Enguerran Grandchamp
Septembre 2020
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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
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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
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I
Google-Earth / googlemap◦ Cartes en ligne
Geoportail
Mappy : calcul d’itinéraire
Outils de navigation
Cartes nomades (waze, …)
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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, …
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I
Recherche de marchés
Localisation d’un site d’implantation
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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,
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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
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I
Géographique (G)◦ Information de positionnement géographique
Représenter et manipuler des données Géo-référencées
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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)
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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)
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I
Informatique Statistique Géostatistiques Géographie Télédétection Modélisation Réseau Web Base de données Etc.
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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
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I
Modélisation du monde réel à différentes échelles de temps et d’espace
14
15
La réalité
Modèle vectoriel
Modèle Raster
III
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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
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Table attributaire◦ sémantique
Géométrie◦ information spatiale
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ESRI◦ Shapefile .shp
◦ le plus courant
MapInfo (TAB/MID/MIF)
Geography Markup Language (GML)◦ Google earth
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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
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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
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Carte de surface : altitude
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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
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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
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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
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Raster◦ Gros volume de données
◦ Peu précis
◦ Faible résolution spatiale
Vecteur◦ Coûteux en calcul
◦ Structure complexe
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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.
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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.
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Economie : finances publiques, commerce, etc.
Entreprise : secteurs d’activités, développement, etc.
Emploi
Population : recensement, etc.
Infrastructures : transports, etc.
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Institut Français de l’Environnement◦ Air
◦ Sol
◦ Eau
◦ Corine Landcover
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Trait de côte
Température de l’eau
Epaves
Etc…
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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
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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
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Filtres (TP2 : analyse de données)◦ Filtrage à l’importation des données
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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)
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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Conserve les surfaces
Ecrase les formes
Ellipses indicatrices de Tissot
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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
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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)
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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
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Cône tangent à uncercle ou sécant endeux cercles.
Projection de Lambert (conforme)
Projection d’Albers
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France Lambert93
La surface du globe est projeté sur un cônetangent à un parallèle
Compatible WGS84 (GPS)
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Plan tangent en un point ou sécant en un cercle
Surtout utilisé pour focaliser sur une région
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Mollweide projection
Projection elliptique Pseudocylindrique
Projection elliptique Homosoline
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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
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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/