La géoinformatique se libère - Panorama des solutions libres dans les Systèmes d'Informations Géographiques

Logiciels Libres – Toulouse – juin 2006

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La géoinformatique se libère

Panorama des solutions libres dans les Systèmes d'Informations Géographiques

David JONGLEZNicolas RIBOTcamptocamp SA

[email protected]://www.camptocamp.com

2Logiciels Libres – Toulouse – juin 2006


Société de services en Logiciels Libres - SS2L● Géomatique

➢ SIG bureautique➢ Web-SIG

● Interopérabilité● Mobilité

● Administrations● Collectivités● Grands comptes



Société de services en Logiciels Libres - SS2L

● Etude de faisabilité● Assistance à maîtrise

d'ouvrage● Mise en oeuvre du projet

● Maintenance● Transfert de compétences● Hébergement



Quelques références

Et beaucoup d’autres encore …

Camptocamp est membre de :



Agenda

● Caractéristiques générales de l'offre

● Panarama des principaux logiciels

● Quel logiciel choisir ? Comment ?

● Focus sur les Interfaces HTML-AJAX

● FOSS4G

● Questions - Réponses



Caractéristiques générales de l'offre



Caractéristiques principales du libre en Géomatique● Un réseau mondial :

➢ laboratoires et d'universités, d'entreprises privés, d'experts et d'organismes publics

➢ favorisant développement coopératif, autonomie des utilisateurs, mutualisation des moyens, promotion des solutions libres, etc.

● Une R&D distribuée et partagée● Un modèle d'évolution coopératif et darwinien● Une très grande dynamique de l'offre● Le passage de l’expérimentation (2003 - 2004) à la

généralisation (2005 - 2006) des solutions libres par la commande publique



Particularités de l’offre libre en Géomatique● Bibliothèques logicielles de base solidement éprouvées

et largement ré-utilisées

● Grande diversité technologique➢ Environ 295 logiciels au 30 juin 2006 référencés sur FreeGIS.org

● Ensembles de composants à assembler pour fabriquer des logiciels métiers sur mesure

● De nombreux projets non libres utilisent des éléments libres ...



Evolutions de l'offre● Logiciels libres SIG présents de longue date● Jusqu'à récemment

➢ Pas d'offre complète➢ Librairies➢ Applications web

● Actuellement➢ Spectre fonctionnel couvrant presque l'ensemble des besoins➢ Utilisation de nombreuses briques à assembler➢ Interface (GUI et/ou API) pas toujours cohérentes

● Problématique des données



OSGeo – vers une maturation de l'offre● Création de l'Open Source Geospatial Foundation

➢ Promotion des logiciels de qualité

➢ Favoriser les synergies

➢ Contribue à la maturation de solutions SIG libres intégrées



Segmentation de l’offre libre

● Pas d’éditeurs ou solution globale

● Offre bâtie par assemblage de composants

● L’offre peut être segmentée comme suit:➢ Les bibliothèques logicielles (Libraries)➢ Les bases de données spatiales➢ Web-SIG

✔ Les moteurs cartographiques (serveurs)✔ Les applications (clients)

➢ SIG Desktop➢ Les données libres



Atouts des Logiciels Libres● Transparence (code source, orientation des dev., ...)

● Autonomie➢ Autonomie interne (transfert de compétences)➢ Indépendance du prestataire

● Qualité du code (effet de communauté)

● Interopérabilité (respect des normes)

● Un coût total de possession (TCO) inférieur aux logiciels propriétaires pour des performances et une évolutivité souvent meilleures



Panorama des principaux logiciels



Panorama des composants logiciels libres

● Les bibliothèques (librairies)● Base de données Spatiales● Les moteurs cartographiques

➢ Applications Web➢ SIG Desktop

● Fonctionnalités 3D● Mobilité



Les bibliothèques (Librairies)● Les bibliothèques logicielles à assembler sont nombreuses dans

l’utilisation des SIG libres

● Bibliothèques importantes en Géomatique : ➢ OGR : pour la manipulation des formats vectoriels➢ GDAL : pour la manipulation des formats raster➢ PROJ4 : conversions de systèmes de coordonnées, datum,

projections ➢ Geos : fonctions topologiques (MapServer et PostGIS)➢ GeoTools : librairie Java généraliste➢ Etc.

● Librairies non directement liées à la Géomatique➢ Représentation graphique pour la Géostatistique➢ etc.



Bases de données spatiales

● Stockage de l’information géographique et attributaire

● Traitement, analyse et outils d’administration

● Une solution majeure dans le monde du Libre PostgreSQL avec PostGIS (cartouche spatiale)

● Des développements en cours pour MySQL (MyGIS)➢ MySQL n'est cependant pas un SGBD R O



PostGIS - Fonctionnalités● PostGIS ajoute le support d'objets géographiques à la base de

données PostgreSQL

● Respect des normes de l'OGC (Open Geospatial consortium)

● Richesse des formats de sorties : AsSVG (), …



PostGIS - Fonctionnalités● Requêtes spatiales et/ou attributaires complexes● Changements de projections "à la volée"● Données 2, 3 ou 4d● Opérations "topologiques"

➢ Calculs de buffers, intersections, unions, d'enveloppes, etc.

● Richesse des connecteurs➢ Emulation ArcIMS, FME, ArcGIS, …



PgAdmin

Exemples PostGIS

MapserverJump

GRASS QGIS



Moteurs cartographiques● Moteurs cartographiques orientés Web

➢ Serveur de données spatiales➢ Distribution des fonctionnalités SIG via le protocole http

● Autres moteurs cartographiques➢ Logiciels SIG "Desktop" (Grass, Geotools, ...)➢ Développement d'applications "métier"

● Des web-services standardisés➢ Normes de l'OGC, « bas niveau »➢ WMS Web Mapping Service (Raster)➢ WFS Web Feature Service (Vecteur)



Moteurs cartographiques Web● Principaux moteurs cartographiques web:

➢ UMN Mapserver✔ le plus renommé et le plus utilisé✔ Client et serveur WMS, WFS, WCS✔ L'un des meilleurs outils de web-mapping. ✔ Web-GIS puissant en association avec PostGIS.

➢ GeoServer : serveur WFS transactionnel➢ Mapguide Open Source

✔ Nouveau logiciel libre crée par Autodesk.➢ Deegree, geotools, ...



Les applications web● Applications Web SIG

➢ Couche exploitant les moteurs cartographiques➢ Offre une interface et des fonctionnalités étendues.

● Exemples d'applications web SIG:➢ Chameleon➢ CartoWeb➢ MapLab➢ MapBender➢ MapBuilder➢ iGeoPortal



Applications « Desktop »● Jump – Open Jump

➢ SIG-desktop Java complet:➢ Administration des données➢ Analyse thématique➢ Analyse spatiale➢ Connexion PostGIS➢ Connexion WMS

● Udig (User-friendly Desktop Internet GIS) ➢ Visualisation et édition des données spatiales

sur un poste de travail➢ Technologie Java

● Et d'autres encore ... (GvSIG, OSSIM, ...)



Application Desktop● GRASS

➢ A la base spécialisée Raster



En réponse à Google Earth ...● NASA World Wind :

http://www.worldwindcentral.com/wiki/Main_page➢ L'équivalent de Google Earth en libre➢ Sous une licence libre NASA

● Terravision : http://www.tvgeo.com/index.shtml➢ Visualisateur de données 3D (VRML et GeoVRML) orienté Web

Services

● OsgPlanet : http://www.ossim.org/osgPlanet.html ➢ Interface de visualisation de données 3D➢ Orienté Web Services

http://www.worldwindcentral.com/wiki/Main_page

http://www.tvgeo.com/index.shtml

http://www.ossim.org/osgPlanet.html



D'autres composants pour la 3D● Open 3D GIS - http://www.open3dgis.org/

➢ permet d'exploiter les données sous PostGIS pour une représentation 3D dans mapServer

➢ Des réflexion en cours pour enrichir le modèle 3D de PostGIS (expl : navigation dans un bâtiment 3D)

● Virtual Terrain Project - http://www.vterrain.org/index.html➢ À la convergence de la CAO, des SIG et de la réalité virtuelle

● Open Cascade - www.opencascade.org ➢ une librairie CAO/DAO 2D et 3D

● A noter une conférence spécifique sur la thématique dans le cadre de la FOSS4G

http://www.open3dgis.org/

http://www.vterrain.org/index.html

http://www.opencascade.org/



Applications sur PDA

● Jump➢ interfaces simples de visualisation et de saisie pour tous les

PDA compatibles Java.● QGis fonctionne également sur PDA:

● Copies d'écrans réalisées sur HP Ipaq



Grass sur PDA● Grass sur Sharp Zaurus SL 5000:... et iPAQ 3870 (Linux)



● Cartoweb sur PDA➢ mode connecté

✔ sans fil, par réseau Wifi à petite distance ou par GPRS, UMTS, ou EDGE à grandes distances)

Cartoweb sur PDA



Face à cette richesse :Quel logiciel choisir ?

Comment ?



Méthodologie● Spécifications techniques et fonctionnelles générales

➢ Intégrées si possible dans le cahier des charges➢ Compétences (ou assistances) techniques nécessaires

● Analyse comparative multicritère➢ Fonctionnelle ET technique

● Prototypage➢ Lever les incertitudes sur les difficultés techniques identifiées➢ Tests de compatibilité ou de performance

● Audit du code source● Analyse globale du produit, du projet et de la communauté (critères

de choix ci-après)



Critères de choix (1/3)

● La licence logicielle➢ Les critères de choix de la licence logicielle ont été détaillés dans

le ‘Guide des choix et d’usage des Logiciels Libres pour les administrations’ disponible à l’adresse : http://www.logiciels-libres.gouv.fr. Ce rapport fait ressortir les critères de :✔ fréquence d’utilisation de la licence,✔ propriétarisation du logiciel,✔ compatibilité des composants.

➢ Les licences GNU GPL ou CECILL sont clairement mises en avant par le rapport de l'ADAE.

#Segmentation%20de%20l'offre%20Web-SIG

#Segmentation%20de%20l'offre%20Web-SIG



Critères de choix (2/3)● La documentation du projet

➢ Accès facile à la documentation ?➢ Est-elle de qualité ?➢ Existe-t-il différents tutoriaux pour chaque type d’utilisateurs

(utilisateur, administrateur ou développeur) ?➢ Les tutoriaux permettent-ils une prise en main rapide du logiciel ?



Critères de choix (3/3)

● Taille et activité de la communauté de développeurs● Taille et activité de la communauté d’utilisateurs● Transparence et la gouvernance de l’équipe de

développement● Respect des normes et standards● Gestion de la qualité● Critères techniques, performances● Architecture de la solution et modularité du code



Focus sur les API DHTML - AJAX

Etat de l'art



Contexte

● OSGeo : mutualisation

● Etude interne en vue d'une refonte de l'API DHTML-AJAX de CartoWeb



Objet de l'étude

● Analyser et comparer les solutions DHTML/AJAX existantes

● Classer ces solutions suivant des critères précis● Intégrer AJAX dans Cartoweb



Définitions

● DHTML : Dynamic HTML➢ Ensemble de techniques (Javascript, CSS, ...) pour contrôler le

comportement de la page Web● AJAX: Asynchronous Javascript And XML

➢ Permet un accès asynchrone au serveur➢ Se base principalement sur un objet XmlHttpRequest

● DOM: Document Object Model➢ Modèle objet représentant un document (HTML, XML) et

permettant d'accéder et de modifier ses propriétés (texte, position, couleurs, visibilité, etc.)



AJAX

● Avantages:➢ Interaction plus grande des pages Web sans avoir à recharger

la page (arbre dynamique, validation de formulaires, etc.)➢ Formalisation de la technique

● Inconvénients:➢ Problèmes potentiels avec le bouton précédent du navigateur➢ Dépendant de la vitesse du réseau➢ Nécessité d'activer Javascript



Ajax dans les applications SIG

● Meilleure performance:➢ Moins de données échangées entre le client et le serveur➢ Rechargement moins fréquent des pages

● Interaction plus grande: richesse des fonctionnalités➢ navigation plus fluide (déplacement continu, mosaïque)➢ infobulles dynamiques➢ contrôle de nombreuses couches



Exemple DHTML: la numérisation

● Numérisation d'objets ponctuels, linéaires, surfaciques● Beaucoup de solutions basées sur Walter Zorn Graphics

(http://walterzorn.com)● Se limite à des objets simples

http://walterzorn.com/



Critères de choix

● Réutilisation des éléments de code● Faible dépendance entre l'API et l'application

cartographique➢ Interactions possibles entre différentes API

● Respects des standards, des normes● Qualité du code et de la documentation● Activité de la communauté



Applications utilisant DHTML/AJAX● AppForMap (http://www.mapuse.net/software/appformap/)● CartoWebCartoWeb (http://www.cartoweb.org)● Community MapBuilderCommunity MapBuilder (http://docs.codehaus.org/display/MAP/Home)● CWC2 Javascript API (http://chameleon.maptools.org/)● dBox (http://maps.dnr.state.mn.us/tools/dbox/)● FIST (http://datashare.gis.unbc.ca/fist/)● Ka-MapKa-Map (http://ka-map.maptools.org/)● MapBender (http://www.mapbender.org/)● MapGuide OpenSourceMapGuide OpenSource (https://mapguide.osgeo.org/)● OpenStreetMap (http://www.openstreetmap.org/)● ...

http://www.mapuse.net/software/appformap/

http://www.cartoweb.org/

http://docs.codehaus.org/display/MAP/Home

http://chameleon.maptools.org/

http://maps.dnr.state.mn.us/tools/dbox/

http://datashare.gis.unbc.ca/fist/

http://ka-map.maptools.org/

http://www.mapbender.org/

https://mapguide.osgeo.org/

http://www.openstreetmap.org/



API DHTML/AJAX: Community MapBuilder



● Forces➢ Implémentations des normes OGC (WMS, WFS-T, WMC)➢ Architecture très soignée➢ Pas de cadres (frames, iframe)

● Faiblesses➢ Manque d'ergonomie➢ Utilisation intensive de XML et XSL: lourdeur des échanges

API DHTML/AJAX: Community MapBuilder



API DHTML/AJAX: Ka-Map



API DHTML/AJAX: Ka-Map

API Javascript pour développer des interfaces cartographiques

● Forces➢ Bonne architecture objet (MVC, observeurs)➢ Bonne documentation➢ API DHTML supportant plusieurs navigateurs➢ Modules DHTML, XmlHttpRequest, mosaïques,

éléments déroulants.● Faiblesses

➢ Fonctionnalités basiques



API DHTML/AJAX: MapGuide OpenSource



API DHTML/AJAX: MapGuide OpenSource

● Forces➢ Nombreux modules: numérisation, mosaïque, menus

contextuels, légendes, requêtes, échelle, etc.➢ Outils d'administration (MapGuide Studio)

● Faiblesses➢ Peu de documentation➢ Certaines parties du code peu lisible (générées par PHP,

mélangées avec des templates)➢ Très intégré à l'application



Comparaison des solutions

MapBuilder(commercial)

FIST OpenStreetMap

OOnon-OO

Decoupled components

Coupled components

Interesting,reusable

arch/ideas

MapGuideOS

MapBender,CartoWeb3ka-Map,CWC2

AppForMap dBox

CommunityMapBuilder

Libusage

Inline logic

Advancedfeatures

Basicfeatures

Interesting,reusable

components

CommunityMapBuilder

MapBenderAppForMap

ka-Map

CWC2JS API

dBox

CartoWeb3MapGuide

OS

Features / library usage OO / Decoupling



Résultats

● Aucune solution n'est utilisable en l'état pour une intégration sans effort

● Les solutions respectant les normes (MapBuilder) sont lourdes

● Le découplage est encore une utopie dans ces environnements de développement



Présentation de Cartoweb



Présentation de Cartoweb

● Application de cartographie Internet basée sur MapServer

● Framework de création d'applications cartographiques client-serveur

● Architecture modulaire: notion de projets et de plugins ● Utilisation de templates permettant de créer l'interface

de son choix● Utilisation d'AJAX



Architecture de Cartoweb

Client Web

cartoclient cartoserver

HTTP

Plugin 1

Plugin 2

Plugin n

Plugin 1

Plugin 2

Plugin n

SOAP



Mise en oeuvre AJAX dans Cartoweb

● Points positifs: ➢ Respect d'une architecture orientée-objet (!)➢ Respect du cadre de développement Cartoweb➢ Les plugins ne supportant pas AJAX restent en mode

synchrone➢ Correspondance entre plugin cartoclient et partie Javascript

● Points négatifs:➢ Pas de solutions prête à l'emploi➢ Ajouts à du code existant: difficulté de maintenance



Conclusion

● AJAX: Technologie ancienne formalisée récemment (draft W3C)

● Normalisation bénéfique dans les domaines du Web● Apport indéniable pour l'ergonomie et la performance

des applications cartographiques



Conclusion● Une richesse des solutions de Logiciels Libres pour la Géomatique● Des passerelles entre les différents projets de plus en plus nombreuses

(OSGeo)● Emergence de solutions globales basées sur un ensemble de logiciels

libres● La popularité du libre ne doit pas faire oublier les bases même de son

efficacité : contributions et mutualisation● Limiter les effets de bords :

➢ Projets non libres basés sur des briques logicielles libres➢ Dispersions des efforts dans de trop nombreux projets

● Pour des SIG totalement libres, besoin d'accès à des données libres



Pour en savoir plus - FOSS4G 2006● LA conférence mondiale des utilisateurs de logiciels libres

dédiés à la Géomatique➢ Dans la lignée des Mapserver User Meeting➢ 4éme édition➢ Une première en Europe

● 800 experts internationaux réunis● Du 12 au 15 septembre 2006● Campus de l’EPFL à Lausanne - CH● Site Internet : http://www.foss4g2006.org ● Plus d’information : [email protected]

http://www.foss4g2006.org/

mailto:[email protected]



FOSS4G-2006 Lausanne 12-15 septembre 06

Logiciels Libres – Toulouse – juin 2006


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Questions - Réponses



UMN Mapserver

● Mapserver➢ environnement de développement libre pour la création de

Web-SIG

● API disponible pour de nombreux langages➢ PHP, Python, java, C#, Perl, …

● Mapserver est multi-plateformes➢ Linux, Unix, Windows et MacOS X



Mapserver - Fonctionnalités Projection à la volée Symbologies et classifications très complètes Moteur d’étiquetage des objets Zoom sémantique Les données sources tuilées, Connecteurs PostgreSQL/PostGIS, ESRI ArcSDE, Oracle Spatial Supporte plus de 20 formats de données raster et de 10 formats de

données vectorielles Légende, barre d'échelle, vignette de localisation



Mapguide Open Source Produit offert en Libre par Autodesk à l'OSGeo



DeeGree● DeeGree

➢ solution modulaire pour la mise en place d’infrastructures de traitement de données spatiales basée sur les normes de l’OGC.

● Implémente plusieurs normes OGC:➢ Web Map Service (WMS)➢ Web Feature Services (WFS)➢ Web Coverage service (WCS)➢ Web Catatalog Service (WCAS)➢ Web Gazeeter Service (WFS-G)➢ Web Terrain Service (WTS)➢ Web Coordinate Transformation Service (WCTS)



Geoserver● Geoserver

➢ implémentation JAVA (J2EE) totalement transactionnelle de la norme WFS

➢ sous licence GPL

● Geoserver➢ Aspire à devenir « l’Apache » du serveur de données

géographiques vectorielles

● http://geoserver.sourceforge.net/



Chameleon● Chameleon (http://chameleon.maptools.org/)

➢ Application utilisant le moteur Mapserver ➢ Mise en place des applications Webmapping.

● Composé de plusieurs widget (composants d’interface utilisateur), remplissant chacun une fonctionnalité SIG particulière.➢ Import / Export des données➢ Interface Web pour l’ajout de Web Services➢ Interface de navigation en DHTML➢ …



Chameleon 2 - Exemple

Portail développé en 6 jours pour DM Solutions à la suite du Tsunami, en janvier 2005.http://www.dmsolutions.ca/solutions/tsunami.html



CartoWeb 3● CartoWeb

➢ Environnement pour le développement d'applications de Web-SIG évolué

➢ application client-serveur conçue pour ajouter la dimension cartographique à des applications web.

● Web Services SOAP haut niveau complétant les services OGC➢ mutualisation des données ET ➢ mutualisation des fonctionnalités applicatives.

● Grande modularité➢ fonctionnelle / projet / présentation



Exemple

Plan de Ville de Lausanne



Application de gestion des alertes en cas de crise (risques majeurs). Recherche et sélection de personnes à alerter par diffusion automatisée de messages multimédias.

Exemple CartoWeb



Exemple CartoWeb

EPFL, navigation sur le campus : plan.epfl.ch

Documents

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