Enguerran Grandchamp

Septembre 2020

1

Définition d’un SIG

Utilité d’un SIG

Structure d’un SIG◦ SI + G◦ Données vecteur et raster

Données vectorielles

Données raster

Analyse sémantique

Analyse spatiale

Référentiel

Coordonnées et projection

2

SIG : System d’Information Géographique

GIS : Geographic Information System

SIG = SI + G◦ Système d'information appliqué aux données

géographiques

Mémoire du territoire

Outil de recherche, de traitement et de diffusion de l’information spatialisée

Outil de communication

Outil d’aide à la décision

3

I

Google-Earth / googlemap◦ Cartes en ligne

Geoportail

Mappy : calcul d’itinéraire

Outils de navigation

Cartes nomades (waze, …)

4

I

Environnement◦ Gestion des ressources naturelles (forêts, eaux, …)◦ Evolution des espèces

Aménagement du territoire (POS, PLU, RHI, …) Agriculture Géopolitique / Sécurité-Défense (civile, militaire) Humanitaire / urgence (SAMU, Pompiers, …) Santé Publique (ARS, …) Géostatistique Géomarketing, géostratégie Gestion des risques Gestion des réseaux (électrique, eau, …) Météorologie Océanographie Transports, télécommunication, …

5

I

Recherche de marchés

Localisation d’un site d’implantation

6

I

Centres d'appel d’assurances/mutuelles◦ Recherche de prestataire le plus proche du lieu

d'intervention.

SNCF / Carrefour / EDF / Airbus◦ Suivi de la santé du personnel

◦ Découverte de zones à risque

Grands magasins◦ Suivi des clients titulaires d'une carte de fidélité.

◦ Démarchage pour de nouveaux clients

Agriculteur◦ Gestion des parcelles par le web (déclaration,

7

I

Système d’Information (SI)◦ Système permettant de structurer, stocker et

donner accès à de l’information

◦ SGBD : Système de Gestion de Bases de Données (numérisées)

◦ Langage d’accès et de manipulation des données : SQL

8

I

Géographique (G)◦ Information de positionnement géographique

Représenter et manipuler des données Géo-référencées

9

I

Identifier des objets (tables, sémantique)

Localiser des objets (système de coordonnées et de projection)

Décrire les objets (forme, aire, etc.)

Etudier l’évolution des objets dans l’espace et le temps

Modéliser des phénomènes

Simuler des phénomènes (prédiction, anticipation)

10

I

Créer des données◦ saisie, numérisation, etc.

Stocker des données◦ SI

Interroger et modifier l’information◦ de manière plus ou moins complexe◦ Requêtes SQL◦ Analyse spatiale

Visualiser l’information◦ production de cartes thématiques◦ Tansferts, mise en réseau, etc. (WMS, WFS)

11

I

Informatique Statistique Géostatistiques Géographie Télédétection Modélisation Réseau Web Base de données Etc.

12

I

ArcGIS d’ESRI◦ N°1 mondial des SIG◦ Payant

QGIS + GRASS◦ Très complet et extensible◦ Gratuit◦ TP1

Mapinfo◦ Historiquement très utilisé aux Antilles, Guyane

13

I

Modélisation du monde réel à différentes échelles de temps et d’espace

14

15

La réalité

Modèle vectoriel

Modèle Raster

III

16

Description de l’information à 3 niveaux

◦ niveau géométrique : forme et localisation de l'objet (données géométriques, système de projection)

◦ niveau sémantique : informations permettant de caractériser l'objet géographique (données attributaires : nom, surface, type, nombre d'habitant ...),

◦ niveau topologique : relations de l'objet avec ses voisins

17

Table attributaire◦ sémantique

Géométrie◦ information spatiale

18

ESRI◦ Shapefile .shp

◦ le plus courant

MapInfo (TAB/MID/MIF)

Geography Markup Language (GML)◦ Google earth

19

10 12 15 1 9 255

12 ND ND ND

58 69 32 0 0 0 1 5 ND ND

163

125

158

169

36 1 8 98 ND ND

54 67 26 50 62 56 95 91 ND ND

125

145

189

165

135

65 98 57 24 12

ND ND ND ND 02 15 48 98 65 35

ND ND ND ND 135

154

132

120

125

195

ND ND ND ND 165

198

135

159

145

178

20

Grille résolution spatiale

1m x 1m

1 km x 1 km

Cellule valeur numérique, NoData (ND)

Couleur, altitude, température, densité population, pollution, nombre d’individus, nombre de cas d’infection (Dengue, Zika, …)

… TP1 : prise en main EtTP9 : analyse de raster

Fond de carte◦ arrière plan sur lequel on projette d’autres données

◦ Orthorectification

◦ Recalage : TP12 : recalage

◦ Sources: images aéroportées (IGN), images satellites (SPOT, Landsat, NOAA, Quickbird, IKONOS), cartes numérisées

21

Carte de surface◦ Evolution spatiale d’un phénomène

◦ Altitude, précipitations, température, concentration, densité de population

◦ Dégradé ou palette de couleur pour représenter le gradient de valeur

22

Carte de surface : altitude

23

vue 3D

• MNHV : Modèle Numérique de Hauteur de la Végétation

• MNH : Modèle Numérique de Hauteur

• MNE : Modèle Numérique d’Elévation

• MNT : Modèle Numérique de Terrain

Carte thématique◦ Dérivées d’autres analyses

télédétection, classification : analyse multi-spectrale

Calcul d’indices : NDVI

Géotraitements : carte de distance

Géostatistiques

24

Grille ASCII◦ .ASC◦ Altitude (MNT, …)

Image◦ .tiff : images satellites (GeoTIFF avec balises

spatiales)◦ .ecw

Compression par ondelettes sans perte

orthophotos

Liste complète : cf Formats de données raster.xlsx dans l’espace de cours

25

26

rasterisation ou vecteur-à-raster

vectorisation ou raster-à-vecteur

Raster◦ Structure et modèle simple (grille)

◦ Analyse simple et rapide

◦ Compatible avec l’imagerie

◦ Adapté aux données continues

Vecteur◦ Haute résolution

◦ Précision spatiale

◦ Stockage compact

◦ Adapté aux données discrètes

27

Raster◦ Gros volume de données

◦ Peu précis

◦ Faible résolution spatiale

Vecteur◦ Coûteux en calcul

◦ Structure complexe

28

Méthodes◦ Relevés terrains (GPS, topographie)

◦ Numérisations (cartes, etc.)

◦ Imagerie (satellitaire, aéroportée)

◦ Photo interprétation

◦ Etc.

Producteurs◦ IGN, météo france, DDE, communes, BTP, INSEE,

IFREMER, Cadastre, ministère de l’agriculture, etc.

29

Données à l’échelle nationale◦ BD Ortho : images aériennes à 50cm de résolution

◦ BD Topo : modélisation 3D du territoire

◦ BD Parcellaire : cadastre

◦ BD Adresse : adresses postales

◦ BD Alti, Carto, etc.

30

Economie : finances publiques, commerce, etc.

Entreprise : secteurs d’activités, développement, etc.

Emploi

Population : recensement, etc.

Infrastructures : transports, etc.

31

Institut Français de l’Environnement◦ Air

◦ Sol

◦ Eau

◦ Corine Landcover

32

Trait de côte

Température de l’eau

Epaves

Etc…

33

Bases de données locales

Web services◦ WFS (Web Feature Services) : accès à des données

◦ WMS (Web Map Services) : accès à des cartes

◦ WPS (Web Processing Services) : accès à des géo-traitements

TP12 : Web Service

34

Operations sur les attributs non spatiaux des objets◦ Operateurs arithmétiques : +,-,*,/, puissance,

modulo

Operateurs statistiques : maximum, minimum, nombre d'entité, moyenne, somme, ...

Operateurs de comparaison : <, >,<=,>=,=,<>

Operateurs logiques : et, ou , non, ou exclusif Etc

35

Filtres (TP2 : analyse de données)◦ Filtrage à l’importation des données

36

37

TP2 : analyse de données

38

TP2 : analyse de données

39

TP2 : analyse de données

3 types d’opérations

Operations sur la composante spatiale des objets

Operateurs métriques◦ Position, longueur, forme, surface, distance,

périmètre.

Operateurs topologiques◦ relation entre les objets géographiques

◦ Disjonction, adjacence, intersection, inclusion, couverture, égalité,...

40

41

(TP10 : topologie)

42

TP2 : analyse de donnéesEtTP4 : analyse spatiale

La terre n’est pas une sphère parfaite (patatoïde)

43

IV

représentation de la surface terrestre plus précise que l'approximation sphérique ou ellipsoïdale

www.linternaute.com/video/341/geoide-de-la-terre/

Correspond à une ligne équipotentielle du champ de gravité terrestre qui coïncide avec le NMM

Défini de manière à coller au plus près à la « surface réelle ».

2 : ellipsoïde

5 : géoïde

44

IV

On approche localement le géoïde par un ellipsoïde de révolution

45

IV

Ellipsoïde : orientation, forme, axes RGF 93, Réseau Géodésique Français

◦ ellipsoïde GRS 1980 (Geodetic Reference System 1980).◦ Depuis 2001 : Système national de référence de coordonnées◦ Ellipsoïde international quasiment identique à l'ellipsoïde WGS 84.◦ Depuis 2009 : toutes les informations localisées des services de l'Etat et des

Collectivités Territoriales doivent être rattachées au RGF 93

WGS 84, World Geodetic System◦ ellipsoïde WGS 84.◦ Système géodésique Américain ◦ associé au système GPS.◦ Référence universelle pour la cartographie (marine et terrestre)

46

Z

X

YO

Référencement : nécessité de repérer l’information

Il faut définir un système de coordonnées

Coordonnées géocentriques

◦ basées sur un système géodésique

Coordonnées géographiques

◦ basées sur un système géodésique associé à un ellipsoïde

Coordonnées planes

◦ projection de l’ellipsoïde vers un plan

47

Géocentriques◦ Coordonnées cartésiennes (X, Y, Z)◦ Centre : centre de la terre◦ Axes

2 orthogonaux dans le plan de l’équateur dont un passant par le méridien de Greenwich.

L’axe de rotation de la Terre

Géographiques◦ Latitude (parallèle)

: 90ºS - 0º - 90ºN

◦ Longitude (méridiens) :180ºO - 0º - 180ºE

◦ Altitude (h en m) par rapport au Niveau Moyen de la Mer (NMM)

N

S

W E

N

S

W E

48

Planes Projection cartographique

x=f1(,), y=f2(,)

f1 et f2 sont des fonctions continues sauf en certains points (pôles par exemple)

Il existe plus de 200 systèmes de projection

Toutes les projections vont modifier la forme des

continents et îles et/ou vont modifier la taille / superficie

49

Lambert 93 : projection conique (conforme)

UTM : projection cylindrique (conforme)

50

Conserve les angles

Préserve la véritable forme mais exagère les superficie

Ellipses indicatrices de Tissot

51

Conserve les surfaces

Ecrase les formes

Ellipses indicatrices de Tissot

52

Une projection ne peut être à la fois conforme etéquivalente.

Une carte ne peut pas être obtenue simplementen écrasant une sphère

La projection passe par la représentation de latotalité ou une partie de l'ellipsoïde sur unesurface développable

Une surface qui peut être étalée sans déformationsur un plan.

la projection cylindrique

la projection conique

la projection azimutale

53

Cylindre tangent au grand cercle, ou sécant en deux cercles.

Directe, transverse ou oblique Faible distorsion à l’équateur Distorsion plus importante au pôle Idéal pour des travaux sur les zones

équatoriales et tropicales Exemples

◦ Projection de Mercator (conforme)◦ Projection de Peters (équivalente)◦ Projection de Robinson (pseudo-

cylindrique, aphylactique)◦ Projection UTM aussi appelée

Gauss-Kruger (conforme)◦ Projection cylindrique équidistante◦ Projection de Mercator oblique

(utilisée en Suisse par exemple)

54

Conforme

55

Universal Transverse Mercator Conforme Système de référence géospatiale (GPS par exemple) Pour couvrir la surface de la Terre◦ On la découpe en 60 fuseaux de 6 degrés◦ On sépare l’hémisphère Nord et l’hémisphère Sud◦ On développe le cylindre tangent à l’ellipsoïde le long d’un

méridien pour obtenir une représentation plane

France ◦ UTM Nord, fuseau 30, 31 et 32

Guadeloupe et Martinique◦ UTM Nord, fuseau 20

Guyane◦ UTM Nord, fuseaux 21 et 22

56

Cône tangent à uncercle ou sécant endeux cercles.

Projection de Lambert (conforme)

Projection d’Albers

57

France Lambert93

La surface du globe est projeté sur un cônetangent à un parallèle

Compatible WGS84 (GPS)

58

Plan tangent en un point ou sécant en un cercle

Surtout utilisé pour focaliser sur une région

59

Mollweide projection

Projection elliptique Pseudocylindrique

Projection elliptique Homosoline

60

Cartes administratives des différents pays du monde◦ http://www.gadm.org

The Humanitarian Data Exchange◦ https://data.humdata.org

Données openStreetMap◦ http://openstreetmapdata.com◦ http://download.geofabrik.de/

Tremblements de terre◦ http://earthquake.usgs.gov/◦ http://www.mapcruzin.com/natural-disaster-shapefiles/◦ http://data.geocomm.com/

Données sur Haiti◦ http://haitidata.org

61

http://inspire-geoportal.ec.europa.eu/discovery/

Catalogue national des données géographiques publiques : http://www.geocatalogue.fr

KARUGEO (Guadeloupe)

http://www.karugeo.fr/

Portail des données publiques : http://data.gouv.fr

Conseil national de l’information géographique : http://cnig.gouv.fr/

Risques naturels : http://www.georisques.gouv.fr/

Développement durable : http://www.geoinformations.developpement-durable.gouv.fr

Météo France : https://donneespubliques.meteofrance.fr/

Portail d'accès pour l'eau : http://www.eaufrance.fr/

Portail d'accès pour la nature, aux paysages et à la biodiversité : http://www.naturefrance.fr/

Santé publique : http://www.atlasante.fr/

http://eduterre.ens-lyon.fr/outils/sig_bdn

Séismes : https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/

http:/wms.ssec.wisc.edu/manager

http://nowcoast.noaa.gov/help/#!section=mapservices

https://nowcoast.noaa.gov/help/#!section=wms-layer-ids

http://directory.spatineo.com/