GEOG0206-1 “CARTOGRAPHIE ET SIG”geomatics.ulg.ac.be/download/Carto/cours/partim_carto/2...6 Jacques BERTIN 1967. Sémiologie graphique.Mouton et Gauthier-Villars, Paris, 431 p

GEOG0206-1 “CARTOGRAPHIE ET SIG”Roland Billen et Jean-Paul Kasprzyk

Année Académique 2019-2020

CARTOGRAPHIE

Roland Billen et Jean-Paul Kasprzyk

Année Académique 2019-2020

Crédit :

Une grande partie du contenu (textes et

figures) des transparents présentés est issue

des notes de cours du titulaire précédent, le

Professeur Jean-Paul Donnay

Symbolisation cartographique

Sémiologie graphique

5

• Donnée : résultat d'une observation (identification, évaluation, comptage, mesure).

• Objet (entité) : sujet de l'observation (invariant).

• Variable (composante) : caractéristique observée d'un phénomène.

Ex. Objet : station climatique - Variable: température - Phénomène: climat.

• Un objet peut être observé sur plusieurs variables

• Les valeurs observées sont les attributs de l'objet.

Ex. Objet : parcelle – Attributs : superficie, adresse, nom du propriétaire, coût…

• Un graphique

• Représentation des variations des

valeurs d'une ou plusieurs variables

sur un ou plusieurs objets en fonction d’une

dimension (ex: temps).

• L’efficacité du graphique diminue

rapidement lorsque le nombre de

variables / d’objets représentés

simultanément augmente !

REPRÉSENTATION GRAPHIQUE DE L’INFORMATION

0

20

40

60

80

100

1er trim. 2e trim. 3e trim. 4e trim.

Objet 1 Objet 2 Objet 3

6

Jacques BERTIN 1967. Sémiologie graphique. Mouton et Gauthier-Villars, Paris, 431 p.

• Moyen d'expression

• Comme le langage : avec une syntaxe et une sémantique.

• Moyen de communication

• Comme l'écriture, mais universel moyennant une codification préalable.

• Supporte les 3 modes de lecture

• Élémentaire.

• Moyen.

• Synoptique (contrairement à l'écriture).

• Répond aux 3 fonctions

• Enregistrement, inventaire.

• Analyse, traitement.

• Communication, transmission d’un message.

LA GRAPHIQUE

STOP STOP

7

• 8 variables graphiques utilisées pour figurer les

variations des composantes en fonction de dimensions:

• 2 dimensions du plan : X Y

• 6 variables rétiniennes

• Taille

• Valeur

• Grain

• « Couleur »

• Orientation

• Forme

• Modèle colorimétrique perceptuel : couleur = 3 variables

• Teinte

• Saturation

• Clarté (= valeur; ~intensité )

LES VARIABLES GRAPHIQUES

8

• Les variations des variables graphiques sont perçues selon

des niveaux d'organisation correspondant aux 3 échelles de

mesure classiques.

• Niveau nominal

Ex. une différence de forme est perçue comme une différence de

nature des objets.

• Niveau ordinal

Ex. une différence de valeur est perçue comme une différence

d'ordre.

• Niveau quantitatif

Ex. une différence de taille est perçue comme une différence de

quantité.

→ Échelle de mesure de l'attribut et niveau

d'organisation de la variable graphique doivent

coïncider !

PERCEPTION DES VARIABLES GRAPHIQUES

Règle d’or n° 1

9

• Longueur : nombre de paliers des variables rétiniennes

qualitatives.

• Étendue : intervalle des variables rétiniennes quantitatives.

• Influence du mode d’implantation spatiale

• Plus le symbole est grand, plus la longueur peut être

importante.

• Les modes ponctuel et linéaire sont moins extensibles que le

mode zonal.

→ Le nombre de modalités d’un attribut qualitatif (ou

l’intervalle de variation d’un attribut quantitatif) doit être ramené

dans les limites de longueur (ou d’étendue) de la variable

graphique utilisée pour le représenter !

LONGUEUR ET ÉTENDUE DES VARIABLES GRAPHIQUES

Règle d’or n° 2

10

• Les objets géographiques sur lesquels portent les variables sont formés :

• D'une composante spatiale (géométrique) : 2 dimensions.

• D'une ou plusieurs composantes thématiques : un ou plusieurs attributs.

• Carte à 2 composantes avec réservation du plan

• La représentation de la seule composante spatiale des objets occupe les 2 variables

graphiques du plan (X et Y).

• Les variables rétiniennes restent seules disponibles pour la représentation de la ou des

composante(s) thématique(s).

• Plus de 2 composantes ?

• La carte peut rester lisible avec 3 composantes (perte de la lecture synoptique) :

• La composante spatiale + 2 composantes thématiques.

• Les autres constructions (plus de 3 composantes) sont inefficaces et à proscrire

UNE CARTE = UN GRAPHIQUE

11

UNE CARTE = UN GRAPHIQUE


Sémiologie graphique: le plan

13

• Le plan est significatif en tout point

• L'absence de signe (« blanc »)

signifie l'absence du phénomène.

• Le cadre de la carte ne limite pas

l'extension du phénomène.

• Le plan est homogène

• Une convention est invariable dans le plan.

• Toute variation visuelle est significative et demande une explication (légende).

• Les dimensions X et Y du plan relèvent du niveau quantitatif

• Dans le cas de la carte : les dimensions X et Y supportent les coordonnées des objets

géographiques.

• Tout symbole graphique occupe une portion du plan.

• Conflits potentiels entre la composante spatiale et la composante thématique représentée par

les variables rétiniennes.

CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES

Distribution

aléatoire ou concentrée?

Cadre

14

• Cartes illustrant la seule composante spatiale (1)

• Présence / absence d’un phénomène en chaque

point de l’espace.

• Espace topologique (2)

• Le plan ne rend plus compte d'une double variation

quantitative (coordonnées), mais seulement de la

topologie des objets géographiques.

• Voisinage des objets zonaux.

• Superposition des objets linéaires et ponctuels

sur les entités zonales, ou entre entités zonales.

• Positions relatives d’objets ponctuels le long des

objets linéaires.

USAGES PARTICULIERS DU PLAN EN CARTOGRAPHIE THÉMATIQUE

(1)

(2)

15

• Espace non-cartésien: usage de la distance-temps,

distance-coût, distance perçue, etc. au départ

d'une origine (pôle d'un système de coordonnées

polaires) : la métrique utilisée pour mesurer les

distances dans le plan n'est plus une métrique

euclidienne.

• Anamorphose: Attribution à chaque portion du plan

d'une superficie proportionnelle à

une autre composante que la

composante spatiale.

• Ex. Superficies proportionnelles

aux populations, aux revenus…

ESPACE NON CARTÉSIEN ET ANAMORPHOSES

16

• Translation / juxtaposition appliquée à une partie ou à tous les objets

géographiques de manière à mettre en évidence des régions.

ESPACE NON-CONTINU

Mappemonde de De Wit (1670)

Projection homolosine (Goode)


Sémiologie graphique: la taille

18

• La variation de taille correspond à la variation de

la surface des symboles.

• Seule variable rétinienne dont la variation

continue est perçue à un niveau quantitatif.

• Une variation discrète de la taille (paliers peu

nombreux et distants) est perçue à un niveau

ordonné.

• Variable dissociative

• On perçoit un symbole avant tel autre en

fonction de leur taille respective.

• La taille d'un symbole détermine le nombre de

paliers des autres variables rétiniennes

utilisées conjointement.

CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DE LA TAILLE

19

• Implantation ponctuelle

• Perception quantitative :

• Symboles centrés de surfaces proportionnelles.

• Symboles géométriques simples.

• Très grande variation possible (1 → 104).

• Perception ordonnée :

• Symboles centrés de surfaces très différentes.

• Symboles de forme quelconque

(y compris pictogrammes).

• Variation limitée de 2 à 5 paliers.

• Dans tous les cas : limitation par les seuils

de visibilité.

VARIATION DE LA TAILLE SELON L’IMPLANTATION

20

• Implantation linéaire


• Lignes d'épaisseurs proportionnelles.


• Lignes d'épaisseurs très différentes.

• Applicable à toutes les formes de traits.

• Variation limitée de 2 à 5 paliers.

• Dans tous les cas :

• Limitation par la disposition concourante des lignes

dans un réseau.

• Généralisation stricte du tracé.


21

• Implantation zonale

• La taille de la zone ne peut pas changer

➔ variation de la taille de signes imposés dans la zone

(trame et non aplat).


• Cercles disposés régulièrement et de surfaces

proportionnelles


• Graisse des éléments d'une trame géométrique.

• Permet 5 à 6 paliers.

• Taille variable d'un symbole centré dans la zone

• Forme quelconque.

• Limitation à 2-3 paliers.

• Limitation par la surface de la zone et la densité de

symboles.



Sémiologie graphique: la valeur

23

• Perception du rapport de noir sur blanc dans une surface.

• Min : blanc - Max : noir

• Correspond à la variable d’intensité dans une couleur quelconque.

• Variable dissociative (cf. taille).

• Limite la longueur des autres variables + Perception des signes dans l’ordre des valeurs.

• Nécessite une surface minimale des symboles pour être perceptible.

• Perception non linéaire au niveau ordonné dans toutes les implantations.

• Mais perception quantitative possible en implantation continue et parfois en mode zonal.


Variation de valeur entre le blanc et le noir :

Variation de valeur dans une teinte (intensité) :

RBV(255,255,255) RBV(0,0,0)

RBV(255,255,255) RBV(0,0,255)

24

• Ponctuelle

• Variation limitée par la taille des symboles.

• 3 à 5 paliers maximum.

• Symboles > 10 mm²

• Formes géométriques simples.

• Linéaire

• Variation limitée par l‘épaisseur des traits.


• Traits de plus de 2 mm d’épaisseur.

• Problèmes liés aux traits épais

(cf. taille en linéaire).

VARIATION DE VALEUR SELON L'IMPLANTATION

Perception de la valeur : limitée par la taille

des signes en modes ponctuel et linéaire

25

• Zonale


• Meilleure perception de la notion

d'ordre en mode zonal.

• Grande variation possible.

• En aplats: de 7 à 10 paliers.

• En tramés : 5 à 8 paliers de densité de trame (trames

géométriques de points ou de lignes).

• N.B. Densités de trames obtenues par variation de taille

et/ou de grain.

• Perception quantitative (rarement garantie):

• Valeur proportionnelle.

• Continuité de pourcentage imprimant en aplat (la variation

continue de densité de trame est peu efficace).


Variation de valeur d'une trame ponctuée

(7 paliers) jusqu'à un aplat de noir

( blanc non utilisé car = absence de données )

Variation continue de valeur proportionnelle à

une quantité, moins efficace en mode tramé :

( Trames continues d'après Peterson)

26

• Implantation continue (mode raster)


• Valeur proportionnelle à une variable spatialement et mathématiquement continue.

• Nbre de niveaux de gris > nbre de niveaux différenciés par l’œil.

• Obtention :

• Palette de niveaux de gris appliquée aux pixels.

• Les niveaux de gris sont plus efficace que la variation d’intensité d’une couleur

• Possibilité d’utiliser un dégradé impliquant plusieurs couleurs afin d’améliorer la perception (voir parties « perception de la teinte et de l’intensité d’une couleur »)

• Idéalement, le passage d’une couleur à l’autre doit avoir une signification par rapport aux données (ex: données négatives en bleu et positives en rouge)

• Mais pas toujours possible

➔ Valable également pour les autres modes d’implantation


Canal d'une

image satellite

avec amélioration

de contraste en

niveaux de gris

Distance cumulée

depuis les

casernes de

pompiers

liégeoises en

exploitant un

dégradé sur 3

couleurs (bleu,

vert, jaune)


Sémiologie graphique: le grain

28

• Nombre de symboles par unité de surface (notion de

densité).

• Parfois qualifié de texture

(« pattern »).

• Obtenu par l'imposition d'une trame géométrique.

• Nécessite une surface minimale des signes pour

être perceptible.

• Perception au niveau ordonné dans toutes les

implantations.

• À taille constante des symboles, une variation de grain

provoque une variation de valeur.

• Provoque un effet vibratoire aux alentours de 50 %.


Effet vibratoire d'une trame hachurée à 50 %

Variations de grain et de valeur

à taille constanteVariation de

grain et de taille

à valeur constante

29

Perception ordonnée, mais peu efficace en

modes ponctuel et linéaire.

• Ponctuelle

• Variation limitée par la taille des signes.


• Formes géométriques simples.

• Plus de 15 mm².

• Linéaire

• Variation limitée par l‘épaisseur des traits.


• Traits de 2 à 3 mm minimum.

• Problèmes liés aux traits épais

(cf. taille en linéaire).

VARIATION DU GRAIN SELON L'IMPLANTATION

Variation limitée du grain dans des signes

ponctuels de grande taille

Très faible variation possible

du grain en mode linéaire

30

• Zonale :


• Bonne perception de la notion d'ordre en mode

zonal.

• Grande variation possible

• 5 à 7 paliers de densité de trame (trames

géométriques de points ou de hachures,

croisées ou non).

VARIATION DU GRAIN SELON L'IMPLANTATION

Valeur et grain croissants

dans une trame ponctuée


Sémiologie graphique: la couleur

32

• 3 composantes perçues :

• Teinte : couleur au sens courant du terme.

• Définie par une angle dans le cercle des

teintes (0° = rouge / bleu selon modèle).

• Saturation ou chromaticité : pureté de la couleur

(écart au gris).

• Définie par une proportion ou

[0..255], où 0 = gris et 255 = couleur saturée.

• Clarté / Intensité / luminance : aspect clair ou

foncé de la couleur.

• de 0 = noir à 1 = blanc.

• Correspond à la variable graphique de valeur

en monochrome.

MODÈLE PERCEPTUEL DE LA COULEUR

Modèles perceptuel et additif de définition

des couleurs dans un logiciel de bureautique

(N.B. les composantes perceptuelles et additives

sont ici codées sur un octet, de 0 à 255)

33

MODÈLE PERCEPTUEL DE LA COULEUR5 teintes principales et

5 teintes secondaires

8 niveaux de valeur entre noir et blanc

Un nombre

variable de

niveaux de

saturation

(max. pour les

teintes principales)

Exemple de système perceptuel :

système de Munsell

34

• Cube des couleurs et vecteur d’une couleur

• Dans l’espace colorimétrique additif,

une couleur Q correspond à un vecteur

ayant pour origine le noir (intensités nulles

des 3 primaires) et pour norme, la somme

vectorielle des 3 intensités primaires formant

la couleur.

• La luminosité des couleurs varie dans le cube

des couleurs additives (1) et soustractives (2):

(1) Noir < (R,V,B) < Blanc

(2) Blanc < (C,M,J) < Noir

• Intensité d’une couleur

• La clarté, luminance ou intensité (modèle TSI)

d’une couleur correspond à la moyenne des

3 clartés primaires formant la couleur.

• Longueur de la projection du vecteur

couleur sur la diagonale des gris.

DU MODÈLE RVB AU MODÈLE TSI (TEINTE, SATURATION, INTENSITÉ)

Définition de la clarté d’une couleur

et position de son vecteur vis-à-vis

du triangle de Maxwell

Plan de Maxwell

ou plan d’égale luminosité

35

• Plan de Maxwell ou d’égale luminosité

• Plan passant par les 3 extrémités

des axes des primaires du cube

des couleurs additives et

perpendiculaire à la diagonale

des gris.

• Point d’intersection avec diagonale des gris:

r = v = b = 1/3

(si les axes sont normalisés

[0..1]).

• Dans le triangle de Maxwell, les

couleurs sont à luminosité

constante :

• La somme des coordonnées

de chromaticité r, v, b est

toujours égale à 1 (ou 100%).

DU MODÈLE RVB AU MODÈLE TSI

http://www.profil-couleur.com/lc/010b-triangle-maxwell.php

36

• Saturation d’une couleur

• La direction du vecteur d’une couleur coupe

le plan de Maxwell en un point situé à une

distance S de la diagonale des gris.

• La distance S normalisée (ex. [0..1] ou

[0..255]) correspond à la saturation de la couleur.

• Teinte d’une couleur

• Choix arbitraire d’une direction origine dans

le plan de Maxwell.

• Exemple : demi-droite dans la direction de

l’axe Bleu, ayant pour origine l’intersection de

la diagonale des gris avec le plan de Maxwell.

• L’angle T fait par la trace de la direction S

d’une couleur dans le plan de Maxwell, avec la

direction choisie pour origine correspond à la

teinte de la couleur.

DU MODÈLE RVB AU MODÈLE TSI(= diagonale des gris)

37

Variation de teinte entre deux symboles ou deux plages

• Perception qualitative nominale :

• Meilleure variable graphique de perception

nominale dans tous les modes d’implantation.

• Nombre de paliers lié à la taille des symboles.

• Perception sélective et associative :

• Plus efficace que toutes les autres variables

graphiques.


• Sous conditions : à saturation maximale, en

implantation continue ou zonale contiguë.

• Ordonnée en tournant autour du cercle

chromatique.

PERCEPTION DE LA TEINTE

Perception ordonnée des teintes

hypsométriques (implantation zonale contiguë

de plages d’altitude)

Cercle (ou roue)

chromatique

définissant les

teintes (angles) et

les saturations

(distances au centre)

38

• Variation de la luminance d’une teinte, du clair

(blanc) au foncé (noir).


• Équivaut à la perception de la variation des

gris avec lesquels les luminances

s’égalisent

• Mêmes qualités que la variable graphique

de valeur, mais en outre peut être

combinée avec une variation de teinte pour

une carte de synthèse.

• Diminution de la variation de saturation avec

les valeurs extrêmes de luminance.

PERCEPTION DE L’INTENSITÉ

Mêmes variations d’intensité dans deux teintes

à saturation maximale

Variation de la luminance (intensité)

dans la teinte rouge

à saturation maximale

39

VARIATION COMBINÉE DE TEINTE ET D’INTENSITÉ SUR DU ZONAL ORDONNÉ

Répartition mondiale des nouveaux cas de covid-19

Source: https://coronamap.xyz


Sémiologie graphique: l’orientation

41

• Différence d’angles.

• Ne s’applique qu’aux symboles « linéaires » dont le rapport hauteur / base > 4.

• Perception sélective :

• Associative (mais peu de paliers).

• Jamais ordonnée.

• Efficacité relativement faible :

• Peu de paliers, quel que soit le mode d’implantation.

• En implantation zonale : toujours utilisée en combinaison avec une autre variable graphique de perception nominale ou ordonnée.


L’orientation correspond à

une différence d’angle de l’axe

principal des symboles linéaires

La variation d’orientation des signes non linéaires

n’est pas sélective

42

Ponctuelle

• Perception sélective et nominale.

• 4 paliers maximum :

0° / 45° ou 60° / 90° / 120° ou 135°

Linéaire

• Très faible sélectivité : 2 paliers

(perpendiculairement ou dans le sens de la ligne).

Zonale

• Pas de perception nominale

• Application sur des trames :

• Hachurées : 4 paliers

0° / 45° / 90° / 135°

• Quadrillées : 2 paliers

0° + 90° / 45° + 135°

VARIATION DE L'ORIENTATION SELON L’IMPLANTATION

Sélectivité assez efficace en mode ponctuel

Faible sélectivité sur signes épais en mode linéaire

Sélectivité en mode zonal

et seule variable sélective en noir et blanc


Sémiologie graphique: la forme

44

• Variation de la forme du signe

• Symboles géométriques.

• Pictogrammes.

• Perception associative, nominale :

• Généralement non sélective.

• Sélectivité atteinte si les formes sont simples et peu

nombreuses.

• Répond à la préoccupation d’inventaire.

• Impose une lecture élémentaire.


Symboles géométriques disponibles

sous forme de police True Type

Police de caractères True Type définissant des

signes ponctuels « cartographiques »

Les symboles géométriques simples sont

les seuls à supporter une perception proportionnelle

de la variation de taille

45

Ponctuelle

• Très grande variation possible de la forme des

pictogrammes.

• Abus fréquent…

• Difficulté de maintenir des tailles et valeurs

identiques.

• Usage de symboles standard dans différents

domaines.

• Sélectivité atteinte en N/B avec 3 ou 4 signes simples

seulement.

Linéaire

• Nombreux traits symboliques standard (cf. cartes

topographiques).

• Variation simultanée de la taille et du grain !

VARIATION DE LA FORME SELON L’IMPLANTATION

Sélectivité possible en mode ponctuel

avec quelques signes simples

Exemples de pictogrammes utilisés en cartographie

(cartes routières, touristiques, etc.)

Exemples de traits symboliques

Avec variation de grain et de taille

46

Zonale

• Disposition des symboles selon des trames de poncifs

• Poncifs standard en cartographie topographique.

• Trames de motifs (texture)

• Motifs standard – ex. géologie.

• Trames géométriques simples

• Ponctuées.

• Lignées (faible espacement).

• Hachurées.

• Quadrillées.

• Sélectivité possible par opposition des formes de

trames géométriques.

• Ponctuées # Hachurées.

• Hachurées # Quadrillées.

VARIATION DE LA FORME SELON L’IMPLANTATION

Exemples de pictogrammes utilisés

en trames de poncifs

Exemples de trames de motifs

Les formes des trames géométriques simples

Valeur et grain croissants utilisant

deux formes de trames et un aplat central


Sémiologie graphique: synthèse

48

EN RÉSUMÉ

Nominal Ordonné QuantitatifP

onctu

el

Lin

éair

eZ

onal

ex.

non e

xclu

sifs

/

Taille proportionnelleTailleTeinte

Forme

Taille proportionnelleTaille

Forme

Teinte

ValeurTeinte Taille proportionnelle

Documents

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