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Initiation au Système d’Information

Géographique (SIG).

Pr. Alae-Eddine BARKAOUIA.BARKAOUI

UNIVERSITE MOHAMED PREMIER

ECOLE SUPERIEURE DE TECHNOLOGIE

Oujda

DUT Genie Civil ‘S3’Année Universitaire 2015-2016

A.BARKAOUI

Qu’est ce qu’un SIG

Les fonctionalitées du SIG

Comment les données spatial sont representées dansun SIG

Applications du SIG

Objectifs

Système d’information

Information Géographique

SIG

A.BARKAOUI

Qu’est ce qu’un systéme d’information?


Conçu pour:

DonnéesAbstraire Acquérir Archiver Analyser Afficher

A.BARKAOUI


Information

Le systéme d’information peut être très simple.

Exp : l’annuaire télèphonique.

A.BARKAOUI

Et l’information Géographique !!!

peut être définie comme

une information relative à

un objet ou à un

phénomène du monde

terrestre, décrit :

- par sa nature, son aspect,

ses caractéristiques

diverses

- et par son positionnement

sur la surface terrestre.

A.BARKAOUI

SIG lie l’aspect graphique (entitées) et l’aspectdescriptive (attribues)

SIG

A.BARKAOUI

Définition du SIG

A.BARKAOUI

Historique

• 1950– invention de l'ordinateur

• 1960– gros ordinateur (main frame)

– programmation sur cartes perforées

– terminal à papier

– sorties des cartes par superposition de caractères sur imprimante

– développement du logiciel SYMAP (SYnagraphic MAPping); ancêtre des programmes de cartographie matricielle et des Système d’Information Géographique

– production de cartes choroplèthes et isolignes (contours)

• 1970– mini-ordinateur (VAX, PDP-11, etc)

– écran cathodique

– numériseurs et balayeurs

– traçeurs

– lancement du premier satellite de télédétection civil (Landsat-1 1972)

A.BARKAOUI

• 1980

– micro-ordinateur (IBM-PC, MacIntosh, etc)

– amélioration de l'interface usager

– révision de la cartographie à l'aide d'images satellitaires

• 1982 …

– apparition des Systèmes d'Information Géographiques (S.I.G.)

(Mise en relation de la carte et des données alphanumériques de façon souple)

• 1990

– démocratisation des données (accessibilité accrue aux diverses données géographiques tant graphiques qu’alphanumériques) grâce à l’expansion du réseau internet

• 2000

– Outil essentiel dans l’économie de l’information

– Prochaine génération de SIG devrait être :

• Orientée-objet

• Spatio-temporelle

• Tridimensionnelle

A.BARKAOUI

Historique

Les composantes du SIG

Données

A.BARKAOUI


Acquisition

Archivage

Analyse

Affichage

Abstraction

Anticipation

Données

Logiciels

A.BARKAOUI


Très grande

communauté d’utilisateurs

Application dans de très

nombreux domaines

Données

Logiciels

Utilisateurs

A.BARKAOUI


OrdinateursImprimante Table à digitaliserScanner

Données

Logiciels

MatérielsUtilisateurs

A.BARKAOUI


Données

Logiciels Approches

MatérielsUtilisateurs

GéodésieAnalyse des données Processus de modélisation Traitement statistique, Sémiologie graphique et

cartographiqueTraitement graphique.

A.BARKAOUI

Les fonctions du SIG

Où ?

Quoi ?

Comment ?

Quand ?

Et si ?

Les questions auxquelles un SIG doit répondre

A.BARKAOUI

Tableau des fonctions du SIG

Question Objet d’étude Exemple d’application

Où ? Quoi ? LocalisationAnalyse thématique /

Inventaire localisé

Comment ? Répartition Analyse spatiale

Quand ? Évolution Analyse temporelle

Et si ? ModélisationSimulation /

Étude d’impact

Les fonctions du SIGOù ? Quoi ? Comment ? Quand ? Et si ?

A.BARKAOUI

Les étapes d’un projet SIG

Définition du problème

Définition des critères du SIG

Importation / construction de la

BD

Analyse du SIG

Output (Cartes résultantes)

Décision

A.BARKAOUI

Modélisation et organisation des

données

A.BARKAOUI

Representation des éléments spatiales

Raster

Vecteur

Monde réel

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Dans un modèle raster, le monde est

représenté comme une surface divisée

en une grille de cellules régulière.

Les coordonnées x,y d’au moins un

angle du raster sont connues et

peuvent donc être localisées dans

l’espace géographique.

Les modèles raster sont utiles pour stocker et analyser les données continues

d’une zone. Chaque cellule contient une valeur pouvant représenter une

association dans une classe ou catégorie, une mesure ou une valeur interprétée.

Les données raster incluent les images et les grilles.

Modèles raster

A.BARKAOUI

Carte scannée

Photo aérienne

Image satellitaire

Modèles raster

Une des méthodes de représentation d’un phénomène géographique consiste à

tracer des points, des lignes et des polygones. Ce type de représentation du

monde est généralement appelé modèle de données vecteur. Les modèles

vectoriels s’avèrent très utiles pour représenter et stocker des entités discrètes

telles que les bâtiments, les canalisations ou limites de parcelles.

Modèles vectoriels

A.BARKAOUI

Les données vecteur sont un ensemble d'objetsgéographiques représentés chacun par desprimitives graphiques : le point et l'arc.

Les arcs se connectent à leur extrémité ou noeudpour former des lignes et des polygones

Modèles vectoriels

Modèles vectoriels

Des puits, des villes,des points desondage, des siègesd'exploitation sontreprésentés par despoints : ce sont desdonnées ponctuelles.

Modèles vectoriels

Des réseauxtechniques, descours d'eau ou desvoies sontreprésentés par deslignes : ce sont desdonnées linéairesou filaires.

Modèles vectoriels

Un parcellaire ou

tout autre zonage

thématique est

constitué de

polygones : ce sont

des données

surfaciques.

Modèles vectoriels

Les données attributaires

Elles définissent les propriétés des différentes

entités et figurent dans le modèle conceptuel de

données. Elles sont de type alphanumériques (ce

sont soit du texte, soit des chiffres). Elles peuvent

être qualitatives (nom de la parcelle) ou

quantitatives (rendement d’une parcelle agricole).

Chaque parcelle on lui affecte

un attribut càd une valeur alphanumérique, par exemple

-A appartient à Mr Ramdani;

-B -------------------- Boudali.

Les noms des parcelles sont des attributs

alphabétiques.

-A produit 500 tonnes de blé;

-B----------350 tonnes de blé.

500 et 350 sont des attribues numériques

A

B


Pour accompagner tout action

urbanistique et prévoir

l'organisation territoriale d'une

ville. Les SIG peuvent

notamment être utilisés dans le

cadre de la gestion de

l'occupation des sols ou de

l'observation des territoires

urbains.

A.BARKAOUI

Urbanisme

Croissance de la surface

de l’agglomération de

Dijon de 1050 à 1995

A.BARKAOUI

•la surveillance de la qualité des eaux,

•la prévision du risque incendie,

•la localisation et le suivi de l'évolution

d'espèces animales et/ou végétales,

•l'étude de l'anthropisation d'un milieu ou

bien l'étude d'un couvert végétal.

•le domaine de l'agriculture (contrôle et

prévision de la production agricole,

érosion),

•la foresterie (gestion des ressources

forestières) ou

•l'océanographie (observation des

ressources halieutiques, gestion des

espèces).

A.BARKAOUI 33

Environnement

Les SIG sont utilisés dans le

cadre de la gestion de réseaux de

gaz et d'electricité et permettent,

par exemple, de connaître à tout

moment les caractéristiques de

chaque tronçon d'un réseau de

distribution ou du réseau entier

d'acheminement (permettant ainsi

une intervention rapide et efficace

sur le réseau). Les SIG permettant

ainsi de cataloguer et de

géolocaliser toute conduite de gaz

et/ou d'electricité dans un tissu

urbain.

A.BARKAOUI

Gaz, Electricité

SIG BELCO (Bermuda)

Dans le cadre de l'exploration

minière, les SIG vont permettre

une connaissance précise de la

structure géologique des sols, la

prospection minière, la contrainte

des terrains, les caractéristiques

des tracés d'écheminement de la

ressource (localisation des

pipelines), l'implantation et les

caractéristiques des concessions

exploitées (onshore/offshore).

A.BARKAOUI

Mines

L'utilisation de l'information

géographique par un transporteur

va permettre à ce dernier de gérer

sa flotte de véhicules en fonction

de zones de desserte, du trafic ou

des perturbations de l'infrastructure

(bouchons etc.). Les SIG va par

ailleurs permettre une optimisation

des tournées (calcul du plus court

chemin, prise en compte des

gabarits du matériel roulant en

fonction des caractéristiques

techniques de la voie etc.). Un SIG

va donc permettre de gérer,

d'analyser et de planifier

l'utilisation d'un réseau.

A.BARKAOUI

Transport

Les SIG sont très utilisés dans le

domaine de la cartographie et la

gestion des ressources en eau,

dans un cadre de préservation. Ils

sont notamment utilisés par les

Syndicats d'Aménagement des

Eaux, les services Assainissement

des collectivités ou les Parcs

Naturels afin de localiser les

caractéristiques d'un bassin

versant, les caractéristiques

morphologiques d'un cours d'eau,

de recenser les aménagements

humains ou de prévoir l'évolution

de celui-ci, en prenant compte la

faune et la flore s'y trouvant.

A.BARKAOUI

Eau

Les SIG sont très utilisés dans le

domaine militaire ou dans un contexte de

sécurité/défense (grands groupes

spécialisés). Dans un contexte

d'opérations et d'interventions, la

connaissance du territoire est primordial

voir déterminant. Les SIG sont donc très

utile dans ce cadre, car utilisant des

données diverses tels que les photos

satellitaires ou les renseignements

terrains stockés dans des bases de

données (permettant l'organisation

logistique de missions). Les SIG sont

également très utilisés dans le cadre de

veilles stratégiques.

A.BARKAOUI

Sécurité / Défense

Les SIG peuvent également être utilisés

dans le secteur de la santé publique. De la

surveillance des eaux de baignade selon des

critères physico-chimiques à la cartographie

de l'offre de soins dans une région, la

connaissance territoriale par les SIG

permettant ainsi des decisions et des actions

précises sur les zones concernées. Les SIG

permettent également, en temps réel,

d'organiser les secours: trouver l'hôpital le

plus proche d'un lieu d'accident de la route,

de trouver le chemin le plus rapide pour

l'acheminement d'organes (prise en compte

des embouteillages, des sens de circulation

etc).

A.BARKAOUI

Santé publique

Exemple d’interpolation raster du nuage de pesticides

Qu'est-ce que le SIG apporte ?

Quelques exemples de questions auxquellesun SIG peut répondre

Les Systèmes d'Information géographique vous permettent

En Conclusion

• les informations sont stockées de façon claire et définitive

• gérer une multiplicité d'informations attributaires sur des objets

• comprendre les phénomènes, prévoir les risques (simulations)

• établir des cartographies rapides

• localiser dans l'espace et dans le temps

• réagir rapidement après des évènements ayant un impact sur le territoire

• calculer des coûts ou des bénéfices

• associer un plus grand nombre de partenaires aux choix d'aménagement

• fournir des itinéraires, des plans adaptés

Qu'est-ce que le SIG apporte ?

• Quel est l'état des routes sur une commune?

• Qu'est-ce qui a changé depuis 19xx?

• Quelles sont les parcelles concernées par une inondation éventuelle?

• Quelles sont les zones sensibles en cas d'avalanches ou 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?

• Recherche de sites propices à la culture des algues sur la côte atlantique?

Quelques exemples de questions auxquellesun SIG peut répondre

• de disposer les objets dans un système de référence géoréférencé,

• de convertir les objets graphiques d'un système à un autre

• de facilite la superposition de cartes de sources différentes

• d'extraire tous les objets géographiques situés à une distance donnée d'une

route

• de fusionner des objets ayant une caractéristique commune

(par exemple : toutes les maisons raccordées à un réseau d'eau potable)

• de déterminer l'itinéraire le plus court pour se rendre à un endroit précis

• de définir des zones en combinant plusieurs critères (par exemple : définir

les zones inondables en fonction de la nature du sol, du relief, de la proximité d'une rivière)

Les Systèmes d'Information géographique vous permettent

Initiation à ArcGIS 9.3

A.BARKAOUI


ALAE-EDDINE BARKAOUI

A.BARKAOUI

• Le logiciel ArcGis 9.3 est un système d’information géographique développé par la

société ESRI (Environmental Systems Research Institute).

• C’est un outil pour gérer, visualiser, cartographier, interroger et analyser toutes les

données disposant d’une composante spatiale.

• ArcGis se décline en trois licences aux fonctionnalités croissantes : ArcView, ArcEditor et

ArcInfo.

45

Qu’est-ce que ArcGIS ?

A.BARKAOUI

Origines d’ESRI

La société ESRI (Environmental System Reserach Institute) a été à l'origine dudéveloppement de la technologie des SIG ou Systèmes d'Information Géographiquedès la fin des années 60.

Unanimement reconnu comme le leader mondial des éditeurs de SIG, ESRIpropose une gamme complète de logiciels et de services à ses utilisateurs ;

Ces outils permettent de répondre à toutes les exigences liées à l'utilisation de ladimension géographique dans de nombreux domaines et ce au traversd’architectures multiples, monoposte, Client Serveur, Internet / Intranet / Extranet,nomades …;

Conscient que le SIG doit pouvoir communiquer avec les autres applicationsexistantes, ESRI développe ses logiciels dans un esprit de compatibité,d’interopérabilité et de respect des standards.

Plate forme d’ArcGis Desktop

ArcGis Desktop est disponible en trois niveaux aux fonctionnalités croissantes :

– ArcView : Usage des données, cartographie et analyse sommaire ;

– ArcEditor : ArcView + Création et mise à jour avancées des données ;

– ArcInfo : ArcEditor + Fonctions SIG complètes et outils de traitement.

Plusieurs extensions permettent d’étendre les fonctionnalités.

Les utilisateurs ont la possibilité de créer leurs propres extensions personnalisées.

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Les composantes de l’environnement ArcGis

48

A l’aide de ces trois applications, vous pouvez

effectuer toutes les tâches SIG, de la plus simple à

la plus avancée, y compris la cartographie, la

gestion des données, l’analyse géographique, la

mise à jour des données et le géotraitement….etc.


A.BARKAOUI

Visualiser des données spatiales et attributaires (Etiquetage, symbologie, …)

Saisir et mettre à jour ces données (numérisation d'entités, saisie de

données attributaires, fonctions de capture, fonctions de construction, ....)

Analyser et croiser les différentes couches d'information (interrogation,

sélection, croisement, création de zones tampon, calcul d’itinéraires ...)

Créer des mises en page cartographiques afin de présenter ces résultats (cartes,

rapports, diagrammes,...)


A.BARKAOUI

Manipulation des données (créer, définir, déplacer, renommer)

Consultation des données (affichage, interrogation, ...)

Documentation des données (métadonnées)


A.BARKAOUI

Permet de traiter les Couvertures, les Grilles, les TIN,

Présente un ensemble de plus de 100 outils de conversion, de traitement et

d'analyse.

ArcGis Desktop

Spatial Analyst : Fonctions avancées pour l’analyse spatiale enmode vecteur et raster ;

3D Analyst : Visualisation tri-dimensionnelle, analyse topographique etcréation de surface ;

Tracking Analyst : Visualisation et analyse de données temporelle ;

ArcScan: Vectorisation et nettoyage de rasters ;

Geostatistical Analyst : Outils statistiques pour l’exploration dedonnées, la modélisation et l’interpolation avancée de surfaces ;

Image Analysis : Outils de traitement d’image ;

ArcPress : Impression de haute performance.

A.BARKAOUI

Démarrer ArcMap (2 manières pour démarrer ArcMap)

Double-cliquez sur le raccourci d’ArcMap sur le

bureau pour lancer l’application.

Ou

Cliquez sur le menu Démarrer Programmes

ArcGIS ArcMap.

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Un nouveau document ArcMap vide apparaît.

A.BARKAOUI

Etape2 : Données spatiales et données attributaires

Un document ArcMap porte l’extension ‘.mxd’.

Dans le menu Fichier, sélectionnez la commande Ouvrir.

La boîte de dialogue Ouvrir apparaît.

Naviguez jusqu’au répertoire Bureau \ Exercice \ le fichier

‘Angad.mxd’

Cliquez sur le bouton Ouvrir.

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Un lien fondamental entre les données spatiales et les données

attributaires

Les données géographiques ont deux composantes : les

données spatiales et les données attributaires. Les données

spatiales représentent la géométrie des objets ainsi que leur

localisation à la surface du globe. Il existe un lien entre les deux

Composantes.

A.BARKAOUI

Cochez la couche ‘Lithologie’ afin d’en rendre visibles ses

entités. Décochez les autres couches.

A.BARKAOUI

Les entités de la couche ‘Lithologie’ sont maintenant visibles.

A.BARKAOUI

Faîtes un clic droit sur la couche pour faire apparaître le menu

contextuel puis choisissez la commande

Ouvrir la table attributaire.

A.BARKAOUI

• Dans la barre d’outils d’ArcMap, choisissez le bouton

Sélectionner des entités

A.BARKAOUI

Avec cet outil, sélectionnez une parcelle dans la zone d’affichage.

A.BARKAOUI

L’étape précédente a permis de visualiser la liste complète des

attributs associés à toutes les entités d’une couche. Cette étape

permettra de ne visualiser que les attributs associés à une entité

particulière.

Identifier les entités

A.BARKAOUI

Ouvrez ArcCatalog en allant dans le menu Démarrer

Programmes ArcGIS ArcCatalog.

Développez l’arborescence du catalogue de manière à atteindre les

informations concernant la couche ‘lithologie’ située sous

l’arborescence Bureau\Exercice \Lithologie

Visualiser les métadonnées

A.BARKAOUI

Vous allez maintenant visualiser les métadonnées associées aux

entités de la couche ‘Lithologie’.

A.BARKAOUI

Cliquez sur l’onglet Métadonnées.

A.BARKAOUI

L’onglet Aperçu affiche le jeu de données géographiques sélectionné dans l’arborescence du

Catalogue. Il est possible de visualiser une classe d’entités en mode Géographie ou en mode

Table. L’onglet Aperçu permet de visualiser les données réelles, elles sont donc toujours correctes

et à jour (ce qui n’est pas le cas avec les miniatures).

A.BARKAOUI

En mode Géographie, les boutons de la barre d’outils proposent des fonctions de zoom et de

déplacement pour la vue courante. Le bouton situé à l’extrême droite de la barre d’outils permet une

miniature pour un fichier de couche ou pour des sources de données.

Aperçu

Géoréférencement



La meilleure façon d’apprendre à utiliser ArcGIS

est d’essayer soi-même.

Lancement d’ArcMap

A.BARKAOUI

Ajouter données

Ouvrir une image de carte à géoréférencier

Géoréférencement d’une image

A.BARKAOUI

La fenêtre Add Data s’ouvre

- Sélectionnez l’image,

- Clic sur Add

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Table des matières

Zone d’affichage de la carte

L’image s’ouvre alors dans la zone d’affichage de la carte

A.BARKAOUI

Déclaration de la projection

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

La barre de géoréférencement

Déplacer la carteZoom in et out

Zoomer un point de coordonnées connues

Pour géoréférencier une carte, il faut entrer les coordonnées géographiques d’au moins 4 points

Point 1

A.BARKAOUI

Activer ce signe pour localiser le 1er pointPositionner le + au centre du point zoomé

et clic droit

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Vérification

Entrer les coordonnées X et Y

du point en mètres puis OK

Si vous voulez supprimer le point

Si la carte disparaît, cliquez sur

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Déroulement de la rectification

A.BARKAOUI

Ajouter la carte géoréférenciée rectifiée

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Edition - Digitalisation



A.BARKAOUI

Créer une couche « Lithologie »

A.BARKAOUI

Donnez le nom de la couche

Sélectionnez le type

cliquez

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

La couche lithologie est créer

A.BARKAOUI

Vous pouvez ouvrir ArcMap à partir d’ici

De la même façon créer les couches : Frontière (Polyline)

Oued (Polyline)

Villes (Points)

A.BARKAOUI

Task : Create new feature

Target : Lithologie

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Indiquez 15 pixels comme tolérance de capture

A.BARKAOUI

A.BARKAOUI

Analyse spatiale



A.BARKAOUI

Ouvrir un fichier Excel de type DBASE 4

A.BARKAOUI

Transformation des données au format .dbf

A.BARKAOUI

Mise en page des cartes


Laboratoire des Gites Minéraux,

Hydrogéologie & Environnement

Université Mohammed Premier

Faculté des Sciences

A.BARKAOUI

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