TH TP1 : 3h domicile

Cours 2 : 4h TH TP2 : 3h domicile

Cours 3 : 4h TH TP3 partim 1 : 4h domicile

Cours 4 : 4h TH TP3 partim 2 : 6h domicile

Prsentation finale et valuation du TP3

Introduction Systme dInformation Gographique (SIG) Architecture dun systme SIG

Pause

Information gographique Mode de reprsentation vectoriel Exercice domicile

Prjugs : Un SIG est un logiciel On peut acheter un SIG Un SIG cote trop cher pour mon organisation

Vrits : La mise en place dun SIG passe par la rorganisation de

linformation dune organisation Un SIG se conoit avec lensemble de lorganisation en plusieurs

tapes Un SIG peut tre construit avec des outils libres et gratuits

Cours 1

Cours 1

Cours 2

Cours 2

TP1 TP1

Cours 2

Cours 4

Cours 3

Cours 4

TP2

Cours 3

TP3

Systme dinformation Approche systmique de la modlisation des organisations.

Lorganisation (entreprise, administration, service) est un systme complexe, actif et organis, qui dispose de tous les systmes caractristiques de son niveau de complexit:

Systme oprant, systme dinformation et systme de pilotage. Lorganisation entretient toute une srie de flux (flots) :

En son sein, entre les systmes : Information de reprsentation, depuis le systme oprant, vers le systme de

dcision. Information de dcision : depuis le systme de dcision vers le systme

oprant. Entre elle et le monde extrieur :

Entre chacun de ses systmes et le monde extrieur. Exemples - au niveau du systme oprant : Matires premires vers le systme oprant. Produits ou services depuis le systme oprant, etc.

S.D.

S.I.

S.0.

Le systme dinformation apparat comme un systme de mmorisation dont le rle principal est dinformer le systme de pilotage. Il assure la relation entre le SO et le SD. Il mmorise linformation de / sur :

Toute lactivit du systme oprant, tous les flux primaires, toutes les dcisions prises

Le SI nest quune reprsentation de la ralit. Ex. le SI ne mmorise pas les chques mais les montants.

Le SI est souvent vu comme le miroir du SO . Les six fonctions de tout SI portent sur linformation :

Production / gnration (de linformation) Acquisition et mmorisation Communication et diffusion Mise jour et maintenance Gestion Intgration

S.D.

Systme dInformation.

S.O.

Informatisation des systmes dinformation SI informatiss et SI non informatiss ?

Toute organisation possde et a toujours possd son SI. Linformatisation nest donc pas une condition lexistence dun SI.

Linformatisation dun SI consiste informatiser (automatiser) les informations et les oprations du SI. Linformatisation du SI suppose lexistence pralable du SI (sauf lors de la

cration dorganisations). Linformatisation du SI nest pas toujours simultane (pas toujours possible)

pour toutes les oprations / informations Coexistence de parties informatises et non informatises

SI et bases de donnes Linformatisation du SI est principalement ralise par :

Le stockage des donnes et de leurs relations dans une ou plusieurs bases de donnes.

La prise en charge des oprations du SI par un systme de gestion de base de donnes (SGBD).

Le SIG est un SI dans une organisation Conformment la modlisation des organisations, le SIG constitue

un systme dinformation au sein dune organisation. Comme tout SI, le SIG a deux composantes essentielles :

Les donnes ou informations Les traitements

Le SIG est un SI dans une organisation qui manipule de linformation gographique et qui effectue des traitements sur des donnes gographiques.

ct du SIG, on doit trouver dans lorganisation : Les systmes oprants (SO) et de dcision (SD).

Au moins une partie des oprations ralises par le SO et/ou le SD porte sur des donnes gographiques : prsence dun SO(G) / SD(G).

Dautres SI relatifs dautres types dinformations. Exemples : personnel, fonctionnement, etc.

Quelle organisation a recours un SIG ? Toute organisation publique (de linternational au local) ou prive dont

les activits relvent dun domaine tel que (non exhaustif) : Activits militaires ; Amnagement du territoire (urbanisme, environnement, dveloppement

conomique) ; Imptrants et gestionnaires de rseaux (nergie, tlcom, eau) ; Immobilier (cadastre, gomtres, agences immobilires, logements

sociaux) ; Transports (gestion de trafic, gestion de flottes, transports publics) ; Gestion de risques (services durgence, observatoires des risques

naturels) ; Agriculture (Gestion des sols, gestion forestire) ; Industrie extractive (carrires, exploration minire et ptrolire) ; Commerce (go-marketing, production de cartes, GPS) ; Etc.

Les diffrences entre un SIG et un SI Ces organisations nont pas vocation (et nont pas les moyens) de produire

les donnes gographiques de rfrence ! Exemples : orographie, hydrographie, voirie, parcellaire, bti, toponymie et

adresses localises, etc. Elles achtent / louent les donnes gographiques de rfrence des

producteurs spcialiss, publics et privs. La majorit des donnes gographiques alimentant le SIG nappartient

pas lorganisation ! Au sein de lorganisation, les donnes gographiques :

Constituent un pr-requis pour tous des traitements mtiers raliss par le SO (SD) de lorganisation. Pas de go-marketing, sans adresses postales localises a priori. Pas de gestion de flottes, sans voirie disponible a priori.

Sont partages par tous les systmes (ou services ). Une seule base cohrente de donnes gographiques

pour lorganisation. Modification sensible du modle dune organisation

exploitant linformation gographique !

S.D.(G)

S.O.(G)

S.I.G.

Les fonctions du SIG dans lorganisation Ce sont les 6 fonctions rclames de nimporte quel SI, soit :

La gnration / production de linformation (gographique) ; Dfinition de rfrentiels, gnralisation conceptuelle.

Lacquisition et la mmorisation de linformation (gographique) ; Topographie, GNSS, photogrammtrie, tldtection, etc.

La communication / diffusion de linformation (gographique) ; Cartographie !

La maintenance et la mise jour de linformation (gographique) ; Retour terrain, longue dure des changements

La gestion de linformation (gographique) ; Systmes de gestion de bases de donnes spatialises.

Lintgration de linformation (gographique). Diffrents rfrentiels, spatialement discrte ou continue, en mode vectoriel

ou maill, etc. Le caractre gographique des donnes / informations fait que toutes ces

tches requirent des comptences distinctes ou supplmentaires par rapport aux tches analogues des SI classiques.

Linformatisation du SIG Les caractristiques spatiales (gomtrie et topologie) devraient tre

gres comme des attributs des entits gographiques. Or, jusqu ces dernires annes, il tait difficile de stocker et grer une

information spatiale par un SGBD classique. Do, entre 1980 et 2000, la multiplication de solutions diverses, reposant

sur des architectures hybrides : Un systme de gestion de fichiers (SGF) conservs sous des formats

propritaires , ddi aux lments gomtriques. Un SGBD ddi aux attributs.

Linformation est gre par un logiciel SIG , soit un progiciel : Agissant comme SGF, pour les caractristiques spatiales, et dialoguant

avec un SGBD, pour les autres attributs. Informatisant tout ou partie des traitements mtiers du SO et du SD de

lorganisation. Traitements utilisant linformation gographique que le logiciel SIG est seul

capable dexploiter tant donn les formats propritaires ! Le logiciel SIG est plus quun SGBD standard. Le logiciel SIG utilise de nombreuses solutions propritaires.

Modle de donnes hybride ou dual Trs similaire aux solutions proposes par les logiciels de

cartographie Gestion spare des attributs et des gomtries

Lidentifiant gographique devient la cl entre gomtries et attributs La gomtrie est toujours gre par un systme de gestion de fichiers

La principale diffrence vient de la gestion des attributs Les attributs sont grs par un SGBD (desktop : Access, Dbase)

Une table principale (relation) o la cl primaire = ID gographique Possibilit de joindre dautres tables grce linstruction SQL de jointure

Les transactions et les requtes sur les attributs sont ralises travers une interface SQL : Si le rsultat de la clause SQL contient

un ID gographique : Les gomtries correspondantes

sont affiches sous la forme dune carte

Gom Attrib

ID Go = Cl Primaire

Les gomtries peuvent tre en format vecteur ou maill SIG vectoriel

Les gomtries sont gres par un systme de gestion de fichiers (SGF) Soit format DAO et/ou ASCII Soit, plus gnralement, un format binaire propritaire pour amliorer les

performances Position : coordonnes godsiques ou rectangulaires Relations logiques :

Composition admise Pas de relations gomtriques

SIG maill Linformation spatiale est enregistre dans

des fichiers images Les requtes spatiales sont ralises

par traitement dimages Gestion des attributs par un SGBD

Les requtes attributaires sont ralises par des instructions SQL

Attrib

ID Go = Pixel # = Cl primaire

Image

Modle du SIG-logiciel ArcView (ESRI) Se prsente comme un SIG-logiciel lger (desktop GIS), modulaire et

hybride Les nombreux modules sont ddis des domaines dapplication ou des

types de donnes gographiques particuliers : Street Analyst, Spatial Analyst, etc.

Le format natif des donnes gographiques dans ArcView est le Shapefile Il est constitu de 3 fichiers de mme prfixe (choisi par lutilisateur) mais de

suffixes diffrents : 2 pour la gomtrie et 1 pour les attributs Main file (suffixe shp) :

Collection de coordonnes en 2 (x, y), 3 (x, y, z/m) ou 4-D (x, y, z, m) Prsentation squentielle des entits gographiques Un type seulement de gomtrie / fichier (mais nombreux types disponibles)

Index file (suffixe shx) : adresses du dbut de chaque entit gographique dans le fichier principal (pointeurs pour accs direct)

dBase file (suffixe dbf) : table principale des valeurs dattributs Un tuple = une entit gographique N squentiel = ID gographique Transactions et requtes : interfaces SQL interactives

En-tte de fichier (100 octets)

En-tte (4 octets) Contenu (longueur variable)

En-tte (4 octets) Contenu (longueur variable)

En-tte (4 octets) Contenu (longueur variable)

En-tte (4 octets) Contenu (longueur variable)

En-tte de fichier (100 octets)

Adresse (4 octets)

Adresse (4 octets)

Adresse (4 octets)

Adresse (4 octets) Main file (shp)

Index file (shx)

Liste de coordonnes

Formats des fichiers dentits spatiales dun Shapefile (ArcView)

Donnes relatives une entit spatiale

Linterface-utilisateur est constitue dune vue dynamique ( View ) figurant sous forme cartographique les donnes spatiales et attributaires rassembles par projets ( Projects ) Une vue dfinit les donnes gographiques ( Themes ) qui sont

utilises et la manire de les visualiser ( Layouts ), mais elle ne contient pas les donnes elles-mmes (vue externe au sens des bases de donnes)

Un thme correspond une source de donnes spatiales : ArcView Shapefile, Arc/Info Coverage, image, fichier DXF

Interface de requte

Vue active

Gestion. de projets

Table principale ( dbf ) du Shapefile courrant

Modle go-relationnel Limites du modle hybride standard

Lenregistrement de la gomtrie est limit aux positions (coordonnes) et aux relations de composition Rduction sensible des possibilits de requtes spatiales

La prise en compte de la topologie Les requtes spatiales complexes doivent pouvoir exploiter les

relations topologiques Cration et enregistrement de la topologie avec les autres

caractristiques gomtriques Maintien dune architecture hybride

La gomtrie (y compris topologie) est stocke dans un format binaire propritaire et gre par un SGF

Les attributs et les principales relations topologiques sont stockes dans des tables accessibles lutilisateur, gres par un SGBD

Modle du SIG logiciel Arc Info (jusqu la version 7) SIG dentreprise go-relationnel utilisant les relations topologiques,

construit selon une architecture hybride Arc : SGF responsable de la gestion de la gomtrie Info : SGBD responsable des tables conservant les attributs et les

principales relations topologiques Construction des gomtries

Primitives topologiques : arcs, points, nuds isols et polygones Cres et identifies par le systme

Entits gographiques : cres et identifies par lutilisateur, formes sur base des primitives topologiques : points, polylignes, polygones, rseaux Les attributs sont attachs aux entits gographiques

Coverages : partie de lespace dfinie par lutilisateur rassemblant toutes les primitives gomtriques relatives un thme

Toutes les informations relatives aux gomtries sont stockes sous forme binaire (format propritaire) et gres par le logiciel (partie Arc )

Gestion des attributs chaque type dentit gographique est associ une table cre

par le logiciel, reprenant : Lidentifiant de lutilisateur (+ un identifiant interne) Des attributs gomtriques crs automatiquement par le systme

(longueurs, superficies) Des attributs topologiques lorsque lentit est du type arc

Ces attributs sont grs par le SGBD Info et accessibles lutilisateur

Table associe aux arcs du coverage VEG disponible dans Info Tous les attributs mentionns sont gnrs par le systme

Coverage : VEG

WORKSPACE

INFO VEG SOLS HYDRO

Arc Arc

SOLS_Polygone

Hydro_Arc

VEG_Polygone

Polygone

Arc

Polygone

1 Coverage rassemblant tous les fichiers relatifs un thme en format binaire et propritaire

Espace de travail : rassemblant tous les coverages relatifs une application et le rpertoire INFO associ

Rpertoire INFO reprenant toutes les

tables dattributs de chaque coverage

de lapplication

Les tables sont des vues

des fichiers binaires des coverages

Uniquement accessible au logiciel

Accessible lutilisateur travers le SGBD

Mode intgr : spatialisation de tables relationnelles Souhait des entreprises dun systme unique et transparent

Les entreprises naiment pas le modle hybride : SGF = format propritaire = bote noire = dpendance vis--vis dun fournisseur ; SGF : ne garantit pas toutes les fonctions attendues dun SI. Un SGBD est souvent dj prsent dans les grandes entreprises pour grer les autres

SI. Rassembler toute linformation dans des tables gres par un SGBD classique : Table spatiale = Identifiant + attributs + gomtrie (+ topologie : rcent)

Conditions Dpassement du simple modle relationnel :

Champ binaire ( BLOB ) pour stocker la gomtrie. Passage au modle objet-relationnel : nouvelles structures de donnes (types

abstraits), limitation des jointures, etc. Extension des capacits du langage de requte : SQL 3, SQL MM.

Normalisation des entits gomtriques : Propositions de standards de lOGC (Open Geospatial Consortium) et de lISO.

Rle du logiciel SIG dans une architecture intgre Insertion dans une architecture (2 ou) 3 strates :

SGBD + SIG + serveur de rseau. Dfinition du catalogue, du MCD et des mtadonnes :

En mode objet : proche des proccupations de lutilisateur. Reprenant : les classes dobjets, leurs relations, les traitements, la documentation sur

ces lments (mtadonnes). Chargement de donnes :

Rcupration de lexistant, contrle de validit, etc. Applications gographiques spcialises :

Analyse spatiale, cartographie, etc. Serveur de donnes spatiales (SDS)

et interface du SGBD : Spatialisation de tables si ncessaire.

Rle du SGBD Stockage, gestion de toutes les donnes. Extension spatiale pour la spatialisation de tables. Extension du langage SQL pour les requtes

spatiales simples (90% des applications).

Geo-SGBD

SIG / SDS

Internet Server

Rseau

Application client

Modle du SGBD avec cartouche spatial PostGIS PostGIS est une implmentation du schma spatial standardis de lOGC

(OGC Simple Features for SQL Specification) pour lenregistrement de donnes gographiques au sein du SGBD relationnel PostgreSQL . Projet Open Source dvelopp par Refractions Reseach (Canada).

Il est dvelopp comme un jeu de fonctions et de types de donnes permettant de spatialiser les tables du SGBD relationnel PostgreSQL. Les types de gomtries reconnus correspondent aux Simple Features de

lOGC, plus les collections htrognes, tendus aux dimensions 3D et 4D : Point, LineString, Polygon MultiPoint, MultiString, MultiPolygon GeometryCollection Geometry (collection htrogne)

Les fonctions spatiales comportent des fonctions topologiques, gomtriques et dinterrogation des caractristiques spatiales des entits, ainsi que des fonctions dindexation spatiale. La dfinition et les changements de rfrentiels sont galement standardiss.

Exemples de multi-polygones

Exemples de polygones 1 et 2 rings

Linestrings uniques (ht) et multiples (bas)

SRID Auth_Name Auth_SRID SRText Proj4Text

Integer Varchar(256) Integer Varchar(2048) Varchar(2048)

Dfinition du SR en format WKT

Possibilit de changement de coordonnes

Organisme ayant dfini le SR

N du SR donn par lorganisme

F_Table_ Catalog

F_Table_ Schema

F_Table_ Name

F_Geometry_ Column

Coord_ Dimension SRID Type

Varchar(256) Varchar(256) Varchar(256) Varchar(256) Integer Integer Varchar(30)

Non utilis par PostGIS

Par dfaut dans PostGIS

Nom de la table spatialise

Nom de la colonne spatiale

Dimensions: 2, 3 ou 4

N du SRID

Type de gomtrie

Table_Ref_Sys

Autres attributs non spatiaux Nom de la colonne spatiale Coordonnes des

gomtries

Table_Geometry_Column

Geometry_Column

Nom de la table spatialise

Pour plus de dtails, voir : Manuel PostGIS 1.4.0 http://www.postgis.fr/node/156

La machine caf est prte

Caractristiques des donnes gographiques Localises (aspect gomtrique)

Surface de rfrence et systme de coordonnes.

Dfinition de limplantation spatiale de la donne.

Identifies Identifiant ( ou identificateur )

alphanumrique. Univoque.

Caractrises (aspect attributaire) Modalit(s) sur un ou plusieurs

attributs (ou caractres ou variables).

Spcifications graphiques (ou "attributs graphiques", optionnels).

Mmorises Numrisation :

Mode graphique vecteur ou image. Stockage (structures, compression).

tats membres Date d'entre

Siges au Parlement

Siges au Parlement % du total

Voix au Conseil

Voix au Conseil % du total

Union europenne N/A 732 100.0% 321 100.0%

Roumanie 2007 - - - -

Bulgarie 2007 - - - -

Autriche 1995 18 2.5% 10 3.1%

Belgique 1957 24 3.3% 12 3.7%

Chypre 2004 6 0.8% 4 1.2%

Rpublique tchque 2004 24 3.3% 12 3.7%

Danemark 1973 14 2.0% 7 2.1%

Estonie 2004 6 0.8% 4 1.2%

Finlande 1995 14 2.0% 7 2.1%

France 1957 78 10.7% 29 9.0%

Allemagne 1957 99 13.5% 29 9.0%

Dfinition gomtrique des objets gographiques Tout objet concret possde une superficie :

Objets visibles, naturels et anthropiques. Occupent une portion finie de l'espace (discrets).

Slection d'un mode d'implantation : Slection arbitraire parmi 3 modes d'implantation :

Zonal ex. projection des contours Linaire ex. axe de l'objet Ponctuel ex. centre de l'objet

Opration de gnralisation conceptuelle et structurelle effectue au moment de la saisie de l'aspect gomtrique des donnes.

Conditionne l'chelle d'utilisation, la prcision des informations gographiques, les types de traitement et de visualisation supports par les objets.

Un objet abstrait : Par dfinition : peut tre ponctuel, linaire ou zonal.

Composition des objets gographiques Objets gographiques simples

Objet gographique dont la dfinition gomtrique correspond l'une des 3 primitives graphiques :

ex. point - ligne ( polyligne ) - polygone ( polyligne ferme )

Objets gographiques composs Objets gographiques dont la dfinition

gomtrique est forme par plusieurs objets simples de mme type :

ex. nuage de points - rseau de lignes archipel de polygones

Objets gographiques complexes Objet gographique dont la dfinition gomtrique

est forme de plusieurs objets simples ou composs de types diffrents :

ex. rseau ferroviaire = voies ( rseau de lignes ) + gares ( polygones )

Mode graphique vectoriel Dfinit laspect gomtrique des

donnes spatialement discrtes. Systme de coordonnes :

Rectangulaires ( 2 D, possibilit 3 D ). En nombres rels ( prcision

indpendante du mode graphique ). Primitives graphiques (objets graphiques)

Point : dfini par un couple ( ou triplet ) de coordonnes ( ex. x, y ). [ Segment : dfini par ses extrmits, soit 2 couples de coordonnes ]

Polyligne : succession de segments = succession de couples de coordonnes.

Polygone : dfini par son contour = polyligne ferme (rien sur la surface !). Polyligne et polygone : gnralisation implicite la saisie !

Identifiant gomtrique : Chaque primitive graphique est identifie par un code (alpha-)numrique

univoque ds sa saisie (ex. numrotation automatique).

Attributs Caractres (variables) dont sont porteurs les objets gographiques.

La valeur dun attribut est homogne sur un objet gographique discret ! chelle de mesure des attributs

Qualitative : Nominale : binaire, N-aires Ordonne : complte, faible

Quantitative : D'intervalle (0 arbitraire) De rapport

Codification des attributs chelle qualitative : ensemble de modalits ou de rangs

Codification numrique : simple ou disjonctive chelle quantitative : toujours numrique

Entiers positifs ou nuls (comptage) Rels (mesures)

Types dattributs Thmatique : variable dcrivant un thme particulier dont est porteur

lobjet. Ex. densit de population, sexe-ratio, etc. dcrivant la dmographie.

Gomtrique : paramtre quantitatif dcrivant la gomtrie de lobjet. Issu, ou non, dun traitement de la composante gomtrique de lobjet. Ex. superficie, longueur, etc.

Graphique : variable graphique associe la reprsentation de lobjet. Change selon lchelle et la gnralisation de la reprsentation.

Identifiant : valeur alphanumrique univoque dsignant lobjet sans ambigut parmi les autres. Identifiant gographique : associ la collection dattributs.

Variable indispensable et unique parmi la liste des attributs. Cens faire la liaison entre la composante spatiale et la composante

attributaire de lobjet.

Liaison de la composante gomtrique et de la composante attributaire Objectif du gocodage ou go-codification

Association d'une dfinition gomtrique un objet gographique et son ou ses attributs.

Gocodage direct L'identifiant gomtrique correspond un identifiant gographique.

Recherche des identifiants identiques. Sinon, association dun ou plusieurs identifiants gomtriques un

identifiant gographique via une table de correspondances. Gocodage indirect

Par adresse postale : Chaque adresse correspond une dfinition gomtrique (parcelle). Sinon, une dfinition gomtrique ponctuelle est calcule par interpolation

(ex. entre les extrmits des tronons de rue). Par appartenance : ex. quadrillage (UTM ou autre), zonage, etc.

Relocalisation de donnes gographiques dj gocodes.

Principe du go-codage direct par galit didentifiant

Principe du go-codage direct par table de correspondances entre identifiants

31

29

19

17

34

32

22

20

Rue

d

u

Sar

t

T

ilman

Table dattributs (y compris ladresse postale) dun type dobjet quelconque

Objets gographiques prsents dans la base de donnes gographiques

Principe du go-codage indirect par adresse postale

$address = $row["NOM_DE_RUE"]." ".$row["NUMERO"]." ".$row["CODE_POSTAL"]; $id = $row["id"]; $request_url = $base_url . "&q=" . urlencode($address); $xml = simplexml_load_file($request_url) or die("url not loading"); $status = $xml->Response->Status->code; if (strcmp($status, "200") == 0) { // Successful geocode $geocode_pending = false; $coordinates = $xml->Response->Placemark->Point->coordinates; $coordinatesSplit = split(",", $coordinates); // Format: Longitude, Latitude, Altitude $lat = $coordinatesSplit[1]; $lng = $coordinatesSplit[0];

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

1

2

3

4

5

6

7

Donnes gographiques spatialement continues Composante spatiale

La phnomne s'tend sur tout l'espace (possibilit d'absence locale).

Saisie et reprsentation exhaustives impossibles en mode vecteur Le phnomne nest localis quen certains points

de lespace seulement. Sondage spatial dictant la disposition des points:

Systmatique : en grille (ou treillis). Transects : le long de coupes. Irrgulier : alatoire, triangulation, etc.

Courbes de niveau (isarithmes) : lignes passant par des points de mme cote, files (terrain), restitues (photogrammtrie) ou interpoles (calcul).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

1

2

3

4

5

6

7

90 45 65 40 55 25

55

48

457550755270

90

105

75

66

60

55

50

60

66

70

80

95

80

70

60

7888 102

104

90

80

70

6051

54

60

64

71

75

75 73

80

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

1

2

3

4

5

6

7 Composante attributaire Attributs exclusivement quantitatifs. Chaque point de l'espace prsente

une valeur distincte de l'attribut. Valeurs de l'attribut dtermines aux

seuls points localiss. Recours au processus d'interpolation

pour dterminer la valeur de l'attribut en nimporte quel point de l'espace.

Gocodage Gocodage direct des seuls points

de valeurs connues. Opration gnralement implicite,

la valeur v du phnomne en un point tant associe ses coordonnes : (x, y, v) ou (x, y, z, v).

Source directe : donnes gographiques primaires Stations totales

Saisie et enregistrement Le carnet de terrain lectronique associ ces instruments permet de

stocker les donnes brutes (angles et distances) et peut tre interfac avec un ordinateur (portable, connexion GSM, etc.).

Les donnes sont transfres sur la mmoire de masse de l'ordinateur dans un format simple, de type ASCII.

Les donnes brutes sont traites sur l'ordinateur par des logiciels de traitements topographiques (COGO : COordinate GeOmetry).

Caractristiques Prcision : du matriel, erreurs de mesure. Coordonnes : 2-3 D, rectangulaires (godsiques, astronomiques).

Implantation spatiale Slection arbitraire du mode dimplantation des objets visibles (point, axe,

primtre) au moment de lopration de lev.

LaserScan Enregistrement automatique dun

grand nombre de points (>10^6) tridimensionnels sur une zone dfinie.

Information de couleur et de rflectance associe chaque point.

Traitements postriori pour reconstruire la gomtrie des objets.

Caractristiques : Prcision du matriel Type dinformation enregistre ->

change la vitesse de mesure. Acquisition de photographies

orthorectifies Voir Mode Image

Systme de positionnement par satellite (GNSS) Saisie et enregistrement

Principe identique celui du matriel prcdent.

Caractristiques Prcision : variable selon mode de saisie

(DGPS codes, DGPS phases, etc.) Coordonnes : 3 D rectangulaires

vis--vis du datum WGS84. Conversion en coordonnes

rectangulaires planes (locales) ralise immdiatement ou en diffr.

Implantation spatiale Slection du mode dimplantation des objets

visibles lors du lev.

Source indirecte : donnes gographiques primaires Restitution photogrammtrique analytique

Principe Les clichs sont argentiques. Le dispositif dobservation et de point

stroscopiques sont analogiques. Toutes les autres fonctions sont assures par un ordinateur.

Celui-ci calcule instantanment les coordonnes spatiales des points restitus, commande les dplacements continus des plateaux porte-clichs et stocke les coordonnes et identifiants des objets restitus sur support magntique.

Caractristiques Prcision : grain des photos. Coordonnes : 2-3 D,

rectangulaires locales. Implantation spatiale

Slection du mode dimplantation des objets visibles sur les photos lors de la restitution.

Restitution numrique Principe

Bas sur l'analyse de deux images stro numriques. ex. photos scannes, images satellite.

Tous les traitements sont raliss ou assists par ordinateur.

Donnes numriques extraites Mode image : orthophotos, MNT. Mode vectoriel : restitution de points, lignes, primtres.

Caractristiques Prcision : rsolution (taille des pixels) de limage numrique traite. Coordonnes : 2 D en restitution monoscopique, 3 D en restitution

stroscopique, rectangulaires locales. Implantation spatiale

Slection du mode dimplantation des objets visibles sur les images lors de la restitution.

Un point a la prcision dun pixel (= surface !)

Source indirecte : donnes gographiques secondaires Numrisation manuelle ou semi-automatique

Principe Usage d'un numriseur (table

numriser) interfac un ordinateur. Le document (plan, carte) est fix sur

le numriseur et les coordonnes (machine) des points slectionns par l'utilisateur sont transmises l'ordinateur.

Elles sont converties par logiciel dans le systme de coordonnes de lutilisateur et stockes sur support magntique.

Caractristiques Saisie de la reprsentation d'objets concrets et abstraits, dj gnraliss

et symboliss. Prcision : qualit du document dorigine, gnralisation la saisie. Coordonnes : 2 D, rectangulaires locales.

Implantation prdfinie par la reprsentation.

Scannage et vectorisation Principe

Usage d'un scanner interfac un ordinateur.

Le document (plan, carte) est scann et son image est transfre sur la mmoire de masse de l'ordinateur.

Limage doit tre go-rfrence avant dtre exploite. Les objets planimtriques vectoriels sont extraits de l'image :

Soit par numrisation manuelle sur cran (procd similaire mais moins prcis que la restitution monoscopique).

Soit par vectorisation (semi-)automatique (l'opration implique plusieurs pr- et post-traitements pour tre efficace).

Les coordonnes des objets sont stockes sur support magntique. Caractristiques

Prcision, qualit du document original, rsolution du scanner, gnralisation lors de la numrisation manuelle.

Autres caractristiques et implantation : comme numrisation manuelle (objets dj gnraliss et symboliss).

Source numrique existante : donnes gographiques primaires Fonds de plans numriques de prcision

Donnes : Coordonnes rectangulaires 2-3 D dune slection dobjets restitus par

photogrammtrie et complts sur le terrain. Symbolisation et gnralisation faibles (plan). Types d'objets :

Concrets : lments du rseau de voirie, faades ou emprises compltes des btiments, mobilier urbain, etc.

Abstraits : parcellaire cadastral, limites administratives. Dcoupage administratif (provinces, communes...) ou systme de dcoupage

cartographique. Prcision planimtrique : ~10 cm pour les donnes concrtes.

Variable pour les donnes abstraites (donnes secondaires). Exemples :

Projets rgionaux : PICC (MET), URBIS. Projets dassociations dimptrants : BICARD-CARDIB (origine).

Urbis PICC

2,47 - 8,9/HA (37500 pour Lige)

TOP10V-GIS (30/KM)

StreetNet TeleAtlas

Cartes de base numriques Carte de base 1 / 10 000 de lIGN Coordonnes rectangulaires 2 D des objets restitus par

photogrammtrie et complts sur le terrain. Types dobjets : dictionnaire de donnes de la carte de base. Symbolisation et gnralisation sensibles (carte). Dcoupage cartographique. Prcision planimtrique :

~ 1-2 m

Source numrique existante : donnes gographiques secondaires Fonds de plans numriques

Sources variables : exploitation de la carte de base, gnralisation de fonds de plans de prcision, plans scanns et rectifis, compltement de terrain, etc.

Donnes : coordonnes 2 D dune slection dobjets enrichis dinformations auxiliaires compiles ou leves sur le terrain.

Prcision planimtrique variable : ~5-20 m Types de donnes : axes de voirie et limites dlots, avec information sur les

adresses postales, limites parcellaires, etc. ex. PLI (DGATLP + Cadastre), fichiers distribus par Tele-Atlas.

Fonds de cartes aux moyennes et petites chelles Coordonnes gographiques (latitude, longitude) ou rectangulaires locales ou

universelles (UTM). Types d'objets : limites administratives (pays, rgions), rseau hydrographique

principal, infrastructures de transport, etc. Dcoupage gographique (par continents...) ou en tuiles.

Ex. Digital Chart of the World (DCW); ~ 1/1 000 000

Extrait de la banque de donnes DCW

Affichage dimages statiques Principe

Lorsque le code HTML dune page lue par le navigateur comporte une balise , une requte est transmise au serveur pour obtenir le fichier image spcifi par le tag sous le paramtre SCR=

Lorsque limage est obtenue, elle est affiche par le navigateur qui continue ensuite linterprtation du code HTML de la page

Formats dimages GIF (Graphic Interchange Format) : format dchange dvelopp par

Compuserve ralisant une compression de donnes sans perte, selon un principe proche du Run Length Code

JPEG (Joint Photographic Experts Group) : mthode de compression des images 24 bits, conservant bien les couleurs (teinte et saturation) mais comprimant de faon irrversible les intensits la perte dpend du niveau de compression choisi Len-tte dun fichier JPEG est important et la mthode ne convient pas pour

les petites images

HTML document

file.gif Client

Serveur

Publication Web standard : image statique (ici au format GIF) dans une page HTML

http://www.mamud.be/Research/Research-wp1.html

Utilisation dun plugin client Le plugin est un programme capable de travailler avec le navigateur

afin de confrer au client des fonctionnalits supplmentaires Principe

Lorsque, aprs une balise , le navigateur trouve un paramtre SCR= ne correspondant pas un format reconnu dimages (GIF ou JPEG) il invoque le plugin appropri

Le plugin prend le contrle et offre ses fonctionnalits propres ex. zoom, impression, affichage de vecteurs, requtes, etc.

Des centaines de plugins ont t dvelopps pour la plupart des formats graphiques et sont distribus par les propritaires des formats (ex. PDF)

Dsavantages Pour profiter des fonctionnalits, il faut tlcharger et installer le plugin sur

le client Les changements de versions sont frquents et rclament des installations

nouvelles Certains plugins sont dvelopps pour un systme dexploitation, voire pour

un type de navigateur seulement

Lecteur PDF

Client

HTML document

file.pdf

Serveur

Publication Web dune carte dynamique avec un plugin (ici PDF Reader)

http://patrimoine.met.wallonie.be/cartotheque/_private/framecartes/Frame2CartX.asp?LG=fr&IG=42_2&FE=14&CH=38&LO=Lige&RE=wal

Utilisation dune machine virtuelle JAVA sur le client Java est un langage de programmation OO, dvelopp par Sun Soft,

indpendant de la plate-forme et permettant daugmenter considrablement les fonctionnalits du client

La plupart des navigateurs incorporent des excuteurs ou interprteurs Java (intituls machines virtuelles Java)

Principe Des petites applications pr-compiles en Java ( Java Class ) sont

conserves sur le serveur Si, aprs une balise , le paramtre SCR= est une Java Class,

le navigateur charge lapplication correspondante depuis le serveur et lance son excution par la machine virtuelle

Avantages Augmentation des fonctionnalits client Mises jour des applications sur le serveur Lessentiel de lapplication est ralise sur le client (libre le rseau)

Dsavantage Le temps de chargement de lapplet sur le client

Solution en JavaScript Langage interprt offrant la plupart des fonctionnalits de Java et

quelques objets prdfinis propres lutilisation dans un navigateur Le code crit en JavaScript est directement incorpor dans la page

HTML et est donc transmis au navigateur en mme temps que la page Web

Le code est interprt par le navigateur au moment de la lecture Linterprtation des instructions au fur et mesure de la lecture de la

page Web par le navigateur rend lexcution sensiblement plus lente que celle dune applet Java pr-compile

Les instructions JavaScript offrent des fonctionnalits dinteractivit au client ex. rponse un vnement (souris), contrle du remplissage dun formulaire sans passer par le serveur, etc.

Machine virtuelle JAVA

HTML document

Serveur

Client

Map.class Java-applet code

Publication Web dune carte dynamique avec une applet JAVA

http://worldwind.arc.nasa.gov/java/demos/ http://openmap.bbn.com/demo/

Utilisation de linterface CGI du serveur Protocole Common Gateway Interface (CGI)

Dfinit les spcifications de communication entre le logiciel serveur et une application compatible CGI situe sur le serveur

Dfinit le moyen de communiquer avec lapplication CGI, travers le serveur Web, depuis le navigateur Ajout de commandes ( ? ) et de paramtres ( & ) dans lURL :

http://www.geo.ulg.ac.be?FaireCela&Paramtre1&Paramtre2 Avantages

Permet de lancer nimporte quel type dapplication, y compris des requtes sur des bases de donnes distantes, laffichage totalement paramtr de cartes, etc. (compteurs automatiques)

Totalement ralise sur le serveur, lapplication na pas besoin de plugin, ni dinterprteur sur le client (indpendante de la plate-forme)

Dsavantages Charge le serveur des demandes dapplications Transferts nombreux et ventuellement lourds Lapplication CGI peut vite tre dborde par les demandes multiples

Fichier gif virtuel

Client

Serveur

BD

Application CGI

Publication Web dune carte construite de manire interactive par consultation de la BD via une application CGI

http://mapserver.org/cgi/controls.html http://maps.seai.ie/wind/

Applications mixtes sur le client et le serveur Combinaisons des fonctionnalits

Les solutions offrant les meilleures fonctionnalits sont les machines virtuelles Java du ct client et les applications CGI du ct serveur

Les applications sefforant de rendre leur accs transparent travers Internet utilisent les deux solutions simultanment

Exemple de la solution ESRI Arc IMS ArcView constitue lapplication ct serveur Elle est rendue compatible CGI grce au module Internet Map Server (IMS)

permettant de recevoir les commandes depuis le navigateur, travers le serveur La slection de la commande ArcView rclame par le navigateur est effectue par un

plugin install sur le serveur (librairie dynamique esrimap.dll ) Le mme plugin permet de rpartir les commandes sur plusieurs machines ralisant la

mme application ArcView pour rduire la charge du serveur En rponse la demande, ArcView engendre une image (GIF ou JPEG) qui est

envoye au navigateur du client Une applet Java intitul MapCaf est utilise pour installer sur le client une interface

qui ressemble celle dArcView

Server plugin esrimap.dll

Machine virtuelle JAVA

Serveur

Client

MapCaf.class Java-applet code

Arc IMS extension

Fichier gif virtuel

BD

Arc View

Mthode mixte de publication Web utilisant une applet Java et une application CGI (Arc View + IMS)

http://cartocit1.wallonie.be/cartoportail/SetPlanCompo.do http://mrw.wallonie.be/dgatlp/dgatlp/Pages/Observatoire/Pages/DirOHG/Geomatique/WebGIS/index.asp http://carto6.wallonie.be/WebGIS/viewer.htm?APPNAME=ATLAS_DES_RUES

Utilisation des Web Services de lOGC Web Map Services

Un serveur WMS est install sur le serveur (ex : MapServer) Il est connect diffrentes sources de donnes (dpend du serveur choisi)

Organises en couches Pour MapServer : Shapefiles, PostGIS, Oracle, SDE

Il interprte les requtes envoyes par le client via lURL 3 oprations (requtes) sont disponibles dans un service WMS :

GetCapabilities : retourne les mtadonnes qui dcrivent le contenu du service GetMap : retourne limage d'une carte dont les paramtres (tendue spatiale dimensions

couches slectionnes) ont t fournis dans la requte GetFeatureInfo (optionnel) : retourne des informations sur un objet reprsent dans la carte

http://map.ngdc.noaa.gov/servlet/com.esri.wms.Esrimap?servicename=glacier&WMTVER=1.0& request=GetMAP& SRS=EPSG:4326&BBOX=-100,-90,100,80&WIDTH=400&HEIGHT=400&

LAYERS=Continents,Rivers,Glaciers%20(all%20sizes)&FORMAT=image/png La rponse une requte, soit une image (PNG, JPG, TIFF ou GIF) (GetMap), soit un fichier

XML (GetCapabilities GetFeatureInfo), est envoye au client Le principe est daccder au service avec un simple navigateur, mais si celui-ci ne reconnat

pas le format de transfert, il faut installer un logiciel client WMS (ex. Q-GIS, OpenJump, etc.).

Exemple de requte GetMap :

Publication Web dune carte construite par un Map Service (OGC)

Serveur WMS

(ex : MapServer)

BD

Fichier Jpeg, PNG ou Gif virtuel

Serveur

Navigateur Web ou Client WMS

Client

http://cartopro2.wallonie.be/wmsdnf/wms110.do?REQUEST=GetCapabilities&VERSION=1.1.0

Web Feature Services Comme pour le WMS, un serveur WFS est install sur le serveur, il est

connect diffrentes sources de donnes et interprte les requtes envoyes par les clients (ex : MapServer)

Les oprations disponibles sont : Visualiser et/ou interroger des objets gographiques existants Crer un nouvel objet gographique Supprimer un objet gographique existant Mettre jour un objet gographique

La rponse une requte, soit un fichier GML (objets gographiques), soit un fichier XML (information textuelle), est envoye au client

Afin de visualiser les donnes fournies au format GML, un client WFS doit tre install sur le client. Ex : OpenJump, Quantum GIS, ArcGIS

Avantage : on manipule directement lobjet gographique vectoriel, avec possibilit de le modifier, le supprimer, le mettre jour

Dsavantage : ncessit dinstaller un client WFS

Publication et dition interactive sur le Web dune collection dinformations gographiques construite par un Feature Service (OGC)

Serveur WFS

(ex : MapServer)

BD

Fichier GML virtuel

Serveur

Client WFS

Client

Airports of the World http://webservices.ionicsoft.com/worldData/wfs/WORLD

Certificat Universitaire en Urbanisme et Dveloppement DurableIntroductionIntroductionIntroduction Enveloppe horairePlan du coursSystme dinformation Gographiques (SIG)Systme dInformation GographiqueDiapositive numro 8Diapositive numro 9Diapositive numro 10Diapositive numro 11Diapositive numro 12Diapositive numro 13Plan du coursSystme dInformation GographiqueSystme dInformation GographiqueDiapositive numro 17Diapositive numro 18Diapositive numro 19Diapositive numro 20Diapositive numro 21Diapositive numro 22Diapositive numro 23Architecture SIGArchitecture SIGDiapositive numro 26Diapositive numro 27Diapositive numro 28Diapositive numro 29Diapositive numro 30Diapositive numro 31Diapositive numro 32Diapositive numro 33Diapositive numro 34Diapositive numro 35Diapositive numro 36Diapositive numro 37Diapositive numro 38PauseDonnes GographiquesDonnes gographiquesComposante gomtriqueDiapositive numro 43Diapositive numro 44Composante attributaireDiapositive numro 46GocodageDiapositive numro 48Diapositive numro 49Diapositive numro 50Diapositive numro 51Donnes spatialement continuesDiapositive numro 53Sources de donnes gographiques en mode vectorielLev de terrainLev de terrainLev de terrainRestitutionRestitutionNumrisation ManuelleNumrisation automatiqueFichiers et Bases de donnesFichiers et Bases de donnesFichiers et Bases de donnesFichiers et Bases de donnesFichiers et Bases de donnesDiapositive numro 67Publication dInformations Gographiques sur le WEBPublication dinformations gographiques sur le WebDiapositive numro 70Diapositive numro 71Diapositive numro 72Diapositive numro 73Diapositive numro 74Diapositive numro 75Diapositive numro 76Diapositive numro 77Diapositive numro 78Diapositive numro 79Diapositive numro 80Diapositive numro 81Diapositive numro 82Diapositive numro 83