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DESCRIPTION
La popularité croissante des données d’élévation et leurs utilisations dans plusieurs domaines montrent l’importance d’une bonne connaissance de la topographie du relief canadien. Les applications nombreuses le démontrent aussi, que ce soit pour trouver l’emplacement optimal pour des installations de radiocommunications, pour créer des paysages virtuels ou encore pour déterminer les zones d'un bassin hydrographique propices aux inondations. En fait, les besoins ne cessent de grandir et de se spécialiser et les technologies d’acquisition pour ce type de données sont de plus en plus nombreuses, performantes et accessibles. Les données numériques d’élévation nationales sont déjà disponibles sans frais sur le portail GéoBase (www.geobase.ca), elles présentent cependant certaines lacunes et restrictions qui limitent leur exploitation (ex : format restreint, résolution fixe, découpage fixe, système de coordonnées unique et manque de cohérence avec l’hydrographie). C’est pour remédier à ces problèmes et plusieurs autres que le projet Stratégie d’altimétrie nationale a été initié par le Centre d’information topographique. Ce projet vise la définition et l’implantation d’un nouvel environnement pour recevoir, stocker, corriger et mieux servir les données d’élévation afin de faciliter leur utilisation pour la prise de décision. Ce nouvel environnement flexible utilisera des capacités technologiques modernes permettant de traiter des données de différentes provenances et de propriétés variées (type, format, résolution, système de coordonnées, découpage…). Grâce à ce projet, les utilisateurs auront accès à une suite de produits et de services personnalisés qui permettront d’obtenir la connaissance du relief canadien nécessaire à leurs activités. Le contexte global et les grandes étapes du projet seront tout d’abord exposés. Par la suite, l’architecture du système ainsi les technologies utilisées dans l’implantation de ce dernier seront expliqués. Finalement, des exemples de produits et de services issus des données d’élévation seront présentés pour démontrer le potentiel de la solution proposée.
Citation preview
Stratégie d’altimétrie nationale :
vers un environnement ouvertPrésenté par David Bélanger
Co-auteurs: Alexandre Beaulieu, Yves Belzile et Nouri SaboConférence Géomatique 2011
Plan de la présentation
Situation actuelle (DNEC)
La stratégie d’altimétrie nationale
Le nouvel environnement suggéré
Prototypage Conclusion
Image générée à partir du DNEC 1/50 000 et d’une image SPOT provenant de www.geobase.ca
Situation actuelle (DNEC) Disponible gratuitement sur Découpage SNRC Coordonnées géographiques Datum horizontal - NAD 1983 Datum vertical - CVGD 1928 Format similaire au USGS DTED Provenance provinciales et
fédérales
À l'échelle de 1/250 000 Couverture complète 3" x 3" (93 m x 65-35 m)
À l'échelle de 1/50 000 Couverture presque complétée 0,75" x 0,75" (23 m x 16-11
m)
Contraignant et plusieurs incohérences
Nombre de fichiers livrés par catégorie à partir du portail GéoBase 2010-2011
Stratégie d’altimétrie nationale
But: Répondre aux besoins en données d’élévation de nos utilisateurs principaux, en fournissant des données d’élévation personnalisées, ainsi que des produits et services sur le relief du Canada.
Moyens d’y parvenir: Projets pilotes avec utilisateurs (comprendre les exigences du
système) Création d’une communauté des utilisateurs (déterminer besoins) Amélioration des données d'élévation existantes (couverture et
qualité) Création d’un nouvel environnement ouvert pour
emmagasiner, gérer les élévations canadiennes et générer des produits rencontrant les besoins.
Le nouvel environnement suggéré
Controlqualité
Amélioration
Appextrant
BD Grille
Système grille géospatiale
Métadonnées
Appintrant
Flexibilité au niveau: Du découpage, De la résolution, Du format, De la projection, etc…
Suite de produits et services personnalisés
Produits et services
WMS maps
MNE
Carte ombrée
Carte de relief colorée
WPS (ex. Élev Min., Max)
Carte Aspect
Carte de pentes
Support à la décision
Inondations
Hydroliennes
Énergie solaire
Télécommunications
Géologie
Sources de données
DNEC
LIDAR
TanDEM-X
SRTM
Courbes de niveau
BDGestion
type point type raster
BDDistribution
type raster
Capacité de gérer les données régulières et irrégulières (toutes nos données). Particulièrement efficace pour les données de type nuages de points.
Capacité de gérer les données régulières et de produire une panoplie de produit dérivées sous plusieurs formes (résolution, format, taille, ...).
- Lidar et nuages de points;- ICESat, ASDB, Points géodésique;- Données Grilles variées;- Système optimisé pour la gestion et l’édition des données;- Très grande capacité;
Système grille géospatiale
- Données Raster (DEM);- Vues standards;-Système optimisé création de produits, de services et diffusion;- Très grande capacité;-Compatible avec le WEB;
BD Grille
BDGestion
BDDistribution
CQ
Données:DNECSRTMICESatASDB
Données provLidar
Métadonnées
Amélioration
Appintrant
Appextrant
CQ
Produits & Services
Fonctionnement envisagé pour la (les) BD
Prototypage (2 technologies)
Type Point: GeoHashTree dans Posgresql
Type raster: PostGIS Raster
BDGestion
type point type raster
BDDistribution
type raster
Prototypage: GeoHashTreeIntroduction à Geohash
Permet d’encoder une coordonnée Lat/Long en une chaîne de caractères ex. 45.4, -73.5=> f25dr ;
C‘est une structure hiérarchique de données spatiales qui divise l’espace en cadrans (une forme de QuadTree)
Permet de stocker un point sous la forme d’un attribut de type chaîne de caractères dans une BD.
L’attribut est aussi un index spatial (pas nécessaire d’indexer spatialement les points dans une BD).
Plus les préfixes des codes Geohash se ressemblent plus ils sont proches spatialement.
La précision est arbitraire (possibilité de stocker des données à n’importe quelle résolution)
ex. 6gkzwgjzn820 pour -25.382708, -49.265506 et 6gkzwgjz pour -25.383, -49.266)
Requiert plus d’espace qu’un raster mais plus adapté pour les nuages de points (Point cloud)
Source image : Herman Varma, Canadian Hydrographic Services, Oceans & Fisheries
Prototypage: GeoHashTreeStructure dans PostGresql et optimisation
f2j2prt49pjz 251
f2j2prt190mu 251
f2j2prt031tc 251
f2j2prmp14tz 250
f2j2prmjc5vu 250
f2j2prmh9jjc 250
f2j2prm53njy 250
f2j8025pr1p2 255
f2j8025np4pm 255
f2j8025hz5r7 255
f2j80255xhx2 255
f2j80254rjxm 255
f2j80251pnz6 255
f2j
2prt 8025
49pjz
2prm
031tc p14tz … 53njy pr1p2 … 1pnz6…
251 251 250 250 255 255
•Plusieurs Geohash partagent les mêmes préfixes
•Des Geohash proches spatialement peuvent avoir les mêmes attributs
•On est passé de 82 Mb à 7 Mb et d’autres améliorations sont possibles !
Prototypage: PostGIS Raster Un nouveau type raster dans PostGIS semblable au type geometry
pour les données vectorielles Sera intégré au cœur de PostGIS dans le prochain release 2.0 Permet de partager le même environnement que les données
vectorielles. Les découpages (Extents) sont gérés avec les données Une table = Une couverture matricielle (semblable à une classe de
vecteur) Une ligne = Une tuile ou un objet matriciel Permet de gérer des vues généralisées (overviews)
Cou
ches
gé
néré
esO
verv
iew
s
Res DNEC 250K
DNEC 50K
6 arc sec
0.75 arc sec
1.5 arc sec
3 arc sec
Prototypage: PostGIS Raster
Permet d’effectuer des analyses de données en combinant des données vectorielles et matricielles dans une simple requête SQL.
Donnée Élévationmoyenne
Min Max TempsRéponse
6 arc sec 311 254 349 2 sec
3 arc sec 311 259 350 9 sec
1.5 arc sec 311 260 349 30 sec
0.75 arc sec 311 259 349 1min 39 sec
Ex.SELECT sum(ST_Area((gv).geom) * (gv).val) / sum(ST_Area((gv).geom)) AS average, min((gv).val), max((gv).val) FROM (SELECT ST_Intersection(rast, (SELECT ST_Buffer(ST_GeometryFromText('POINT(-72.5 45.2)',4269),0.009))) AS gv FROM dnec50k_mod WHERE ST_Intersects(rast_envelope,(SELECT ST_Buffer(ST_GeometryFromText('POINT(-72.5 45.2)',4269),0.009))) )
Les vues généralisées permettent d’effectuer des calculs plus rapidement avec une perte de précision.
-72.5, 45.2
Trouver moyenne d’élévation, élévation min et élévation max dans la zone tampon de 1km d’une position.
6 arc sec
0.75 arc sec
1.5 arc sec
3 arc sec
Prototypage: PostGIS Raster
Permet de créer des MNE personnalisés avec GDAL (flexibilité au niveau de la projection, résolution, découpage, format)
GDAL + requête attributive (en param) = Mosaïque a la volée
GDAL + requête spatiale (en param) = Mosaïque a la volée
Ex.gdal_translate avec le paramètre where="filename LIKE '031h%' "
Ex.gdal_rasterize avec le paramètre where="ST_Intersects (ST_Envelope(dnec50k_mod.rast),(SELECT geom FROM ges_decoupage_rhn_2 WHERE dataset_name='02OF000'))"
Mosaique de 16 * SNRC 50k
21 sec
18 sec
Prototypage: PostGIS Raster
Permet de créer des produits dérivés des MNE avec GDALDEM (carte de pente, aspect, carte ombré, carte ombré colorée )
Ex:
gdaldem.exe" color-relief (2 sec)
gdaldem.exe" hillshade (2 sec)
relief en couleur et relief ombragé combinés (5 sec)
gdaldem.exe" slope (2 sec)
gdaldem.exe" aspect (2 sec)
Prototypage: PostGIS Raster
Relief en couleur et reliefs ombragé combinés par bassin versant avec RHN
0.75 arc sec
Relief en couleur et relief ombragé combinés par province
Temps de traitement : 24 secondes
Temps de traitement 6 min 14 sec
GDALDEM autres exemples
6 arc sec
Conclusion
Les données d’élévation sont les données les plus populaires de l’infrastructure canadienne de données géospatiales
Les technologies d’acquisition pour ce type de données sont de plus en plus nombreuses, performantes et accessibles.
Afin de mieux répondre aux besoins qui évoluent en données d’élévation, le projet devra concentrer ses efforts sur 3 facettes La création d’un système flexible pour recevoir, gérer et corriger des
données hétérogènes (comprenant le LIDAR) La création d’un système permettant de créer des produits
personnalisés et des services variés. La correction des données existantes.
Le développement du projet se fera par itérations où les éléments à développer et la priorité seront déterminés par la communauté d’usagers pour maximiser les retombées après chacune des itérations.
Questions ?
Prototypage: GeoHashTreeIntroduction à Geohash
-Subdivision itérative de l’espace et allocation des bits-Le Geohash est un encodage entrelaçant les bits (1 pour le cadran supérieur et 0 cadran inférieur)-Les bits sont transformés en décimales, puis en caractères
1101
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1
-90
90
180
0
0-180
Exemple d’un Geohash:45.4, -73.5=> 011100001000101011001011145.4, -73.5=> 14-2-5-12-2345.4, -73.5=> f25dr
0101
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0 1
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1
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