Introduction à la géomatique : des outils accessibles et versatiles

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1 Midi-Conservation Introduction à la géomatique : des outils accessibles et versatiles Delphine Favorel 30 septembre 2015 delphine.favorel@ 454, avenue Laurier Est Montréal, QC H2J 1E , poste 25 www.

2 Un réseau actif depuis plus de 20 ans! PROMOUVOIR LE MOUVEMENT DE LA CONSERVATION DES MILIEUX NATURELS AU QUÉBEC AU BÉNÉFICE DE LA COLLECTIVITÉ Faire connaître les moyens de conservation des milieux naturels en terres privées et publiques Éduquer et sensibiliser les citoyens et les collectivités à la nécessité de la conservation des milieux naturels en terres privées Favoriser la prise en compte de la conservation des milieux naturels dans le processus d aménagement et de planification du territoire = répertoire Îles Razades Offrir des services à toute personne et organisme qui désire contribuer à la conservation

3 Définition de la géomatique Le mot "géomatique" est issu des termes "géographie" et "informatique Elle consiste à acquérir, stocker, traiter, analyser, modéliser, interpréter, visualiser, gérer et diffuser des données localisées sur un territoire Multi-disciplinaire (approche intégrée environnement et société): données variées sous forme d empilement de couches : cartes, photos, images satellite, réseau de routes La géomatique est utilisée pour répondre à des questions nécessitant une composante spatiale (inventaire des ressources, sélections de sites, réseau de transport, gestion des risques, aménagement et planification, établir des zones tampon ) = prise de décisions

4 Historique du développement de la géomatique 1 ère ( ) et 2 nde ( ) Guerres Mondiales Essor des missions aériennes et dvt des photos aériennes Vision à plus grandes échelles des territoires Entre les années 1970 et 1980 Dvt et diffusion de logiciel SIG (ESRI en 1969) Programmes civils de lancement de satellites (Landsat I 1972) Démocratisation de l accès aux données Depuis les années 80 Croissance du marché des logiciels, développements des applications sur PC, mise en réseau (bases de données distribuées, applications sur Internet de géolocalisation )

5 Structure et utilité d un SIG En conservation: identifier où se situent les milieux naturels d intérêt

6 Données spatiales L'information géographique est la représentation d'un objet ou d'un phénomène réel ou modélisé, présent, passé ou futur, localisé dans l'espace à un moment donné Géoréférencement : coordonnées X et Y (voire Z altitude) Topologie (forme) : points, lignes, polygones ou matrice Données descriptives/attributaires

7 Systèmes de coordonnées Forme de la terre = datum Système géographique : Système de représentation de coordonnées basé sur un datum = expression mathématique de la surface (ellipsoïde) visant à minimiser l erreur par rapport à la surface réelle de la terre (géoïde). Coordonnées = degré-minute-seconde Vidéo jog

8 Systèmes de coordonnées Projections Système projeté : Système de représentation mathématique plane de coordonnées basé sur un ellipsoïde. La projection est la représentation de la totalité ou d une partie de l ellipsoïde sur une surface développable = cylindrique ou conique la plupart du temps. Coordonnées = mètres Projection Conique Ex: Lambert conforme (grands territoires) Projection cylindrique Ex: Universal Transverse Mercator (UTM) Autres. = projection azimutale : pour les pôles

9 Connaitre le système de coordonnées projetées utilisé

10 Données spatiales L information géographique est constituée de couches d information représentant les multiples faces de l environnement social et physique, c est l'image du millefeuille Métadonnées = données sur les données Description et détails sur le jeu de données : origine, date, auteur, détails des codes / abréviations Permet à d autres utilisateurs de comprendre et d utiliser les données (en vue de partager) Types de données spatiales Vectorielles: points, lignes, polygones Matricielles: pixels (maillage)

11 Modèle vectoriel Points Ligne Polygone Villes, stations d échantillonnage, arbres (dépend de l échelle de la représentation) Routes, cours d eau, transects, frontières Pays, province, réserve naturelle, bâtiment, zones urbaines, cartographie d habitats Identifiant unique pour chaque entité Tableau de coordonnées X et Y Représente une localisation réelle dans l espace Un seul type d objet par shapefile Phénomènes discrets

12 Données vectorielles Table d attributs Ligne = une entité Nbre de champs «infinis» : date d observation, note, expert Sélection d entités en fonction de critères de recherche = requêtes (langage SQL) Requêtes attributaires : area > 50 ha Requêtes spatiales : polygones/points compris dans une autre couche

13 Données matricielles Matrice de cellules = pixels! Espace géographique représenté par une grille de cellules de même dimension (=résolution choisie par l utilisateur ou restreinte par le matériel, moins précis) Valeur numérique = 1 seul attribut par cellule (différent du modèle vectoriel) Représente des phénomènes continus Provient d images satellites ou données d élévation, relevés terrains, précipitation

14 Passage matrice <-> vectoriel

15 Différence vecteur / matrice Points Ligne Polygone

16 Comparaison Matricielle et Vectorielle Vectoriel Phénomènes discontinus: cours d eau, routes, zonage Coordonnées x y : point d observation précis d un phénomène Cartographie: lignes, points, polygones Outils d analyse : tampon, clip, Description topologique multiple Mise à jour simple (édition) Peu adapté aux analyses et simulations Shapefile: *.shp + données tabulaires *.xls, *.mdb + fichiers textes *.csv Matriciel Phénomène continu: élévation, précipitations Unité = pixel moins précis 5 x 5, 30 x 30 Analyses complexes et modélisation (habitat, agriculture, corridors ) Si carto = utile pour le background (land cover) Analyse spatiale : raster calculator, modélisation Une seule caractéristique par couche (sauf images composites) Mise à jour complexe (opération matricielle) Bon pour la modélisation Raster: *.tif, *.ecw, *.img

17 En pratique une combinaison matricielle et vectorielle! Superposition de données matricielles et vectorielles! Google satellite = matriciel Réseau routier = vectoriel Déterminer quelle représentation est plus appropriée en fonction du type de données, de l échelle (lac = polygones, cours d eau = polylignes) et des analyses à effectuer!

18 Acquisition de données spatiales Levés topographiques : récolte de données existantes sur le terrain (+ mesure des angles dans les deux plans horizontaux et verticaux afin de déterminer une direction, format DXF) Relevé terrain = GPS (point d échantillonnage, télémétrie) Digitalisation : photo-interprétation ou cartes existantes

19 Acquisition de données spatiales Photos aériennes : obtenues à partir des survols par avion (futur = drônes?!) Images satellites (LandSat, Ikonos ) = résolution, bandes et longueurs d ondes (NDVI) Données administratives : Infolot (cadastre) zonage agricole (CPTAQ)

20 Où se procurer des données géomatiques? Télédétection Fournisseurs d images gratuites: NASA /USGS, Global Land cover facility, GeoBase / Geogratis, Google Earth, Ministères. Couches thématiques Ministères du Québec : réseau hydrologique, Québec administratif, domaines bioclimatiques En cherchant sur internet! Bcp de ressources (vérifier les sources des données)

21 Exemple de données spatiales Exemples de données spatiales paramètres pour l évaluation d un indice de risque à la biodiversité Activités humaines Accès routier :densité des routes et tailles des routes: autoroute, chemin Population : densité de population, changements démographiques à venir, rejets industriels, pollution, cultures agricoles. Conditions environnementales Élévation et Végétation : composition en espèces du couvert, densité, surface terrière Climat : précipitation, températures, humidité Perturbations naturelles: feux, épidémie de tordeuse, chablis Biodiversité Espèces en péril Dynamique des populations : source / puits, succès de reproduction

22 ArcGIS Le plus connu Analyse d images Principaux logiciels Licence $$$ (2000 à $ selon la licence + extensions) Didacticiels et tutoriels complets Potentiel limité pour développer des extensions User-friendly QGIS Moins connu Open-source Aide assez anarchique (forum, tutoriels ) Mais très grand potentiel pour analyses poussées Moins user-friendly Ressources en OR : Youtube! Tutoriels

23 Géotraitement Le géotraitement vise à transformer ou à obtenir de l information de la donnée spatiale en fonction de certains de ses attributs, qu ils soient des attributs spatiaux ou qualitatifs (ex: classe d âge, religion ou population) Les outils de géotraitement sont très variés Fonction «géométrique» : clip, merge, zones tampons Fonction d analyse : analyse de voisinage (zonal statistics) Fonction d exportation / importation / reprojection de données (en format google earth, des shapefiles vers les raster ) Model builder (ArcGIS): effectuer plusieurs outils les uns à la suite des autres

24 Géotraitement Merge : assemble des données dans un nouveau fichier Append : assemble des données de même nature mais dans un fichier déjà existant Dissolve : assembler les éléments ayant des attributs communs dans un même élément Aggregate polygons : crée une zone de généralisation d un phénomène (plusieurs polygones «agrégés» selon une distance définie par l utilisateur) Symmetrical difference : permet de retirer une partie de polygone à partir d un autre polygone (emporte-pièce) Clip : effectue l extraction d éléments (points, lignes ou polygones) en fonction d une région (réduire les données à une zone d étude, en raster = extract by mask)

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26 Requêtes attributaires et / ou spatiales Permettent d interroger la base de données sur un ou des critère(s) spécifique(s), c est une question (que sur données vectorielles, en matriciel on fera des analyses sur les statistiques spatiales uniquement et traitement) Identifie/sélectionne les entités qui répondent aux critères spécifiés (attributs ou spatiales ou les 2) Milieux protégés > 5ha? Milieux protégés = réserves naturelles? Milieux protégés situés en Montérégie? Milieux protégés = réserves naturelles ET situés en Montérégie ET > 5ha? Situées dans un rayon de 100 km? Habitats d une espèce en péril intersect les aires protégées? SQL : formuler la requête mais outils d aide : construction assistée de la syntaxe des requêtes On peut créer une nouvelle couche à partir des données sélectionnées

27 Requêtes spatiales

28 Pourquoi utiliser la géomatique en conservation? Actuellement, les pressions anthropiques sont responsables de la dégradation des habitats Accaparement des terres = destruction des habitats Conversion de l usage (exploitation) Transformation d une forêt en paysage agricole Étalement urbain Parcelles d habitats de plus en plus petites et de plus en plus éloignées les unes des autres (effets de lisières et isolation) FRAGMENTATION ET PERTE DE CONNECTIVITÉ Besoin d identifier et caractériser les milieux naturels

29 Pourquoi utiliser la géomatique en conservation? Préserver de larges noyaux de conservation Restaurer les bandes riveraines des cours d eau Rétablir la connectivité entre les noyaux de conservation Conserver des fragments naturels dispersés au sein de la matrice Besoin d identifier et cartographier pour mieux gérer les efforts de conservation des milieux naturels!

30 Exemple : géomatique et conservation

31 Cartographie Flèche du nord Échelle Légende Auteur Sources des données Type de projection

32 Symbologie Symbole unique: une seule couleur pour tous les éléments d un shapefile (utile quand on super-positionne plusieurs couches) Catégories: une couleur est attribuée aux éléments du shapefile partageant la même valeur pour un attribut voulu (élévation, ou propriétaire ou autre) Quantités : une couleur est attribuée aux classes d éléments établis de manière statistique ou par l utilisateur lui-même (ex: aire < 1000 m² = rouge, ou dégradé de couleur)

33 Répertoire des milieux naturels protégés Planification de la conservation régionale ou locale Comprendre les efforts de conservation et identifier des lacunes éventuelles

34 Répertoire des milieux naturels protégés

35 Plus.? Intérêt pour travailler sur un logiciel ensemble? Interface de QGIS = logiciel gratuit Réaliser une carte simple de son milieu?

36 Quelques trucs (très utiles) Ne jamais dépasser 13 caractères pour nommer un raster (ERSI ne prend pas en compte plus de 13 caractères et certaines operations peuvent ne pas fonctionner à cause de ça! Ne jamais nommer un raster en commençant par un chiffre! Même problème que précédemment Pas de caractères spéciaux (? %! / & * é à ) Au possible garder toujours un dossier contenant les données brutes et travailler sur une copie des données. Effacer au possible toute couche inutile (test56_bis_ok.shp!) Nommer les couches avec la date permet de mieux retracer ce que l on a fait Travailler en conservant une trace écrite des operations effectuées: idéalement un fichier texte accompagnant les fichiers de données (protocole) Organiser ses couches et bien les nommer : faire un dossier par projet avec toutes les données nécessaires au projet À suivre.!

37 Sources Pour aller plus loin Desrochers, Mélanie. ArcGIS pour les nuls. [URL] et autres formations du CEF : PowerPoint de Jacques-André Landry. Disponible sur Internet (recherche Google) Lhomme, Serge. Introduction à la géomatique (Complément de cours). [URL] Construction-Grands%20travaux/Arpentage/ManuelArpentageGeomatique.pdf fauniques_basee_sur_les_caracteristiques_structurales_des_peuplements_forestiers_de_outaouais.pdf Guide QGIS: Bibliothèque d aide ArcGIS: n000000/ Youtube: Tutoriels: et tutoriels avec données (QGIS) :

38 Plan Merci de votre attention! Questions? Commentaires? 454, avenue Laurier Est Montréal, QC H2J 1E , poste 25 www.