Le document présente un cours sur les systèmes d'information à référence spatiale (SIG), abordant leur utilité, les différentes composantes, et des domaines d'application variés comme le géomarketing et la gestion des ressources. Il discute également de l'historique des SIG, de leur évolution technologique et des relations avec d'autres disciplines. Les étudiants sont initiés à l'analyse spatiale, au traitement des informations géographiques et aux bases de données géographiques.

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

7. Introduction
Exemple de carte scannée
7

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

67. Solution Webmapping
AlovMap
CartoWeb
Google Map
MapGuide
67

68. Conclusion
68

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