Organisé en deux parties, ce cours présente les bases théoriques et pratiques des systèmes d’information géographique. - Il propose une introduction aux systèmes d’information géographique qui ne requiert pas de connaissances préalables en informatique - Il donne la possibilité d’acquérir rapidement les notions de base qui vous permettent de créer des bases de données spatiales et de fabriquer des cartes géographiques - Il s’agit d’un cours pratique qui repose sur l’utilisation de logiciels libres, notamment QGIS En somme, si vos études ou votre profession comprennent des activités liées à la gestion de territoires, à l’analyse d’objets distribués dans l’espace géographique (aménagement du territoire, biologie, santé publique, écologie, énergie, etc.), ce cours est fait pour vous! En suivant cette première partie du cours, vous explorerez les principes de base de la numérisation du territoire et du stockage des géodonnées. Vous apprendrez notamment à : - Caractériser des objets et/ou phénomènes spatiaux (modélisation du territoire) du point de vue de leur positionnement dans l’espace (systèmes de coordonnées et projections, relations spatiales) et en fonction de leur nature intrinsèque (mode objet ou vecteur vs. mode image ou raster), - Utiliser les diverses méthodes d’acquisition de données (mesure directe, géoréférencement d’images, digitalisation, source de données existantes, etc.) - Utiliser les divers modes de stockage des géodonnées – Fichiers simples et/ou bases de données relationnelles - Utiliser des outils de modélisation des données pour décrire et implémenter une base de données - Créer des requêtes dans le langage d’interrogation et de manipulation des données La seconde partie du cours portera sur les méthodes d'analyse spatiale et les techniques de représentation des géo-données. Vous apprendrez notamment à: - Analyser les propriétés spatiales de variables discrètes, par exemple en quantifiant l’autocorrélation spatiale - Travailler avec les variables continues (échantillonnage, construction de courbes d’isovaleurs, méthodes d’interpolation) - Utiliser les modèles numériques d'altitude et leurs dérivées (pente, orientation, etc.) - Utiliser les techniques de superposition de géodonnées et d'interaction entre elles - Produire des documents cartographiques selon les règles de la sémiologie graphique - Explorer d’autres formes de représentation spatiale (cartographie interactive sur internet, représentations 3D, etc.) La page https://www.facebook.com/moocsig fournit un forum interactif pour les participants à ce cours.
Sources de géodonnées
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En provenance du cours de École Polytechnique Fédérale de Lausanne
Systèmes d’Information Géographique - Partie 1
100 notes
À partir de la leçon
Numérisation - Automatisation de la saisie et utilisation de géodonnées existantes
Suite de la thématique abordée en semaine 2, avec la vectorisation automatique et un inventaire, non exhaustif, de quelques sources de données importantes. La semaine comprend également la présentation d’un cas d’étude portant sur un projet de biodiversité Sénégal-Mauritanie, et se termine par un premier test de connaissances.
Rencontrer les enseignants
Stéphane Joost
Laboratoire de systèmes d'information géographique
Marc Soutter
Laboratoire de Systèmes d'Information Géographique
Fernand Koffi KouaméProfesseur
Centre Universitaire de Recherche et d'Application en Télédétection (CURAT) - Université Félix HOUPHOUET-BOIGNY d'Abidjan-Cocody (Côte d'Ivoire)
Amadou Sall
Département de Géomatique - Centre de Suivi Ecologique (CSE), Sénégal
[MUSIQUE] [MUSIQUE]
[MUSIQUE] [MUSIQUE]
Nous avons vu lors des deux précédentes
leçons que la vectorisation des données représente un travail assez considérable,
assez fastidieux, et que l'automatisation de ce processus, ne permet
que d'économiser très partiellement, l'effort qui doit être consenti.
Il est de ce fait, assez important, lorsque des données ont été digitalisées
et saisies, de les mettre à disposition du plus grand nombre d'utilisateurs possible.
C'est pour cette raison que la plupart des organisations internationales,
la plupart des pays mettent de plus en plus à disposition des jeux de données,
souvent assez élaborés,
notamment dans le cadre d'infrastructures de géodonnées nationales.
La présente leçon va donc porter sur ces sources de géodonnées,
et leur consultation et intégration dans des projets SIG.
Les objectifs de cette leçon consistent à vous proposer une petite visite guidée
des principaux domaines dans lesquels on trouve des jeux de données sur Internet,
de sorte que, au terme de la leçon, vous soyez en mesure d'une part
d'aller rechercher ces jeux de données même si, entre temps,
les adresses Web auront pu changé, donc d'aller rechercher ces jeux de données,
mais également de les intégrer à un projet SIG, dans le logiciel QGIS.
Les sources de données comprennent deux types de données que nous aborderons
successivement.
Tout d'abord, les données disponibles sur des géoserveurs et puis les
données disponibles en téléchargement, parmi lesquelles nous distinguerons
les données de modèles numériques d'altitude, d'imagerie satellitaire,
les données de géographie physique et les données de géographie humaine.
[MUSIQUE] Les données
disponibles sur géoserveurs sont donc des géodonnées accessibles par internet,
dans une architecture client-serveur.
Le client est en général un navigateur Web et le serveur une machine distante,
qui abrite un logiciel, logiciel qui est capable d'écouter le traffic sur
le réseau internet et de répondre à des requêtes.
Les requêtes sont envoyées par le navigateur sous forme de chaînes http,
et le géoserveur est un logiciel capable de renvoyer des géodonnées,
soit sous forme vectorielle, soit sous forme d'images, en réponse à ces requêtes.
Le transfert d'images de raster, qui représente des gros volumes de données,
par internet, représente un obstacle,
d'où le recours à la décomposition en tuiles de ces images.
Le principe de cette décomposition repose sur la définition d'un certain nombre de
niveaux de zoom fixés, et à chaque nouveau niveau de zoom,
l'image précédente, qui est une image petite de 256 pixels de côté,
est divisée en 4, et un nouveau en 4, au niveau de zoom suivant.
Les différentes tuiles sont numérotées, mais malheureusement avec des systèmes
légèrement différents pour Google, TMS, et pour le QuadTree.
On voit que dans le cas de Google, la numérotation commence en haut,
à gauche, avec un axe y décroissant alors que dans le cas TMS,
on commence en bas, à gauche, avec un axe y croissant.
Le tuilage peut être réalisé automatiquement par les logiciels
géoserveurs, et l'utilisateur se contente de déposer l'image
complète sur le serveur.
Ou alors, ce tuilage peut être effectué manuellement,
à l'aide d'un outil gdal2tile,
qui fait partie de la boîte à outils gdal, accessible sur cet adresse internet.
Les logiciels géoserveurs fournissent leurs séries de tuiles,
sous forme de services WMS et WFS,
WMS pour Web Map Service et WFS pour Web Feature Service.
Dans le premier cas on transfère des images et dans le second cas,
des objets vectoriels.
L'accès à ces services Web, implique le recours à des requêtes http, paramétrés,
avec un certain nombre de mots-clés, en particulier le type de requête, qui,
dans le cas du WMS, peut être une requête de capacité,
qu'est-ce que le serveur est capable de renvoyer comme couches de données
notamment, de recherche d'une carte spécifique,
de recherche d'information sur les objets qui composent cette carte.
Dans le cas des serveurs WFS, on retrouve le même principe, avec toute fois des
fonctionnalités un tout petit peu différentes, notamment des requêtes qui
vont rechercher cette fois des objets, et dans certains cas, lorsque l'édition est
possible, des requêtes qui permettent de bloquer l'édition d'un objet,
et d'enregistrer une transaction, donc une modification de cet objet.
Parmi les autres paramètres, les couches à sélectionner, la zone d'intérêt, le format
des objets que l'on veut avoir en retour, soit du format image gpeg, png,
pour les cartes, soit du format GML, GeoJSON, pour les objets vectoriels.
Nous avons donc ici, un projet QGIS, qui représente la région Lausannoise,
on ajoute le navigateur qui permet d'accéder à l'arborescence des fichiers et
là on retrouve une rubrique qui inventorie les services WMS.
On crée une nouvelle connection WMS,
que l'on documente avec un nom, et avec une adresse,
qui est l'adresse http des serveurs de l'administration fédérale Suisse.
Cette connection est ajoutée à la liste des connections et lorsqu'on
la sélectionne, on envoie une requête du type getCapacities pour
récupérer la liste des couches disponibles sur ce service,
mais on voit que parmi ces couches, on a ici la couche mosaïque Landsat,
qui donne une image satellite, en faible résolution.
Parmi ces différentes couches, on voit également, ici, la couche des frontières
cantonales, des différents cantons qui composent la Suisse.
On voit dans cette liste de services disponibles,
une rubrique qui inventorie les Web Feature Services,
et l'on va ajouter également, ici, une nouvelle connection de type WFS,
qui porte sur le Canton de Neuchâtel, donc on va l'appeler Neuchâtel,
et puis on colle l'adresse à laquelle ce service est disponible.
Pareillement, un premier click va conduire à charger les couches de données
disponibles et on voit que la couche de données disponible, la seule disponible,
c'est la couche des communes du Canton de Neuchâtel.
Voilà, elle s'affiche.
On voit ensuite que par un clic droit sur cette couche de communes, on accède à ses
attributs, à sa table attributaire, et on voit bien qu'il s'agit bien d'une couche
vectorielle avec des objets dont le seul attribut disponible est l'identifiant.
Ces objets peuvent être sélectionnés, ou consultés avec
l'outil d'accès à l'information et on voit que dans les informations disponibles,
on retrouve les propriétés d'un objet vectoriel,
à savoir le périmètre et la surface, puisqu'il s'agit d'un polygone.
Les globes virtuels constituent une catégorie particulière de données
accessibles par géoserveur, avec comme principale source,
OpenStreetMap, ici pour la ville de Dakar, GoogleMaps en version carte
et image satellite, BingMaps, donc le produit équivalent à Google de Microsoft,
MapQuest, qui est une autre source de cartographie de type Map,
les cartes de Yahoo, également une image satellite, les cartes de Yandex,
de serveur Russe, et finalement les cartes fournies par ArcGIS Online.
L'intégration dans QGIS de ces différentes sources de données globes virtuels,
passent par le plugin openlayer, qui est généralement installé d'office,
on voit que on a ici, la liste, en fait, des différentes, alors,
la liste n'est pas forcément complète, mais une liste d'un certain nombre de
globes virtuels que l'on peut ajouter à la carte, ici d'abord, la carte OpenStreetMap
pour l'île de Mahé aux Seychelles, et l'image satellitaire de Bing.
Si on zoome un peu dans la région de la capitale,
Victoria, on voit les détails de ces images et de la carte.
Ce OpenStreetMap plugin est, en fait, une extension qui est,
comme je l'ai dit, installé d'office, mais qui, parfois, doit être installé à pied,
elle se trouve, comme toutes les extensions, donc dans ce menu extension.
Finalement, on trouve sur internet divers outils qui permettent de
télécharger les tuiles de ces cartes globes virtuels
et de les amalgamer en une mosaïque, pour aboutir à une image complète.
On voit ici un exemple, d'un logiciel commercial,
qui permet de récupérer, alors, à un peu près, toutes les tuiles de tous les types
de globe virtuels que j'ai évoqués tout à l'heure, avec différents niveaux de zoom,
et puis on définit une zone d'intérêt, par ses coordonnées, en latitude et longitude.
[MUSIQUE]
[MUSIQUE] Outre les globes virtuels, les données
en téléchargement portent notamment sur les modèles numériques d'altitude.
Tout d'abord, les données provenant du satellite ASTER, à 30 mètres de
résolution, qui sont accessibles notamment sur les deux sites indiqués ici.
Ces sites offrent une interface dans laquelle on peut choisir la zone
d'intérêt.
Ici, la zone du Kilimandjaro.
Et puis de récupérer ensuite les différentes,
les différentes images qui composent ce modèle numérique d'altitude.
L'autre possibilité, les données SRTM à 30 ou 90 mètres de résolution,
qui proviennent de la navette spatiale américaine.
Avec ici également une interface qui permet de sélectionner une zone d'intérêt.
Et ensuite de récupérer le modèle numérique d'altitude correspondant.
On voit que les différences de résolution se traduisent par des différences
de granularité du modèle obtenu.
Finalement, des données altimétriques qui concernent davantage la bathymétrie avec
le Marine Geoscience Data System qui offre également
une interface permettant de sélectionner une zone d'intérêt.
Et de récupérer en fait les données sous différents formats
concernant le modèle numérique d'altitude y compris le
modèle sous-marin.
[MUSIQUE] Le domaine de l'imagerie
satellitaire est un peu particulier, dans le sens où les images à haute résolution
sont généralement mises à disposition par des compagnies commerciales.
Les images disponibles et accessibles librement sont généralement de moins bonne
résolution.
De l'ordre de 10 mètres pour les images Sentinel et 30 mètres pour
les images Landsat.
Jusqu'à 15 mètres pour la bande panchromatique dans ce dernier cas.
Dans les images aisément accessibles, parmi les meilleurs sites,
le site Copernicus de l'agence spatiale américaine.
Earth Explorer du service américain de géologie
ou le Global Data Explorer du même service.
Ou encore le site Reverb de la NASA.
Dans les quatre cas, on a une interface qui permet de sélectionner une zone
d'intérêt sur une carte.
Et puis d'explorer les différents types de produits
fournis par différents satellites et différents instruments de mesure.
Pour différentes années et à différentes périodes de l'année.
Au niveau commercial, beaucoup d'images à très haute résolution,
mais qui sont vendues et souvent très cher.
Avec les satellites GeoEye qui ont des résolutions très très faibles.
34 centimètres pour la meilleure.
WorldView, les satellites Pléiades de l'Agence spatiale européenne, QuickBird,
IKONOS, etc, etc.
Alors, de nombreuses compagnies mettent à disposition ou vendent ces images.
Celle qui est mentionnée ici n'est qu'une parmi toutes ces compagnies.
Elle a l'intérêt de fournir à peu près toute
la palette des images haute résolution existantes.
[MUSIQUE] Dans
le domaine de la géographie physique, tout d'abord pour les données générales,
le site GEOS,
qui constitue un portail d'accès à un grand nombre de sources d'informations.
Puis, le site Natural Earth.
Ce site propose à la fois des données raster et des données vectorielles
pour différents thèmes qui sont en relation avec la géographie physique.
Dans le domaine météoclimatique, nous avons WorldClim qui fournit des
cartes à assez haute résolution à l'échelle mondiale.
Deux paramètres climatiques.
Les précipitations moyennes pour l'année, pour différents mois de l'année.
Les températures, etc.
HydroSHEDS, qui fournit les bassins versants et les réseaux
hydrographiques des cours d'eau pour tous les bassins versants de la planète.
Et le Global Land Ice Measurements qui fournit des informations sur tout
ce qui touche aux glaciers, comme on le voit ici,
les différents glaciers des Alpes de l'ouest de la Suisse.
Pour les sols, nous avons SoilGrids.
Et pour la couverture du sol, GlobeCover.
Et la couche Land Cover du Climate Change Initiative
qui a pris en fait la succession de GlobeCover.
Dans le domaine de l'environnement, les forêts,
avec notamment le pourcentage de couvert forestier.
Les données mises à disposition par le Programme des Nations Unies sur
l'environnement.
Les données provenant de l'Agence
américaine de protection de l'environnement.
Finalement, dans le domaine des ressources,
nous avons un portail pour la géologie.
Et ici, un site qui constitue un observatoire global de l'énergie.
[MUSIQUE]
[MUSIQUE] Dans le domaine de la géographie humaine,
nous retrouvons les données générales sur le site de Natural Earth,
avec notamment les données limites administratives.
Lieux de populations, zones urbaines, infrastructures de transports, etc.
A nouveau également, le site du Programme des Nations Unies sur l'environnement qui
contient de nombreuses données, notamment en relation
avec la population ou avec des thèmes socio-économiques.
Autre source d'informations intéressantes du point de vue de la géographie humaine,
c'est toutes les cartes fournies par la Banque mondiale.
Et finalement, le centre d'application et de données socio-économiques
DA sauf erreur à la NASA, que l'on trouve ici.
Pour des thématiques plus ciblées, nous trouvons pour la population WorldPop.
Et pour la toponymie, le site Geonames,
avec ici une sélection des toponymes du Ghana.
Et pour les limites administratives, Global Administrative Areas.
Un site qui fournit les limites administratives de niveau 0,
donc nationales.
Et de niveau 1, 2, 3 pour les subdivisions par districts, par communes, etc, etc.
[MUSIQUE] [MUSIQUE]
Voilà, nous avons donc parcouru un peu les différents types de sources
de données que l'on trouve sur Internet, soit sous forme de géoserveurs
de services web, ou sous forme de données accessibles en téléchargement.
Nous avons également vu comment ces différents types de données
pouvaient être intégrés à des projets SIG dans QGIS.
[MUSIQUE]
[MUSIQUE]
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