GO01-cours01 géomatique

Géomatique - GO01 - cours n°1

[email protected] 41.22Poste 41.22

Bureau O.208Bureau O.208

1. - Présentation de l’UV1. - Présentation de l’UV Objectifs, programme, natures des enseignements (cours, TD, projet)

2. Qu’est ce que l’information géographique et la géomatique ?2. Qu’est ce que l’information géographique et la géomatique ?-(on garde pour le cours suivant la définition des SIG)

3. Historique rapide de la cartographie puis de la convergence 3. Historique rapide de la cartographie puis de la convergence entre cartographie numérique et SGBDentre cartographie numérique et SGBD

4. Références (ouvrages, revues, sites Internet) fondamentales4. Références (ouvrages, revues, sites Internet) fondamentales

5. Le cours en ligne5. Le cours en ligne

Plan du cours n°1 Plan du cours n°1 - UV GO01 -- UV GO01 -

Objectifs et résultats de l’UV Objectifs et résultats de l’UV - UV GO01 -- UV GO01 -

1. - présentation de l’UV1. - présentation de l’UV

Objectifs : • Connaissances fondamentales propres aux NTIC dédiées aux traitement de l’information géographique.• Une première expérience pratique des outils de la géomatique. Résultats attendus : • Compréhension des grandes approches de modélisation numérique du territoire.• Acquisition du vocabulaire et des connaissances générales permettant de dialoguer avec l’ensemble des acteurs de la géomatique (cartographie numérique, base de données localisées, chaîne de traitement de l’information géographique)• Niveau d’autonomie sur les logiciels SIG leader du marché bureautique (Mapinfo, ArcGis) : approche vectorielle, matricielle, réseau et 3D

12 septembre

cours n°1

Objectifs du cours, des TD et des TP - déf. de l’information géographique + tour d'horizon de l'utilisation des SIG

19 septembre

cours n°2

Définition et exemples d'usage des systèmes d’information géographique

26 septembre

cours n°3 Modélisation du territoire - vecteur et raster

3 octobrecours n°4

Conception et structure de bases de données + modélisation des relations spatiales

10 octobrecours n°5

Traitement de l’information géo : SQL, caractérisation des données géo

17 octobrecours n°6 Traitement de l’information géo : analyse raster

24 octobrecours n°7 panorama des données géographiques françaises

31 octobre VACANCES TOUSSAINT

7 novembre

cours n°8 Géoréférencement

21 novembre

cours n°9 Cartographie thématique et SIG

28 novembre

cours n°10

analyse spatiale : SIG et organisation des secours

intervention C.MonoeartSDIS59

5 décembre

cours n°11 Géovisualisation 3D

intervention de T. Joliveau, CNRS, UMR 5600, St Etienne

12 décembre

cours n°12 analyse spatiale : SIG et gestion des déchets

intervention extérieure N. Perrin, Agglo. Grenobloise

19 décembre

cours n°13

SIG recherche : (télédétection et couplages SIG/modèlesappliqués à l'hydrologie)

intervention de D. Ruelland - CNRS, UMR 5569 Montpellier

9 janviercours n°14 SIG et aide à la décision

16 janviercours n°15

Conduite du projet informatique dans une coll. territoriale

1. - présentation de l’UV1. - présentation de l’UV

Programme des travaux dirigés Programme des travaux dirigés mercredi 12 septembre TD n°1 Mapinfo 1

mercredi 19 septembre TD n°2 Mapinfo 2

mercredi 26 septembre TD n°3 Mapinfo 3

mercredi 3 octobre TD n°4 ArcGis 1



mercredi 24 octobre TD n°7 ArcGis 4 Spatial Analyst

mercredi 31 octobre VACANCES TOUSSAINT

mercredi 7 novembre TD n°8 Recherche et collecte d info : GPS

mercredi 21 novembre MEDIAN median machine 1

mercredi 28 novembre MEDIAN median machine 2

mercredi 5 décembre TD n°9 ArcGis 5 3D Analyst

mercredi 12 décembre TD n°10 ArcGis 6 Network analyst

mercredi 19 décembre TD n°11 mini projet noté

mercredi 9 janvier TD n°12 mini projet noté

mercredi 16 janvier TD n°13 mini projet noté1. - présentation de l’UV1. - présentation de l’UV

Quelle information ? Quels outils Quelle information ? Quels outils informatiques ?informatiques ?

• Dans ses travaux, un organisme doit manipuler des informations de types différents :

– des textes et des chiffres

– des graphiques et des images

– des cartes et des plans

• Des outils informatiques spécifiques existent pour gérer chaque type d’information

2. - définition de l’information géographique et de la géomatique2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

Les textes et les chiffresLes textes et les chiffres

• peuvent être organisés sous forme de tableaux ou de fichiers

• sont pris en charge par des outils informatiques spécifiques : les SGBD


Les Systèmes de Gestion des Bases de Les Systèmes de Gestion des Bases de Données (SGBD)Données (SGBD)

• Les SGBD (Systèmes de Gestion de Base de Données) permettent– d’organiser

– mettre à jour

– interroger

les données alphanumériques

Parcelles Propriétaires

Quelles sont les parcelles que possède M. Dupont ?

X 206X 207Z 100


Les graphiques et les imagesLes graphiques et les images

• sont saisis à partir des objets papiers ou dessinés directement avec l’ordinateur,

• peuvent être intégrés dans les bases de données

• Photos, croquis, de plans techniques, films


Outils graphiques et CAO/DAOOutils graphiques et CAO/DAO

– du dessin technique et de la conception assistée (CAO)

• Les outils pour gérer cette information graphique relèvent :

– du dessin « artistique » ou de communication


Les cartes et les plansLes cartes et les plans

• sont des objets graphiques, qui peuvent être « dessinés » comme les précédents

#

#

#

#

#

#

##

N

EO

S0 500 1000 Mètres

Espace déjà boiséFaib le potentia lité au boisem ent

Très forte potentia lité au boisem ent

• mais ils ont une spécificité : géographiques, ils renvoient à une localisation dans l ’espace


« l’information géographique est la représentation d’un objet ou d’un phénomène réel, localisé dans l’espace à un moment donné » (P. Quodverte, Cartographie numérique et information géographique, 1994)

L’information géographiqueL’information géographique


L ’information géographiqueL ’information géographique

• Elle est localisée sur la surface terrestre– dans un système de

coordonnées défini...

y

x

– …et renvoie à un système de projection précis


L’information géographiqueL’information géographique

– thématique : • quelle est la nature du

phénomène ?

Un pointremarquable

• A deux composantes– Spatiale :

• Que trouve-t-on à tel endroit ?

• Où trouve-t-on telle caractéristique ?

Une rue

Un bâtiment d’habitatLes bâtiments industriels


La composante spatialeLa composante spatiale

• Les caractéristiques spatiales d’un objet sont de différents types :

Polygones

Points

Lignes

x

y – de forme • point, ligne, polygone

• simple, complexe – de relations à d’autres objets

• voisinage

• distance

• intersection

– de position


Les relations spatialesLes relations spatiales

– voisinages (de bordures communes entre des lignes et des polygones ou entre des polygones)

Voisinage

Connexion Non connexion

– connexions/déconnexions (entre des points ou des lignes)

• Elles sont nombreuses et liées à la géométrie des objets :

SuperpositionSuperposition

– superposition (espace commun entre des polygones ou des lignes et des polygones)

distance = 200 m

– distances à vol d’oiseau ou selon un réseau.


A quoi sert un SIG ?A quoi sert un SIG ?

• à structurer l’information géographique pour :– la gérer,

– l’interroger,

– l’analyser,

– la visualiser,

– la transmettre.


Une organisation par plans Une organisation par plans d’informationd’information

Source des données :

ESRI, IGN et SPOT Image

Réseau routierRues

Id Type1 Rue2 Rue3 Chemin4 Rue


Une organisation par plans Une organisation par plans d’informationd’information



Hydrographie

RivièresId Type1 Fleuve2 Rivière3 Canal


Gérer des plans d’information Gérer des plans d’information



Occupation du sol

OccsolId Type1 Urbain2 Forêt3 Agriculture


Gérer des plans d’information Gérer des plans d’information

N466

A35

A36

d u d u



Combinaison des plans


Faire des requêtes spatialesFaire des requêtes spatiales

Sélection par requête

attributaire d’un tronçon

de cours d ’eau

Recherche automatique par requête spatiale des bâtiments et équipements sportifs à moins de

200 m du cours d ’eau sélectionné


L’informatique pour décrire et analyser L’informatique pour décrire et analyser le territoirele territoire

logiciels de Dessin Assisté par Ordinateur (DAO) logiciels de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) logiciels de Publication Assistée par Ordinateur (PAO) logiciels de Systèmes de Gestion de Bases de Données (SGBD). logiciels de statistique. logiciels de Cartographie Assistée par Ordinateur (CAO). logiciel de traitement et d'analyse d'images issues de la télédétection. logiciels de Systèmes d'Information à Référence Spatiale (SIRS). logiciels de modélisation et de simulation. logiciels de statistique spatiale (géostatistique). outils à base d'intelligence artificielle (systèmes à base de connaissance).

Les principaux outils informatiques utilisés


Comparatif des usages des outils CAO-DAO (UM03) et des SIG (GO01)

Une application de CAO-DAO Une application de PAO Une application de SIG

~ donne la priorité :- à la représentation des

données- aux fonctions de dessin~ est destiné à créer un dessin

qui évoluera peu~ concerne un volume de

données limité

~ donne la priorité :- à la compréhension- à l'esthétique du do-

cument~ s'intègre dans la chaîne

graphique en fin de production

~ donne la priorité :- à l'organisation et à la gestion

des données,- à leur géoréférencement- à la connaissance de leur

qualité (métadonnées)- aux fonctions de mise à jour, de

consultation et d'analyse spatiale~ enregistre un volume de

données complexe et étendu~ utilise un système

géométrique de référence~ permet le développement

d'applications métier

Tableau comparatif proposé par le Conseil National de l’Information Géographique - 2002 -


Evolution Evolution de la cartographiede la cartographie

• Axe selon l’évolution des idées Concept de représentationGéométrieDes visions du monde conflictuellesGlobalismeScience et mesureConcept de distributionApport de l’écologie

• Axe selon les avancées technologiquesTechnologie manuelleTechno. MagnétiqueTechno mécaniqueTechno. OptiqueTechno. Photo-chimiquesTechno. Electroniques

Point de vue de l’ouvrage : « Elements of Cartography », 6th edition, Arthur H. Robinson, Joel L. Morrison, Phillip C. Muehrcke, A. Jon Kimerling, Stephen C. Guptill, ed. John WILEY&Sons, 1995

3. - histoire de la cartographie3. - histoire de la cartographie

• Axe selon l’évolution des idées Concept de représentation




- C’est le concept sur lequel est fondé toute la cartographie- Les premières cartes étaient très figuratives- Objet de culte

• Axe selon l’évolution des idées Géométrie : Moyen de déterminer la forme et la taille de la terre ainsi que la position relative des éléments de l’environnement



Carte réalisée au 15e S sur la base des écrits de Ptolémé au 2e S.


• Axe selon l’évolution des idées Des visions du monde conflictuelles

La religion prévaut sur les maths et les sciences



Carte réalisée au 13e S pour servir de retable dans une cathédrale anglaise.


• Tracé sur la pierre, le bois, l’argile.

• Les Égyptiens ( il y a 5 000 ans environ) établissaient sur des tablettes, des listes de lieux, des catalogues de mesures et des plans.

• Tous ces documents représentent surtout l’environnement immédiat ou les mouvements des astres;

• Au fil des temps la géographie s’est dégagée de l’astronomie qui était liée étroitement à la religion;

• Le monde méditerranéen centre politique et économique du temps est devenu le foyer de la cartographie; La navigation, le commerce et la vie intellectuelle y étaient très actifs.

Avant la Renaissance

Tablette d'argile représentant Babylone.La terre est un disque circulaire orienté nord-ouest et entouré d'eau (4000 av J.C.)


Historique Historique de la cartographiede la cartographie

• Reprise du commerce maritime; les états affirment leur puissance et les états monarchiques ont soif d’or;

• Les marchands sont à la recherche de routes efficaces pour le commerce des épices; • Les navigateurs ont besoin de cartes plus rigoureuses (Christophe Colomb sur la route des

Indes arrive en Amérique) • Les Espagnols et les Portugais dominent les mers et tracent des "Portulans". C’est un tracé

précis du littoral avec baies, havres, une toponymie détaillée et la rose des vents. • Le géographe Flamand, Mercator établi un système de projection avec une méthode

empruntant des notions de géométrie, d’astronomie et de mathématique. • L’invention de l’imprimerie permettra la reproduction de cartes. Vers 1570, le premier atlas

d’Ortelius (géographe Flamand) contient des cartes du monde et des cartes régionales. • Mercator construit un premier globe terrestre.

À la Renaissance ( vers le XVe siècle)

la Carte dite pisane (fin XVe siècle) d'origine génoise - la plus ancienne carte marine occidentale connue 3. - histoire de la cartographie3. - histoire de la cartographie


• Apparition de nouvelles inventions : l’horloge à ressort (estimation des longitudes) la photographie (applications de la photographie aux mesures physiques

• Les innovation de la révolution industrielle contribue à l’essor de la cartographie.

• Jusqu’au XIXe siècle la carte semble être réservée exclusivement aux commerçants, aux explorateurs (recherche de nouveaux territoires) et aux militaires (défense).

Carte bathymétrique de la Manche. Bathymetric map of the English Channel (Philippe Buache, 1752)

Au XVIIIe et XIXe siècle



• Évolution de la technique donne à la carte de nouvelles utilités (gestion du territoire).

• La carte devient plus précise, plus rigoureuse

Aujourd’hui => Vers le SIG

Carte de la ville de Gêne – 1913

Ref. http://sunsite.informatik.rwth-aachen.de/Maps/



• La carte devient un instrument de mesure : mesures topographiques, mesures statistiques. • La carte est un instrument d’analyse des phénomènes: phénomènes physiques, phénomènes

humains. • La carte c’est un instrument montrant le dynamisme: courants marins, dynamique des rives,

évolution du développement urbain etc. • Évolution de nouvelles techniques modernes donne à la carte de nouvelles utilités. La carte

devient un outil de gestion du territoire.

La carte : un instrument de gestion du territoire

Le Dr John SNOW et l’étude du Choléra à Londres vers 1850 [LON 01]



•Exemples pionniers d'utilisation de cartes multivariées: atlas des chemins de fer irlandais (19e siècle), épidémie de choléra à Londres en 1854 [DRO 02].

Le SIG de l'inventaire canadien des terres (CGIS) au milieu des années 1960: potentiel agricole, récréatif, faunique, forestier et utilisation du sol; innovations technologiques (numérisation par balayage, vectorisation, partition des données en feuillets et couches Tomlinson.

Les débuts de l'ère informatique et ses applications en géographie: plans intégrés de transport à Détroit et Chicago (1950-60), Département de géographie de l'Université de Washington

Les débuts de l’analyse spatialeLes débuts de l’analyse spatiale


L'obstacle technologique n'en est plus un• capacité du matériel

• réseau

• méthodes d'acquisition des données (scanner, GPS, images satellites…

•standardisation de l'information

Tendances technologiquesTendances technologiques


logiciels de Dessin Assisté par Ordinateur (DAO) logiciels de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) logiciels de Publication Assistée par Ordinateur (PAO) logiciels de Systèmes de Gestion de Bases de Données (SGBD). logiciels de statistique. logiciels de Cartographie Assistée par Ordinateur (CAO). logiciel de traitement et d'analyse d'images issues de la télédétection. logiciels de Systèmes d'Information à Référence Spatiale (SIRS). logiciels de modélisation et de simulation. logiciels de statistique spatiale (géostatistique). outils à base d'intelligence artificielle (systèmes à base de connaissance).

Les principaux outils informatiques utilisés

L’informatique pour décrire et L’informatique pour décrire et analyser le territoireanalyser le territoire


Fiches techniques du CNIG (sur Internet)COLLET C. Le SIG en mode image. Presses Universitaires Romandes, Lausanne, 1992, 186 p.DENEGRE J., SALGE F. Les systèmes d'information géographique. "que sais-je", Paris, Ed. PUF, 1996, 128 p.DEMERS, Michael N. Fundamentals of geographic information systems. New York : J. Wiley & Sons, 486 p., 1997ESSEVAZ-ROULEZ M., La mise en œuvre d’un SIG dans les collectivités territoriales, Techni-Cotés Editions, 2005, 275p.LAURINI R., MILLERET-RAFFORT F. Les Bases de données en Géomatique. Hermès : Paris, 1992.LAURINI R, THOMPSON D. Fundamentals of spatial information systems. Academic Press : London, 1992.LONGLEY P. A., GOODCHILD M. F., RHIND D. W. Geographic information systems and science, ed. Wiley, col. GIS : Chichester, 454 p., 2001.RIMBERT S. Carto-graphies. Paris, Ed. Hermès, 1990, 224 p.ROBIN M. Télédéctection. des satellites aux SIG, Paris, Ed. Nathan université, col. Géographie, 2002, 318 p.ROUET P. Les données dans les SIG. Paris, Ed. Hermès, 1991, 280 p.SERVIGNE S., LIBOUREL T. Fondements des bases de données spatiales, Paris, Ed. Hermès, 2006, 236 p.

BIBLIOGRAPHIE BIBLIOGRAPHIE Ouvrages généraux

4. – Références4. – Références

Revues et périodiques"SIG la lettre""Revue internationale de géomatique", ed. Hermès, plus spécialement tourné vers le monde de la recherche en géomatique."Génie Urbain" : Revue mensuelle des ingénieurs des villes de France. Cette revue publie périodiquement un dossier sur le thème des systèmes d’information géographique. A voir le n°415, mars 1995 : " l’évolution des systèmes d’information géographique ""Géomètre" : Revue mensuelle des géomètres-experts. Cette revue publie de nombreux dossiers thématiques sur les techniques géomatiques : photogrammétrie, SIG appliqués aux petites communes, positionnement par GPS, ... A voir le n°11, novembre 1996 : " SIG et petites communes ""Maires de France", à voir le n° d'avril 1997 : " Les systèmes d’information géographique ","URBA0" : Revue mensuelle spécialisée dans les SIG et les outils pour l'urbanisme. Disponible au point doc GSU."XYZ" : Revue mensuelle de l’Association française de topographie. Si cette revue publie essentiellement des articles à caractère très technique, elle s’appuie toujours sur des applications pratiques réelles dont de nombreuses intéressent les collectivités locales."La Lettre Informatique et Collectivités Locales" : lettre d’information hebdomadaire donnant l’actualité des événements techniques et économiques du secteur informatique pour les collectivités locales.


Références Internet :Des cours de géomatique

Cours de bases de données de M. Maingueneaud http://asi.insa-rouen.fr/SIG/CoursBD/Ecole Nationale des Sciences Géographiques - Marne la Vallée – France- http://www.ensg.ign.fr/Formation/Formation_Continue/Formation_interne/Supports_de_cours/Supports_de_Cours.html Université de St Etienne, département de géographie, Cours de Thierry Joliveau - http://www1.c2m.univ-st-etienne.fr/joliveau/Enseignement/SIG/Introduction_SIG.htmUQAM – Montréal - Québec : Structures des données appliquées aux SIG, Benoît St-Onge 1995 - http://www.unites.uqam.ca/dgeo/geo7530/index1.htm

Des ressources intéressanteshttp://www.geoportail.fr/ Géoportail le portail des territoires et des citoyenshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d%27information_g%C3%A9ographiqueWikipédia http://www.arcorama.fr/Blog tecnho sur les SIG d’ESRI http://georezo.net/Géorézo,portail de forums et de références en géomatique –http://www.forumsig.org/Forum SIG

Les sites logiciels SIG :http://www.esri.com/http://www.mapinfo.com/http://www.projet-sigle.org/portail collaboratif francophone spécialisé dans les domaines de l’information géographique


http://asi.insa-rouen.fr/SIG/CoursBD/

http://www.ensg.ign.fr/Formation/Formation_Continue/Formation_interne/Supports_de_cours/Supports_de_Cours.html

http://www.ensg.ign.fr/Formation/Formation_Continue/Formation_interne/Supports_de_cours/Supports_de_Cours.html

http://www1.c2m.univ-st-etienne.fr/joliveau/Enseignement/SIG/Introduction_SIG.htm

http://www.unites.uqam.ca/dgeo/geo7530/index1.htm



http://www.geoportail.fr/

http://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d%27information_g%C3%A9ographique

http://www.arcorama.fr/

http://www.arcorama.fr/

http://georezo.net/

http://www.forumsig.org/

http://www.esri.com/

http://www.mapinfo.com/



http://www.projet-sigle.org/

Cours en lignehttp://tice.utc.fr/portail_UV/detailuv.php?uv=GO01&page=uv&lang=fr

http://tice.utc.fr/portail_UV/detailuv.php?uv=GO01&page=uv&lang=fr

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