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Systèmes d’Information
 à Référence Spatiale


              Dorra BEN AYED & Sami MEZGHANI
Objectif du cours

 Se familiariser avec la notion des SIG en
 connaissant leur utilités.

Permet d’initier les étudiants :
   à l'analyse spatiale

   au traitement de l’information géographique

   et à la modélisation des bases de données
   géographiques

   Mise en place de solutions SIG

                          2
Plan du cours du systèmes
  d’information à référence Spatiale


Chapitre 1:Introduction et présentation
générale
Chapitre 2: L’information Géographique
Chapitre 3: Les fonctionnalités du système
d’information Spatiale (les 5A)
Chapitre 4: Acquisition des données
Geographiques
Chapitre 5: Format d’échange et Normalisation
Chapitre 6: GML
Chapitre 7: Oracle spatiale
Chapitre 8: Géomarketing

                     3
TP SIG



Mini projet basé sur Google map ou
Microsoft Bing

Étude des solutions Open source Sig
Web
Chapitre 1

      Introduction
et Présentation Générale
Sommaire

Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques questions et concepts
Quelques logiciels


                    6
Introduction




Exemple de carte scannée
            7
Introduction

• Quel est l'état des routes sur une commune?
• Quelles sont les parcelles concernées par une
inondation éventuelle?
• Quelles sont les zones sensibles de glissement de
terrain?
• Quel est le chemin le plus rapide pour aller de la
caserne des pompiers à l'incendie?
• Que se passe-t-il si une substance toxique se
déverse à tel endroit?
• Où implanter des postes de surveillance d'incendie
de forêt?
• Trouver les zones favorables à la culture du riz?
• Comment évolue la déforestation en Amazonie?
•Où implanter les antennes pour une meilleure
couverture dans le cas de la téléphonie mobile?

                          8
Sommaire

Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques concepts
Quelques logiciels


                    9
Définitions (1)
        Qu’est-ce qu’un Système d’information à
        référence spatiale ?
[Collet 92] « Le système d’information à référence
  spatiale est un environnement conçu pour l’analyse
  et la modélisation de la distribution spatiale de
  phénomènes. Il se compose d’une base de données
  géographique (BDG), d’une boite à outils contenant
  des procédures d’analyse, de gestion, de saisie et de
  représentation, ainsi que d’une interface utilisateur »
[LAURINI 93] « Le système d’information à
  référence spatiale est un système de gestion de
  base de données pour la saisie, le stockage,
  l’extraction, l’interrogation, l’analyse et l’affichage
                            10
  de données localisées »
                             10
Définitions (2)

    Qu’est-ce qu’un Système
    d’information à référence spatiale ?
C’est un système informatique permettant:

1. l’acquisition
2. la gestion              des données
                               données
                           géographiques
                           géographiques
3. l’analyse               numérisées
                           numérisées
4. la visualisation

   Pour étudier les phénomènes se produisant
 sur la terre

                      11
Définitions (3)

     Récapitulons
   Un Système d‘Information à Référence
         Spatiale (SIRS) ou encore
   Un Système d‘Information Géographique
                    (SIG)

permet de gérer en effet:
    des données alpha-numériques
   spatialement localisées,

    ainsi que les données graphiques
   permettant d'afficher ou d'imprimer plans
   et cartes.
                    12
Définitions (4)

Qu’est ce qu’une BD Géographique?
 Les bases de données géographiques (BDG)
 remplacent les cartes papiers pour la première
 fonctionnalité de stockage d'informations
 géographiques.

 Elles remplissent aussi la fonctionnalité de
 supporter le raisonnement puisqu'elle permet le
 traitement de l'information géographique.




                       13
Sommaire


Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques concepts
Quelques logiciels

                   14
Appellations: SIRS – SIG – SIT- SIL

Qu’est-ce qu’un SIRS ?
                               Système d’IInformation
                               Système d’nformation
           ou
                                à Référence Spatiale
                                 à Référence Spatiale
Qu’est-ce qu’un SIG ?

           ou encore          Système d’IInformation
                              Système d’nformation
Qu’est-ce qu’un SIT ?             Géographique
                                 Géographique

                             Système d’IInformationdu
                             Système d’nformation du
           ou encore                Territoire
                                   Territoire
Qu’est-ce qu’un SIL ?

                              Système d’IInformation
                              Système d’nformation
                                    Localisée
                                   Localisée
                        15
Sommaire


Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques concepts
Quelques logiciels


                   16
Intérêt pour les SIG (1)

L’euphorie des Sig
Une demande sociale accrue, des champs
d’application qui se multiplient (Géo localisation
GSM)
Un marché en croissance
   3,63 milliards de dollars en 2006
   + 15% de croissance annuelle
Une invasion des SIG dans les parcours
universitaires de géographes.




                         17
Intérêt pour les SIG (2)


Dans plusieurs activités de sa vie quotidienne,
l’homme a besoin de savoir :

  des informations sur le paysage, les objets qui
  l’entourent, leurs formes, leurs dimensions

  et aussi les localiser dans l’espace et évaluer les
  distances les séparant.

Au fait, l’homme a besoin de traiter l’information
géographique dans beaucoup de domaines.


                       18
Intérêt pour les SIG (3)
         Domaines d’utilisation des SIG
  Les utilisations des SIG sont multiples. A l’origine ils
  ont plutôt concerné le milieu de la recherche dans le
  domaine de la géologie et de l’environnement.

  Aujourd’hui, sous l’impulsion de produits plus simples
  à utiliser, les utilisations se sont démocratisées, et
  concernent des domaines aussi différents que :
les études marketing (géomarketing)
     •   l’optimisation des forces commerciales
     •   l’optimisation des techniciens mobiles
     •   la défense
     •   l’agriculture
     •   les pompiers
     •   la police
     •   les SAMU etc.
                               19
Intérêt pour les SIG (4)

Secteurs d’application des SIG
 Gouvernements (agriculture, environnement,
 municipalités, ressources naturelles, santé,
 transport)
 Industrie (forestière, minière, transport)
 Militaire
 Milieu des affaires (assurances, …)
 Académique (universités, écoles …)

 Toute entité du monde réel étant
 obligatoirement située quelque part
                        20
Intérêt pour les SIG (5)

Domaines d’application des SIG
 Gestion des installation et des réseaux (STEG,
 SONEDE, etc…)
 Télécommunications: planification cellulaire,
 localiser les abonnés dans le réseau fixe
 Etudes urbaines: localisation, planification des
 transports, sélection de sites, sélection
 d’itinéraires, etc.
 Santé: épidémiologie, répartition des services de
 santé, etc.
 Environnement: suivi des changements
 climatiques, biologiques, morphologiques, etc.


                        21
Intérêt pour les SIG (6)

Domaines d’application des SIG
 Gérer l’aménagement du territoire et l'urbanisme
 la définition des objectifs d’aménagement
 régionaux et étudier les besoins en logements,
 équipemens et transports dans les quartiers.

 Améliorer la prévention des risques naturels
 SIG permet de prévenir les risques naturels tels
 que les inondations, les feux de forêts, la
 pollution.



                        22
Intérêt pour les SIG (7)

Domaines d’application des SIG

 Analyser les contraintes naturelles
 SIG permet de réaliser les études préliminaires
 d’infrastructures routières en analysant et
 représentant les contraintes naturelles

 Gérer l'infrastructure routière et les ouvrages d’art

 Analyser l’habitat et les constructions publiques

 Le domaine d’application des SIG est presque infini !

                         23
Intérêt pour les SIG (8)

Quelques applications :Planification cellulaire
Simulation d’un modèle de propagation pour prédire la couverture
radioélectrique dans un environnement cellulaire

   Calcul de la puissance reçu en chaque point de l’espace
 géographique en se basant sur un modèle de propagation.




                                24
Intérêt pour les SIG (9)
     GEO-CODING
        GEOCODAGE   Recherche d’adresse




            25
Intérêt pour les SIG (10)
                    Calcul d’itinéraire




 Trajet à distance minimale : distance = 67994 mètres Temps estimé = 67 minutes
Tunis -> Ariana -> Cébalet Ben Ammar -> Utique -> El Azib -> Menzel Jemil ->
Zarzouna -> Bizerte

 Trajet à minimum de temps : distance = 76161 mètres Temps estimé = 55 minutes
Tunis -> Ariana -> El Alia -> Zarzouna -> Bizerte



                                      26
Intérêt pour les SIG (11)
         Contrôle et gestion de flotte
  Connaître à tout moment la position d’un ou plusieurs
véhicules et l’historique de leur itinéraire.
Combinaison de la technologie GPS et des communications
mobiles (GSM par exemple).




                                27
Sommaire


Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques concepts
Quelques logiciels

                   28
Historique (1)

     Les SIG avant le développement
            de l’informatique
Londres 1854 : état des lieux
  Épidémie de choléra à Soho
  Contamination de l’eau potable à
  l’origine de l’épidémie
  Zone touchée compte une douzaine de
  pompe.




                       29
Historique (2)

La réponse SIG du Dr John Snow
Dr John Snow trace l’emplacement des pompes
et l’habitat des victimes
La pompe contaminée est repérée.




                  Cartographie
                  De l’épidémie
                  Source :Snow, J. On the
                  Mode of Communication of
                  Cholera, 2nd Edition, 1855.


                     30
Historique (3)

L’évolution et la diffusion des SIG dans la
science et l’aménagement du territoire


               est en liaison avec


  Les développements de la technologie
informatique,
  la conscience des pbs d’environnement
  Les nouvelles approches scientifiques
pluridisciplinaires.
                      31
Historique (4)

          Le SIG dans la
      révolution informatique
Tomlinson (1933-?), le père du SIG moderne
1960 : premier essai Traitement géographique
des données pour l’installation de plantations
forestières en Afrique de l’Est




                     32
Historique (5)

      1963 Système d’information
       géographique du Canada
Le Système d'information géographique du
Canada (SIGC), établi en 1963 par l'agence de
remise en valeur et d'aménagement des terres
agricoles est le premier SIG opérationnel de
gestion des ressources terrestres.

Nb : le Canada reste un pays en pointe pour les
SIG voir par exemple l’Atlas en ligne du Canada
(http://atlas.gc.ca/site/francais/index.html )



                       33
Historique (6)

              A partir de 1970
La diffusion du SIG
   Dans les années 70’ : SIG institutionnels (lourds)
  alors que la télédétection s’ouvre au domaine civil
  Ex : 1969 Développement du SIG à Paris. L’Atelier
  parisien d’urbanisme (APUR) met en place une
  banque de données urbaines sur Paris à partir
  d’informations administratives référencées à l’îlot.
  Dans les années 80 (fin): le développement de
  l’ordinateur individuel permet la démocratisation et
  la diffusion des SIG


                         34
Historique (7)

 Aujourd’hui, nous assistons à la démocratisation de
l'usage des informations géographiques:
   cartographie sur Internet,
   calcul d'itinéraires,
  utilisation de solutions embarquées liées au GPS


      • Système de positionnement par satellite.
      • Mis en place par le département de la défense américain,
      il est constitué de 24 satellites, qui émettent constamment
      les signaux nécessaires au positionnement.
      • Utilisé grâce à des cartes sur les portables pour savoir
      où sont les camions de livraison par exp. On peut traduire
      l'acronyme par « Géolocalisation Par Satellite ».

                                  35
Sommaire


Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques concepts
Quelques logiciels

                   36
Les composants du SIG


Un SIG est constitué de 5 composants
majeurs :


 1. Les logiciels
 2. Les données
 3. Les matériels
 4. Les savoir-faire
 5. Les utilisateurs
                  37
Les Composants du SIG:
           1. Les logiciels (1)

Ils assurent les 5 fonctions suivantes
(parfois regroupées sous le terme des ‘5A’):

                                   Affichage
  Acquisition


                    Analyse

                      +
                      =
 Archivage




                                    Abstraction

                       38
Les Composants du SIG:
      1. Les logiciels (2)
SIG: Fonctions Acquisition


       intégration et échange de données.
                     (Import-Export)
         levers topographiques et récupérer
      l'information existante, alimenter le
      système en données, Import de BD
        Télédétection
        Scanérisation et Vectorisation.




                 39
Les Composants du SIG:
            1. Les logiciels (3)

      SIG: Fonctions Archivage
Gestion des données géographiques à travers:

  Stockage et structuration de données sous
forme numérique.

  Permettre une mise à jour périodique.

  Permettre une consultation une interrogation
facile des données.




                       40
Les Composants du SIG:
                   1. Les logiciels (3)

       SIG: Fonctions (Abstraction)

Perception du
monde réel suivant
des couches
d’information.




  Abstraction
Les Composants du SIG:
                            1. Les logiciels (4)
              SIG: Fonctions (Affichage)
                                Représentation et mise en forme,
                                notamment sous forme cartographique avec
                                la notion d’ergonomie et de convivialité.
                                Restitution graphique.
                                Changement d’échelle de visualisation.
                                Zoom…
                                 Représentation 3D




Les données descriptives     Deux objets géométriques
 associées à ces objets             sélectionnés
Les Composants du SIG:
                1. Les logiciels (5)

SIG: Fonctions (Analyse)
            Fonction d’analyse spatiale permettant de:
               réaliser des requêtes sémantiques (sur les attributs
               des objets).
               Réaliser des requêtes géométriques ou spatiales.
    +          Création de cartes thématiques (appréhension
               visuelle du terrain et du problème traité)
    =          création de zones tampon ou de proximité,
               correspondant à la distance par rapport à des objets
               graphique de type linéaire ou surfacique.
               Croisement des couches d’informations différentiels.
               requête de type spatiale ou attributaire, ou conjointe
               (quels sont les parcelles présentant une aptitude au
               développement d'une culture X, qui sont situées à moins de
               Y kilomètres d'une ressource en eau, et qui possèdent un
               ensoleillement supérieur à Z heures par jour en moyenne).
                             43
Les Composants du SIG:
                        1. Les logiciels (6)
       SIG: Fonctions (Analyse) exemple1:
      Définition de zones tampons buffer
L’analyse de proximité
     •Combien existe-t-il de maisons dans une zone de 100 mètres de part et
     d’autre de cette autoroute ?
     •Quel est le nombre total de client dans un rayon de 10 km autour de ce
     magasin ?
Pour répondre à ces questions, les SIG disposent d’algorithmes de calcul appelés
" buffering " afin de déterminer les relations de proximité entre les objets.




    Comment savoir
     les parcelles
    Dans une zone de
      100 m de la
         route?                                        Création d’un
                                                        tampan puis
                                                           calcul
                                                       d’inclusion?

                                       44
Les Composants du SIG:
           1. Les logiciels (7)

SIG: Fonctions (Analyse)
 Analyses de type buffer (corridor)




 ex: Quel est le nombre d’habitations situées dans un
 rayon de 1km autour d’une industrie chimique allant
 être implantée.




                      45
Les Composants du SIG:
                     1. Les logiciels (8)

SIG: Fonctions (Analyse)

   Opérateurs spatiaux
      topologiques
 ex:
 - Quel sont tous les terrains, et
   le nom de leurs propriétaires,
   bordant le Lac de Tunis?
 - Quelles est le nombre de
   route situées dans la région
   de l’Ariana ainsi que la
   longueur totale et l’âge
   moyen du réseau?


                                46
Les Composants du SIG:
                        1. Les logiciels (9)

SIG: Fonctions (Analyse)

Analyses de réseau                       Hôpital
(ex: chemin optimal)


 ex:
 - Quel est le chemin le
   plus rapide pour se
   rendre de l’hôpital au
   lieu de l’accident?

                                  Accident




                             47
Les Composants du SIG:
              2. Les données


Les données sont certainement les composantes
les plus importantes des SIG.

Les données géographiques peuvent être, soit
importées à partir de fichier, soit saisies par un
opérateur.




                        48
Les Composants du SIG:
             3. Les matériels

Actuellement, le traitement des données à l'aide
des logiciels ne peut se faire sans un ordinateur.

En outre, pour faciliter la diffusion des résultats
produits par un SIG, on utilise de plus en plus
des systèmes client-serveur en intranet, extranet
et même en Internet.




                        49
Les Composants du SIG:
             4. Les savoir-faire

Tous les éléments décrits précédemment ne peuvent
prendre vie sans une connaissance technique de ces
derniers.

Un SIG fait appel à divers savoir-faire et donc divers
métiers qui peuvent être effectués par une ou plusieurs
personnes.

On retiendra notamment la nécessité d'avoir des
compétences :

   en géodésie (connaissance des concepts de système de
   référence et de système de projection),
   en analyse des données, des processus et de modélisation
   (analyse Merise (informatique), Unified Modeling Language par
   exemple), des méthodes spécifiques tel que Geo-UML,
   MurMur, CONGOO, …
   en traitement statistique, en cartographique et traitement
   graphique.
                             50
Les Composants du SIG:
          5.Les utilisateurs


Tous les utilisateurs de SIG ne sont pas
forcément des spécialistes,

un SIG propose une série de boîte à outils que
l’utilisateur assemble pour réaliser son projet.

N’importe qui peut, un jour ou l’autre, être
amené à utiliser un SIG.
une bonne connaissance des données manipulées
et de la nature des traitements effectués par les
logiciels permet seule d'interpréter
convenablement la qualité des résultats obtenus.
      on ne prétend pas géomaticien :
                        51
Sommaire

Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques questions et concepts
Quelques logiciels

                 52
Relation avec les autres
               Technologies (1)

Géomatique, cartomatique et systèmes
d'information géographiques

 Le terme géomatique est un terme qui englobe:

 • la cartomatique (a pour principal objectif la
   production de cartes à l'aide de ressources
   informatiques),

 • les systèmes d'information géographique (à
   référence spatiale)

 • et les systèmes de traitement d'images
   (télédétection).

                          53
Relation avec les autres
          Technologies (2)



"la géomatique est la discipline qui a
 pour objet la gestion des données à
 référence spatiale;
 Elle réfère aux sciences et aux
 technologies reliées :
      à l'acquisition,
      au stockage,
      au traitement,
      à l'interprétation
      et à la diffusion des données spatiales
par des moyens informatiques".
D'après la définition officielle du Gouvernement
 du Québec (1993):
                        54
Relation avec les autres
   Technologies (3)




      Sciences de
      l’Information
     Géographiques




           55
Sommaire


Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques questions et concepts
Quelques logiciels

                   56
Question fondamentale


L’espace géographique est infiniment
complexe et les systèmes d’information
géographiques sont finis.

Il faut donc décider :
   Ce qui sera représenté
   Comment cela sera représenté




                  57
Qu’est-ce que la géographie ?


La géographie est une science qui étudie la
localisation et la distribution des
phénomènes naturels et anthropiques se
produisant à la surface de la terre et qui
cherche à les expliquer.

Elle a pour objet d’étude l’espace
géographique. (Marceau 2004)



                    58
Particularités de l’espace
            géographique ?


Système continu, horizontalement et
verticalement.

Peut être subdivisé en un nombre illimité de
régions.

Dynamique; il change continuellement dans le
temps.

Trop vaste pour être appréhendé dans sa totalité.




                      59
Sommaire


Introduction
Définitions
Appellations
Intérêt et domaines d’applications
Historique
Les différents composants
Relations avec les autres technologies
Quelques questions et concepts
Quelques logiciels

                   60
Quelques logiciels SIG (1)


Logiciels libres

Logiciels gratuits

Logiciels commerciaux

Solution Webmapping




              61
Quelques logiciels SIG (2)


Logiciels libres

  GeoTools, LandSerf
  Toolkit SIG libre développé en Java

  GRASS GIS
  Logiciel de SIG libre, aussi connu pour avoir été le plus gros
  projet géomatique OpenSource. Il regroupe des fonctionnalités
  de traitement et d'analyse d'images de télédétection ainsi que
  des fonctionnalités à base topologique.

  MapServer
  Logiciel libre de publication de carte sur Internet. Il peut être
  utilisé pour réaliser des applications Web, mais également pour
  publier des services Web.
                               62
Quelques logiciels SIG (3)


Logiciels libres (suite)
   QGis
Logiciel de cartographie. Il est disponible sous Linux (KDE),
Mac OS X, ou Windows. Il permet la visualisation "à la
volée" des couches de données ainsi que leur modification.
Il permet notamment l'élaboration de fichiers destinés à
être publiés sur MapServer. Il présente une ergonomie qui
le rend très simple à utiliser

   PostGIS
Extension pour la base de données PostgreSQL, qui permet
de faire des requêtes spatiales

   uDig, gvSIG
SIGs libres développés en Java pour Linux et Windows

                            63
Quelques logiciels SIG (4)


Logiciels libres (suite)
   JUMP

Application Java permettant l'exploitation des
fichiers de données GML conformes aux
recommandations de l'Open Geospatial
Consortium

   OpenJUMP
Application Java open source et gratuite




                           64
Quelques logiciels SIG (5)


Logiciels Gratuits

   DIVA-GIS
Offre des outils d’analyse statistiques et géo spatiale pour
la caractérisation des attributs numériques de la bases de
données associée aux objets.

   AutoDEM
Logiciel de SIG permettant d'extraire des informations sur
des cartes topographiques numérisées. En particulier, il
offre des outils pour créer des modèles numériques de
terrains (MNT) à partir de courbes de niveaux. Il supporte
de nombreux formats pour chaque type de couche (images,
MNT, courbes de niveaux, toponymes).

                             65
Quelques logiciels SIG (6)

Logiciels Commerciaux
   ArcGIS
(ArcInfo, ArcView,...) de chez ESRI

   AutoCAD Map
3D, Civil 3D de chez AutoDesk
   Gamme Bentley
   GeoMap GIS
GeoMap GIS Métiers s'appuyant sur l'environnement Autodesk
(AutoCAD, Autodesk Map, Autodesk MapGuide, ...)

   GeoConcept
   Géomédia
   Manifold
Logiciel novateur (serveur, géocodage, 3D, script .net, sgbd)

   MapInfo
Distribué en France par Acxiom
                                66
Solution Webmapping

AlovMap

CartoWeb

Google Map

MapGuide




                 67
Conclusion




    68
Conclusion

Le SIG gère l’information géographique

 Un SIG est la technologie qui rassemble tous les
 éléments du puzzle pour décrire le territoire. Il est une
 mémoire du territoire mais aussi un puissant outil
 d’analyse et de simulation.

 Un SIG est un ensemble de principes, de méthodes,
 d’instruments et de données, utilisé pour saisir,
 conserver, transformer, analyser, modéliser, simuler
 et cartographier les phénomènes et les processus
 distribués dans l’espace géographique.

 Un SIG gère les informations en couche thématique et
 permet la consultation, les croisements, les
 superpositions et leur présentation en cartes et en
 plans
                          69
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Sig chap-1-2010 2011

  • 1. Systèmes d’Information à Référence Spatiale Dorra BEN AYED & Sami MEZGHANI
  • 2. Objectif du cours Se familiariser avec la notion des SIG en connaissant leur utilités. Permet d’initier les étudiants : à l'analyse spatiale au traitement de l’information géographique et à la modélisation des bases de données géographiques Mise en place de solutions SIG 2
  • 3. Plan du cours du systèmes d’information à référence Spatiale Chapitre 1:Introduction et présentation générale Chapitre 2: L’information Géographique Chapitre 3: Les fonctionnalités du système d’information Spatiale (les 5A) Chapitre 4: Acquisition des données Geographiques Chapitre 5: Format d’échange et Normalisation Chapitre 6: GML Chapitre 7: Oracle spatiale Chapitre 8: Géomarketing 3
  • 4. TP SIG Mini projet basé sur Google map ou Microsoft Bing Étude des solutions Open source Sig Web
  • 5. Chapitre 1 Introduction et Présentation Générale
  • 6. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques questions et concepts Quelques logiciels 6
  • 8. Introduction • Quel est l'état des routes sur une commune? • Quelles sont les parcelles concernées par une inondation éventuelle? • Quelles sont les zones sensibles de glissement de terrain? • Quel est le chemin le plus rapide pour aller de la caserne des pompiers à l'incendie? • Que se passe-t-il si une substance toxique se déverse à tel endroit? • Où implanter des postes de surveillance d'incendie de forêt? • Trouver les zones favorables à la culture du riz? • Comment évolue la déforestation en Amazonie? •Où implanter les antennes pour une meilleure couverture dans le cas de la téléphonie mobile? 8
  • 9. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques concepts Quelques logiciels 9
  • 10. Définitions (1) Qu’est-ce qu’un Système d’information à référence spatiale ? [Collet 92] « Le système d’information à référence spatiale est un environnement conçu pour l’analyse et la modélisation de la distribution spatiale de phénomènes. Il se compose d’une base de données géographique (BDG), d’une boite à outils contenant des procédures d’analyse, de gestion, de saisie et de représentation, ainsi que d’une interface utilisateur » [LAURINI 93] « Le système d’information à référence spatiale est un système de gestion de base de données pour la saisie, le stockage, l’extraction, l’interrogation, l’analyse et l’affichage 10 de données localisées » 10
  • 11. Définitions (2) Qu’est-ce qu’un Système d’information à référence spatiale ? C’est un système informatique permettant: 1. l’acquisition 2. la gestion des données données géographiques géographiques 3. l’analyse numérisées numérisées 4. la visualisation Pour étudier les phénomènes se produisant sur la terre 11
  • 12. Définitions (3) Récapitulons Un Système d‘Information à Référence Spatiale (SIRS) ou encore Un Système d‘Information Géographique (SIG) permet de gérer en effet: des données alpha-numériques spatialement localisées, ainsi que les données graphiques permettant d'afficher ou d'imprimer plans et cartes. 12
  • 13. Définitions (4) Qu’est ce qu’une BD Géographique? Les bases de données géographiques (BDG) remplacent les cartes papiers pour la première fonctionnalité de stockage d'informations géographiques. Elles remplissent aussi la fonctionnalité de supporter le raisonnement puisqu'elle permet le traitement de l'information géographique. 13
  • 14. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques concepts Quelques logiciels 14
  • 15. Appellations: SIRS – SIG – SIT- SIL Qu’est-ce qu’un SIRS ? Système d’IInformation Système d’nformation ou à Référence Spatiale à Référence Spatiale Qu’est-ce qu’un SIG ? ou encore Système d’IInformation Système d’nformation Qu’est-ce qu’un SIT ? Géographique Géographique Système d’IInformationdu Système d’nformation du ou encore Territoire Territoire Qu’est-ce qu’un SIL ? Système d’IInformation Système d’nformation Localisée Localisée 15
  • 16. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques concepts Quelques logiciels 16
  • 17. Intérêt pour les SIG (1) L’euphorie des Sig Une demande sociale accrue, des champs d’application qui se multiplient (Géo localisation GSM) Un marché en croissance 3,63 milliards de dollars en 2006 + 15% de croissance annuelle Une invasion des SIG dans les parcours universitaires de géographes. 17
  • 18. Intérêt pour les SIG (2) Dans plusieurs activités de sa vie quotidienne, l’homme a besoin de savoir : des informations sur le paysage, les objets qui l’entourent, leurs formes, leurs dimensions et aussi les localiser dans l’espace et évaluer les distances les séparant. Au fait, l’homme a besoin de traiter l’information géographique dans beaucoup de domaines. 18
  • 19. Intérêt pour les SIG (3) Domaines d’utilisation des SIG Les utilisations des SIG sont multiples. A l’origine ils ont plutôt concerné le milieu de la recherche dans le domaine de la géologie et de l’environnement. Aujourd’hui, sous l’impulsion de produits plus simples à utiliser, les utilisations se sont démocratisées, et concernent des domaines aussi différents que : les études marketing (géomarketing) • l’optimisation des forces commerciales • l’optimisation des techniciens mobiles • la défense • l’agriculture • les pompiers • la police • les SAMU etc. 19
  • 20. Intérêt pour les SIG (4) Secteurs d’application des SIG Gouvernements (agriculture, environnement, municipalités, ressources naturelles, santé, transport) Industrie (forestière, minière, transport) Militaire Milieu des affaires (assurances, …) Académique (universités, écoles …) Toute entité du monde réel étant obligatoirement située quelque part 20
  • 21. Intérêt pour les SIG (5) Domaines d’application des SIG Gestion des installation et des réseaux (STEG, SONEDE, etc…) Télécommunications: planification cellulaire, localiser les abonnés dans le réseau fixe Etudes urbaines: localisation, planification des transports, sélection de sites, sélection d’itinéraires, etc. Santé: épidémiologie, répartition des services de santé, etc. Environnement: suivi des changements climatiques, biologiques, morphologiques, etc. 21
  • 22. Intérêt pour les SIG (6) Domaines d’application des SIG Gérer l’aménagement du territoire et l'urbanisme la définition des objectifs d’aménagement régionaux et étudier les besoins en logements, équipemens et transports dans les quartiers. Améliorer la prévention des risques naturels SIG permet de prévenir les risques naturels tels que les inondations, les feux de forêts, la pollution. 22
  • 23. Intérêt pour les SIG (7) Domaines d’application des SIG Analyser les contraintes naturelles SIG permet de réaliser les études préliminaires d’infrastructures routières en analysant et représentant les contraintes naturelles Gérer l'infrastructure routière et les ouvrages d’art Analyser l’habitat et les constructions publiques Le domaine d’application des SIG est presque infini ! 23
  • 24. Intérêt pour les SIG (8) Quelques applications :Planification cellulaire Simulation d’un modèle de propagation pour prédire la couverture radioélectrique dans un environnement cellulaire Calcul de la puissance reçu en chaque point de l’espace géographique en se basant sur un modèle de propagation. 24
  • 25. Intérêt pour les SIG (9) GEO-CODING GEOCODAGE Recherche d’adresse 25
  • 26. Intérêt pour les SIG (10) Calcul d’itinéraire Trajet à distance minimale : distance = 67994 mètres Temps estimé = 67 minutes Tunis -> Ariana -> Cébalet Ben Ammar -> Utique -> El Azib -> Menzel Jemil -> Zarzouna -> Bizerte Trajet à minimum de temps : distance = 76161 mètres Temps estimé = 55 minutes Tunis -> Ariana -> El Alia -> Zarzouna -> Bizerte 26
  • 27. Intérêt pour les SIG (11) Contrôle et gestion de flotte Connaître à tout moment la position d’un ou plusieurs véhicules et l’historique de leur itinéraire. Combinaison de la technologie GPS et des communications mobiles (GSM par exemple). 27
  • 28. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques concepts Quelques logiciels 28
  • 29. Historique (1) Les SIG avant le développement de l’informatique Londres 1854 : état des lieux Épidémie de choléra à Soho Contamination de l’eau potable à l’origine de l’épidémie Zone touchée compte une douzaine de pompe. 29
  • 30. Historique (2) La réponse SIG du Dr John Snow Dr John Snow trace l’emplacement des pompes et l’habitat des victimes La pompe contaminée est repérée. Cartographie De l’épidémie Source :Snow, J. On the Mode of Communication of Cholera, 2nd Edition, 1855. 30
  • 31. Historique (3) L’évolution et la diffusion des SIG dans la science et l’aménagement du territoire est en liaison avec Les développements de la technologie informatique, la conscience des pbs d’environnement Les nouvelles approches scientifiques pluridisciplinaires. 31
  • 32. Historique (4) Le SIG dans la révolution informatique Tomlinson (1933-?), le père du SIG moderne 1960 : premier essai Traitement géographique des données pour l’installation de plantations forestières en Afrique de l’Est 32
  • 33. Historique (5) 1963 Système d’information géographique du Canada Le Système d'information géographique du Canada (SIGC), établi en 1963 par l'agence de remise en valeur et d'aménagement des terres agricoles est le premier SIG opérationnel de gestion des ressources terrestres. Nb : le Canada reste un pays en pointe pour les SIG voir par exemple l’Atlas en ligne du Canada (http://atlas.gc.ca/site/francais/index.html ) 33
  • 34. Historique (6) A partir de 1970 La diffusion du SIG Dans les années 70’ : SIG institutionnels (lourds) alors que la télédétection s’ouvre au domaine civil Ex : 1969 Développement du SIG à Paris. L’Atelier parisien d’urbanisme (APUR) met en place une banque de données urbaines sur Paris à partir d’informations administratives référencées à l’îlot. Dans les années 80 (fin): le développement de l’ordinateur individuel permet la démocratisation et la diffusion des SIG 34
  • 35. Historique (7) Aujourd’hui, nous assistons à la démocratisation de l'usage des informations géographiques: cartographie sur Internet, calcul d'itinéraires, utilisation de solutions embarquées liées au GPS • Système de positionnement par satellite. • Mis en place par le département de la défense américain, il est constitué de 24 satellites, qui émettent constamment les signaux nécessaires au positionnement. • Utilisé grâce à des cartes sur les portables pour savoir où sont les camions de livraison par exp. On peut traduire l'acronyme par « Géolocalisation Par Satellite ». 35
  • 36. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques concepts Quelques logiciels 36
  • 37. Les composants du SIG Un SIG est constitué de 5 composants majeurs : 1. Les logiciels 2. Les données 3. Les matériels 4. Les savoir-faire 5. Les utilisateurs 37
  • 38. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (1) Ils assurent les 5 fonctions suivantes (parfois regroupées sous le terme des ‘5A’): Affichage Acquisition Analyse + = Archivage Abstraction 38
  • 39. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (2) SIG: Fonctions Acquisition intégration et échange de données. (Import-Export) levers topographiques et récupérer l'information existante, alimenter le système en données, Import de BD Télédétection Scanérisation et Vectorisation. 39
  • 40. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (3) SIG: Fonctions Archivage Gestion des données géographiques à travers: Stockage et structuration de données sous forme numérique. Permettre une mise à jour périodique. Permettre une consultation une interrogation facile des données. 40
  • 41. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (3) SIG: Fonctions (Abstraction) Perception du monde réel suivant des couches d’information. Abstraction
  • 42. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (4) SIG: Fonctions (Affichage) Représentation et mise en forme, notamment sous forme cartographique avec la notion d’ergonomie et de convivialité. Restitution graphique. Changement d’échelle de visualisation. Zoom… Représentation 3D Les données descriptives Deux objets géométriques associées à ces objets sélectionnés
  • 43. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (5) SIG: Fonctions (Analyse) Fonction d’analyse spatiale permettant de: réaliser des requêtes sémantiques (sur les attributs des objets). Réaliser des requêtes géométriques ou spatiales. + Création de cartes thématiques (appréhension visuelle du terrain et du problème traité) = création de zones tampon ou de proximité, correspondant à la distance par rapport à des objets graphique de type linéaire ou surfacique. Croisement des couches d’informations différentiels. requête de type spatiale ou attributaire, ou conjointe (quels sont les parcelles présentant une aptitude au développement d'une culture X, qui sont situées à moins de Y kilomètres d'une ressource en eau, et qui possèdent un ensoleillement supérieur à Z heures par jour en moyenne). 43
  • 44. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (6) SIG: Fonctions (Analyse) exemple1: Définition de zones tampons buffer L’analyse de proximité •Combien existe-t-il de maisons dans une zone de 100 mètres de part et d’autre de cette autoroute ? •Quel est le nombre total de client dans un rayon de 10 km autour de ce magasin ? Pour répondre à ces questions, les SIG disposent d’algorithmes de calcul appelés " buffering " afin de déterminer les relations de proximité entre les objets. Comment savoir les parcelles Dans une zone de 100 m de la route? Création d’un tampan puis calcul d’inclusion? 44
  • 45. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (7) SIG: Fonctions (Analyse) Analyses de type buffer (corridor) ex: Quel est le nombre d’habitations situées dans un rayon de 1km autour d’une industrie chimique allant être implantée. 45
  • 46. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (8) SIG: Fonctions (Analyse) Opérateurs spatiaux topologiques ex: - Quel sont tous les terrains, et le nom de leurs propriétaires, bordant le Lac de Tunis? - Quelles est le nombre de route situées dans la région de l’Ariana ainsi que la longueur totale et l’âge moyen du réseau? 46
  • 47. Les Composants du SIG: 1. Les logiciels (9) SIG: Fonctions (Analyse) Analyses de réseau Hôpital (ex: chemin optimal) ex: - Quel est le chemin le plus rapide pour se rendre de l’hôpital au lieu de l’accident? Accident 47
  • 48. Les Composants du SIG: 2. Les données Les données sont certainement les composantes les plus importantes des SIG. Les données géographiques peuvent être, soit importées à partir de fichier, soit saisies par un opérateur. 48
  • 49. Les Composants du SIG: 3. Les matériels Actuellement, le traitement des données à l'aide des logiciels ne peut se faire sans un ordinateur. En outre, pour faciliter la diffusion des résultats produits par un SIG, on utilise de plus en plus des systèmes client-serveur en intranet, extranet et même en Internet. 49
  • 50. Les Composants du SIG: 4. Les savoir-faire Tous les éléments décrits précédemment ne peuvent prendre vie sans une connaissance technique de ces derniers. Un SIG fait appel à divers savoir-faire et donc divers métiers qui peuvent être effectués par une ou plusieurs personnes. On retiendra notamment la nécessité d'avoir des compétences : en géodésie (connaissance des concepts de système de référence et de système de projection), en analyse des données, des processus et de modélisation (analyse Merise (informatique), Unified Modeling Language par exemple), des méthodes spécifiques tel que Geo-UML, MurMur, CONGOO, … en traitement statistique, en cartographique et traitement graphique. 50
  • 51. Les Composants du SIG: 5.Les utilisateurs Tous les utilisateurs de SIG ne sont pas forcément des spécialistes, un SIG propose une série de boîte à outils que l’utilisateur assemble pour réaliser son projet. N’importe qui peut, un jour ou l’autre, être amené à utiliser un SIG. une bonne connaissance des données manipulées et de la nature des traitements effectués par les logiciels permet seule d'interpréter convenablement la qualité des résultats obtenus. on ne prétend pas géomaticien : 51
  • 52. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques questions et concepts Quelques logiciels 52
  • 53. Relation avec les autres Technologies (1) Géomatique, cartomatique et systèmes d'information géographiques Le terme géomatique est un terme qui englobe: • la cartomatique (a pour principal objectif la production de cartes à l'aide de ressources informatiques), • les systèmes d'information géographique (à référence spatiale) • et les systèmes de traitement d'images (télédétection). 53
  • 54. Relation avec les autres Technologies (2) "la géomatique est la discipline qui a pour objet la gestion des données à référence spatiale; Elle réfère aux sciences et aux technologies reliées : à l'acquisition, au stockage, au traitement, à l'interprétation et à la diffusion des données spatiales par des moyens informatiques". D'après la définition officielle du Gouvernement du Québec (1993): 54
  • 55. Relation avec les autres Technologies (3) Sciences de l’Information Géographiques 55
  • 56. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques questions et concepts Quelques logiciels 56
  • 57. Question fondamentale L’espace géographique est infiniment complexe et les systèmes d’information géographiques sont finis. Il faut donc décider : Ce qui sera représenté Comment cela sera représenté 57
  • 58. Qu’est-ce que la géographie ? La géographie est une science qui étudie la localisation et la distribution des phénomènes naturels et anthropiques se produisant à la surface de la terre et qui cherche à les expliquer. Elle a pour objet d’étude l’espace géographique. (Marceau 2004) 58
  • 59. Particularités de l’espace géographique ? Système continu, horizontalement et verticalement. Peut être subdivisé en un nombre illimité de régions. Dynamique; il change continuellement dans le temps. Trop vaste pour être appréhendé dans sa totalité. 59
  • 60. Sommaire Introduction Définitions Appellations Intérêt et domaines d’applications Historique Les différents composants Relations avec les autres technologies Quelques questions et concepts Quelques logiciels 60
  • 61. Quelques logiciels SIG (1) Logiciels libres Logiciels gratuits Logiciels commerciaux Solution Webmapping 61
  • 62. Quelques logiciels SIG (2) Logiciels libres GeoTools, LandSerf Toolkit SIG libre développé en Java GRASS GIS Logiciel de SIG libre, aussi connu pour avoir été le plus gros projet géomatique OpenSource. Il regroupe des fonctionnalités de traitement et d'analyse d'images de télédétection ainsi que des fonctionnalités à base topologique. MapServer Logiciel libre de publication de carte sur Internet. Il peut être utilisé pour réaliser des applications Web, mais également pour publier des services Web. 62
  • 63. Quelques logiciels SIG (3) Logiciels libres (suite) QGis Logiciel de cartographie. Il est disponible sous Linux (KDE), Mac OS X, ou Windows. Il permet la visualisation "à la volée" des couches de données ainsi que leur modification. Il permet notamment l'élaboration de fichiers destinés à être publiés sur MapServer. Il présente une ergonomie qui le rend très simple à utiliser PostGIS Extension pour la base de données PostgreSQL, qui permet de faire des requêtes spatiales uDig, gvSIG SIGs libres développés en Java pour Linux et Windows 63
  • 64. Quelques logiciels SIG (4) Logiciels libres (suite) JUMP Application Java permettant l'exploitation des fichiers de données GML conformes aux recommandations de l'Open Geospatial Consortium OpenJUMP Application Java open source et gratuite 64
  • 65. Quelques logiciels SIG (5) Logiciels Gratuits DIVA-GIS Offre des outils d’analyse statistiques et géo spatiale pour la caractérisation des attributs numériques de la bases de données associée aux objets. AutoDEM Logiciel de SIG permettant d'extraire des informations sur des cartes topographiques numérisées. En particulier, il offre des outils pour créer des modèles numériques de terrains (MNT) à partir de courbes de niveaux. Il supporte de nombreux formats pour chaque type de couche (images, MNT, courbes de niveaux, toponymes). 65
  • 66. Quelques logiciels SIG (6) Logiciels Commerciaux ArcGIS (ArcInfo, ArcView,...) de chez ESRI AutoCAD Map 3D, Civil 3D de chez AutoDesk Gamme Bentley GeoMap GIS GeoMap GIS Métiers s'appuyant sur l'environnement Autodesk (AutoCAD, Autodesk Map, Autodesk MapGuide, ...) GeoConcept Géomédia Manifold Logiciel novateur (serveur, géocodage, 3D, script .net, sgbd) MapInfo Distribué en France par Acxiom 66
  • 69. Conclusion Le SIG gère l’information géographique Un SIG est la technologie qui rassemble tous les éléments du puzzle pour décrire le territoire. Il est une mémoire du territoire mais aussi un puissant outil d’analyse et de simulation. Un SIG est un ensemble de principes, de méthodes, d’instruments et de données, utilisé pour saisir, conserver, transformer, analyser, modéliser, simuler et cartographier les phénomènes et les processus distribués dans l’espace géographique. Un SIG gère les informations en couche thématique et permet la consultation, les croisements, les superpositions et leur présentation en cartes et en plans 69
  • 70. Merci de votre attention