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1 Bibliothèque de l Université Laval Géoindex+ : plateforme de découverte de données géospatiales Projet déposé dans le cadre du prix Innovation des services documentaires du Québec Au printemps 2012, la Bibliothèque de l Université Laval lançait sa nouvelle plateforme de découverte, de consultation et d extraction de données géospatiales : Géoindex+ 1. Combinant la recherche textuelle et spatiale à l aide de technologies de pointe utilisant essentiellement des logiciels libres, cette plateforme unique au Québec se révèle un outil puissant et novateur pour la gestion et le repérage de données géospatiales. Connaissant un vif succès auprès de ses utilisateurs ainsi qu auprès des bibliothèques universitaires québécoises et canadiennes, Géoindex+ se révèle un candidat de choix pour le Prix Innovation 2012 des services documentaires du Québec. La Bibliothèque de l Université Laval Pour répondre aux multiples besoins documentaires inhérents à toutes les disciplines enseignées à l'université Laval, la Bibliothèque donne accès à près de six millions de documents. On y trouve livres, périodiques, thèses, films, musique, cartes, atlas, statistiques et des milliers de ressources électroniques accessibles par son site Web, dont les données géospatiales. Elle dessert une clientèle de quelque étudiants dont plus de sont inscrits aux cycles supérieurs ainsi que plus de 2500 professeurs et chargés de cours. La gestion des données géospatiales : mise en contexte Les données géospatiales sont maintenant au cœur de notre société et de nos activités. Alors qu elles étaient réservées auparavant à une clientèle experte, l apparition du GPS, de la 1 Site Web de Géoindex+ : 1

2 cartographie de masse (ex : Google Maps ou Bing Maps), ainsi que la présence des appareils mobiles intelligents, sont venus changer complètement cette situation en ouvrant l accès aux données géospatiales à une grande diversité d utilisateurs. Cette démocratisation se fait également sentir en milieu universitaire, où l utilisation de l information géographique est de plus en plus multidisciplinaire. Cumulant des collections de plus en plus importantes de données géospatiales, plusieurs défis se posent dans les bibliothèques universitaires afin de faciliter leur découverte et leurs accès pour l enseignement et la recherche, notamment en raison de leur complexité intrinsèque, de leur restriction d accès, de leur quantité sans cesse croissante, ainsi que de l espace disque volumineux qu elles requièrent. À la Bibliothèque de l Université Laval, c est au Centre d information géographique et statistique (Centre GéoStat) 2 que se fait la gestion des données géospatiales (cartes numériques, images satellites, orthophotographies, etc.). Le Centre gère près de jeux de données géospatiales représentant plus de 10 Terra octets d espace disque. Qu est-ce que les données géospatiales? Les données géospatiales sont des événements ou des objets qui sont localisés sur la surface terrestre, et qui sont organisés sous forme de couche d information géographique. En d autres mots, ce sont des cartes géographiques numériques séparées en couches où chacune d elles représente des objets ou des événements de même nature, comme la couche des clients, des routes, des parcelles, etc. Il existe deux grands types de données : les données vectorielles et les données matricielles [Figure 1]. 2 Site Web du Centre GéoStat : 2

3 Figure 1. Les données géospatiales. Chaque couche d information géographique vectorielle 3 est associée à une table ou une base de données où chaque objet représenté possède un enregistrement avec un ou plusieurs attributs qui le qualifie. Comme son nom l indique, les données matricielles 4 sont quant à elles représentées par une matrice de pixels organisés en lignes et en colonnes. Ces données sont traitées et analysées à l aide de logiciels spécialisés tels qu ArcGIS, Autocad, MapInfo et Quatum GIS par les étudiants et chercheurs. Ils produiront des cartes thématiques et/ou des analyses spatiales [Figure 2]. Les professeurs s en servent également à des fins pédagogiques. Figure 2. Nombre d habitants par aire de diffusion Recensement de Par exemple, les rivières, les courbes de niveau, les bâtiments et les routes, représentés sur une carte topographique numérique constituent de l information géographique vectorielle. 4 Les données matricielles correspondent souvent à des images (photographies aériennes numériques, images satellites, etc.). 3

4 Longtemps associée à des domaines d expertises exclusifs, tels que la géographie, l ingénierie ou l arpentage, l utilisation des données géospatiales s est démocratisée au cours de la dernière décennie comme le démontrent les statistiques de téléchargement colligées par le Centre GéoStat [Figure 3]. Figure 3. Téléchargements selon le domaine d étude de l usager, Ainsi, de la cartographie des poches de pauvreté par quartier (service social) aux représentations géographiques de la concentration des industries (économique) en passant par la distribution territoriale des effectifs scolaires (science de l éducation), l usage des données géospatiales s avère un outil puissant de visualisation pour comprendre l évolution de certains phénomènes. Problématique liée à la gestion des données géospatiales Les années 2000 marquent le début de nouvelles responsabilités pour les bibliothèques universitaires eu égard à la gestion et diffusion des données géospatiales. Ces responsabilités reviennent tout naturellement aux cartothèques déjà responsables du document cartographique en format papier. De 2000 à 2005, à la Bibliothèque de l Université Laval comme dans les autres bibliothèques, la diffusion des fichiers de données s effectue à la pièce, on grave les données sur un CD chaque fois qu un usager en fait la demande. En 2005, l équipe du Centre GéoStat met en place 4

5 la première plateforme cartographique Web: GéoIndex 5. À partir d une carte interactive, un usager peut dès lors naviguer, sélectionner et télécharger des cartes numériques (ou données géospatiales) permettant ainsi une automatisation et une première démocratisation des accès à ce type de données. Depuis 2005, une croissance continue de la production de données est observée, ainsi qu une augmentation du nombre de formats dans lesquels elles sont produites, par exemple le format KML de Google Earth. On observe également une démocratisation des usages (de plus en plus de disciplines utilisent les données géospatiales). On assiste aussi à l élaboration de différentes normes et profils (autres que les Règles anglo-américaines de catalogage (RCAA2)) afin de décrire de manière plus appropriée ce type de données. Ces nouvelles réalités entrainent des défis considérables pour le bibliothécaire attitré à la gestion des données géospatiales, et amènent à revoir le système GéoIndex mis en place en Les limites de la plateforme GéoIndex développées en 2005 Bien que la mise en ligne de GéoIndex ait déjà contribué à la démocratisation des données géospatiales en 2005, des limites justifiant son remplacement se sont manifestées depuis. Ces principales limites sont : 1) L absence de moteur de recherche textuelle et de notices descriptives. L abondance des jeux de données rend incontournable la conception d un tel outil de repérage. La conception de ce moteur de recherche exige à son tour de décrire les données géospatiales en conformité avec des normes de description mieux adaptées pour ce type de données et ainsi maximiser leur repérage. 5 Site Web de l ancien GéoIndex: 5

6 2) Un téléchargement à la pièce «calqué» sur les méthodes de diffusion des cartes en format papier (par tuile/feuillet). Les usagers veulent télécharger des données géospatiales correspondant à des étendues qui touchent plusieurs tuiles et plusieurs couches d information en même temps et éviter d effectuer de multiples téléchargements qui ne permettent souvent pas l adéquation avec la zone voulue. 3) L absence de visualisation des données. Les usagers veulent être en mesure de consulter et d observer les données sans nécessairement les télécharger. 4) Le nombre restreint de formats disponibles pour le téléchargement (deux formats seulement). En raison des usages de plus en plus en plus multidisciplinaires, les données se doivent d être diffusées sous plusieurs formats, comme Autocad et Google Earth. La réponse aux limites de GéoIndex : Géoindex+ Soucieuse des limites du système mis en place en 2005, et consciente de l importance de la bonne gestion et de la diffusion des données géospatiales au profit de l enseignement et de la recherche, la Bibliothèque de l Université Laval a donc développé Géoindex+ 6. Géoindex+ est une plateforme de découverte, de consultation et d extraction de données géospatiales. Lancée officiellement au printemps 2012, cette nouvelle plateforme combine la recherche spatiale et textuelle en utilisant des technologies récentes, principalement des logiciels libres tels JQuery, GeoNetwork, Apache SOLR, OpenLayers, MapServer, et PostgreSQL/PostGIS. Découverte des données Géoindex+ offre une interface cartographique dynamique, conviviale et unique [Figure 4] où se côtoient un fond cartographique (carte de base) et les résultats 7 de la recherche. 6 Site Web de Géoindex+ : 6

7 Figure 4. Géoindex+ : plateforme de découverte, de consultation et d extraction de données géospatiales. Grâce à son puissant moteur de recherche combinant à la fois la recherche textuelle et spatiale, l usager peut aisément découvrir les couches de données géospatiales qui répondent à ses besoins. La saisie d un terme dans la boîte de recherche permet tout à la fois à l usager de se localiser sur la carte et/ou d effectuer Figure 5. Recherche de données ou d un lieu. une recherche dans la fiche descriptive (métadonnées) d une couche de données [Figure 5]. Effectivement, le moteur cherche à la fois dans les métadonnées ( ) de Géonindex+ et dans l interface de programmation de Google Maps ( ). 7 La couche géographique dans GéoIndex+ est considérée comme l unité de base bibliographique, au même titre qu un document l est dans un catalogue traditionnel. 7

8 La pleine efficacité d un moteur de recherche repose sur la richesse et la qualité des métadonnées qu il interroge. Le Centre GéoStat a développé un profil 8 de la norme ISO permettant ainsi de décrire de manière standardisée ses différents inventaires de données et assurant par le fait même la possibilité d un repérage plus performant pour Géoindex+ et d une interopérabilité accrue avec d autres moteurs. Le profil développé contient un champ mot-clé pour la description des couches de données. La norme ISO offre la possibilité de choisir son propre thésaurus pour la sélection d un mot-clé, pourvu que ce thésaurus soit l objet d une reconnaissance officielle. Le Répertoire de vedettes-matière (RVM), reconnu comme norme nationale d'indexation en français depuis 1974, répondait exactement aux besoins d indexation du nouveau système, en raison principalement de sa nature encyclopédique (multidisciplinarité). Conçu et alimenté à la Bibliothèque de l Université Laval, il contient plus de entrées avec un riche réseau sémantique (terme spécifique, terme associé, terme rejeté et équivalent anglais). Le développement d un service Web interrogeant le RVM et son réseau sémantique a permis de mettre en place une fonction de recherche originale : l autocomplétion sémantique maximisant ainsi la découverte de données. Par exemple, Géoindex+ suggérera le terme Cours d eau à l usager inscrivant River dans la boîte de recherche comme illustré à la figure 5. En s inspirant des nouveaux moteurs de recherche documentaire que l on retrouve dans les bibliothèques, le concept des facettes a été repris afin de permettre aux utilisateurs de filtrer facilement les résultats de recherche selon certains champs propres aux données géospatiales, tel que le type de données (matriciel, vectoriel), le type de géométrie (point, ligne, polygone), le système de projection, etc. 8 Un profil de métadonnées est un sous-ensemble de champs sélectionnés. 8

9 En plus d un moteur de recherche textuelle performant, Géoindex+ filtre les résultats en fonction de la région géographique (étendue spatiale) de la carte de base. Cette recherche spatiale permet à l usager qui se déplace sur la carte de découvrir les données géospatiales disponibles selon la région géographique, affichée au fur et à mesure de son déplacement. Chaque déplacement entraine une nouvelle requête spatiale. L usager pourra ensuite, au besoin, filtrer ces résultats à l aide des facettes et/ou d une recherche textuelle. Consultation des données L utilisation de technologies récentes et standardisées permet à l usager de visualiser les différentes couches de données géospatiales associées aux résultats sa recherche. D un simple clic sur l icône réservé à cet effet, il peut afficher et superposer différentes couches [Figure 6] au-dessus de la carte de base. Un gradient de transparence ajuste l opacité de la couche en consultation, facilitant ainsi la comparaison entre la ou les couches affichées et la carte de base. Figure 6. Superposition de la couche Bâtiment de la Ville de Québec (2012) sur la couche d orthophotographies aériennes de 1948, Campus de l Université Laval En cliquant sur le nom de la couche dans la zone des résultats, l usager accède à la fiche descriptive ou de métadonnées (notice bibliographique), et peut consulter les informations relatives à cette dernière. 9

10 Grâce à l utilisation du protocole de communication standard WMS (Web Map Service) 9, les données géospatiales repérables par Géoindex+ peuvent être visualisées à distance par les usagers directement dans leur propre environnement de travail, et ce, sans téléchargement. En copiant simplement l adresse du service WMS dans le logiciel de cartographie utilisé par l usager, ce dernier peut consulter rapidement plusieurs couches de données. Il importe de souligner que le fait de pouvoir consulter les données sans les télécharger représente un gain de temps pour l usager et évite une duplication inutile des données sur le parc informatique du campus et l encombrement de la bande passante du réseau de l Université. Extraction des données Au besoin, l usager peut facilement sélectionner par rectangle une zone d intérêt géographique et procéder à l extraction des couches de données géospatiales préalablement sélectionnées. Contrairement à l ancien GéoIndex, dont le mode de téléchargement était «calqué» sur les limites d une carte en format papier (feuillet), et qui forçait par conséquent l usager à effectuer plusieurs téléchargements d un même jeu de données pour couvrir l étendue géographique choisie, Géoindex+ offre la possibilité de télécharger en une seule transaction toutes les données dont il a besoin pour couvrir l étendue géographique de sa zone d intérêt. Géoindex+ permet également de télécharger des couches de données provenant de producteurs différents en même temps. En plus de la sélection par rectangle, Géoindex+ offre en outre la possibilité d effectuer une extraction selon une limite personnalisée [Figure 7]. 9 Web Map Service (WMS) est un standard de service Web de l Open Geospatial Consortium (OGC) qui permet de produire dynamiquement des cartes à partir de données géoréférencées. 10

11 Figure 7. Délimitation personnalisée en vue de l extraction de données couvrant uniquement l Île d Orléans Sa sélection faite, l usager peut ensuite choisir la projection géographique avec laquelle il souhaite travailler, ainsi que le format de sortie des fichiers, avant de procéder au téléchargement comme tel. Géoindex+ propose un vaste choix quant au format de sortie des fichiers, dont KML (Google Earth), TAB (MapInfo), DWG/DXF (Autocad), PDF, ESRI Shape (ArcGIS), etc. Pour finaliser avec succès sa transaction, l usager doit enfin s authentifier et prendre connaissance du contenu de la licence associée à la couche de données géospatiales qu il souhaite télécharger. Chaque transaction est colligée pour connaître les profils des usagers et, ultimement, faciliter la gestion des données par les responsables du Centre GéoStat. Retombées Indubitablement, Géoindex+ place la Bibliothèque de l Université Laval à l avant-garde quant aux méthodes de diffusion et de gestion des données géospatiales au sein des bibliothèques universitaires canadiennes, voire nord-américaines. 11

12 Qualité de la réalisation, originalité et innovation Le projet a été réalisé en prenant en compte toutes les facettes liées au monde des données géospatiales, et répond à des standards, des pratiques ou à des choix qui témoignent d un haut niveau de qualité. Ainsi, la solution technologique retenue supporte les protocoles standardisés Web Map Services (WMS) et Catalog Service for the Web (CSW) 10 élaborés par l Open Geospatial Consortium 11. Pour optimiser le repérage des données et favoriser l interopérabilité avec d autres moteurs de recherche, les responsables du projet ont développé un profil de la norme ISO-19115, associé au répertoire des vedettes-matière (RVM) développé à l Université Laval pour faciliter l indexation des jeux de données en utilisant un champ «mot-clé». Outre le caractère interactif et convivial de son interface Web cartographique (déjà originale en soi), Géoindex+ est présentement la seule plateforme d accès aux données géospatiales en Amérique du Nord combinant à la fois un puissant moteur de recherche textuelle sémantique à un moteur de recherche spatiale performant. Il se distingue également d un projet semblable développé en Ontario, le Scholar Geoportal, par son architecture construite avec des technologies utilisant des logiciels libres. En plus des économies importantes engendrées pour le projet, l utilisation des logiciels libres pour la conception de Géoindex+ lui confère beaucoup de flexibilité, et facilite grandement sa transférabilité. 10 Le service CSW permet d interagir avec un ou plusieurs catalogues de données géospatiales, de manière distante via le Web. Il permet la recherche de données cartographiques, l accès à la fiche descriptive et le moissonnage du catalogue par d autres moteurs. 11 L Open Geospatial Consortium (OGC) est un consortium international pour développer et promouvoir des standards ouverts, afin de garantir l'interopérabilité des contenus, des services et des échanges dans les domaines de la géomatique et de l'information géographique. 12

13 Amélioration des services En plus de contribuer fortement à la démocratisation des données géospatiales, GéoIndex+ automatise de façon performante l extraction des données et ce, selon des critères de recherche voulus par les usagers : Repérage simple et optimisé par la recherche textuelle et spatiale Visualisation (démarche exploratoire avant de télécharger) Choix d un grand nombre de formats de sortie Vaste choix de systèmes de projection géographique Extraction personnalisée (par zone d intérêt) Accès à de grands ensembles de données dans son environnement de travail sans téléchargement Étudiants, chercheurs et professeurs maximisent donc le temps d exploitation et d analyse versus le temps de repérage d un produit cherché. Il importe de mentionner que Géoindex+ ne fait pas que démocratiser les données géospatiales acquises par la Bibliothèque de l Université Laval, mais il donne aussi une seconde vie à son patrimoine cartographique imprimé. Suite à leur numérisation et leur géoréférencement 12, des cartes géographiques imprimées sont désormais disponibles via Géoindex+ dans un contexte spatial sous forme de couches de données géospatiales [Figure 8], où leur usage ajoute à l analyse. 12 Le géoréférencement d'une image fait correspondre à chaque pixel de cette dernière un couple de coordonnées géographiques, facilitant ainsi son positionnement dans l espace. 13

14 Figure 8. Affichage dans GéoIndex+ de la carte intitulée Map of Quebec engraved by the cradle of New France 1908 (numérisée et géoréférencée). Qui plus est, les options de visualisation et d affichage de Géoindex+ en font un outil pédagogique novateur qui s inscrit en droite ligne dans l environnement numérique d apprentissage que met en place présentement l université. En effet, l interface géographique de Géoindex+, avec la possibilité d y superposer des couches de données, force l usager à développer ses compétences spatiales, voire son intelligence géographique, et suscite une première démarche d analyse. L ajout possible de fonctionnalités permettra également de s approprier facilement certaines notions cartographiques et géographiques (échelles, projections, etc.). Géoindex+ s avère également un outil apprécié pour le développement des collections de données géospatiales à la Bibliothèque. En colligeant automatiquement les statistiques de téléchargement des fichiers, il aide le gestionnaire à prendre des décisions éclairées quant à l acquisition de nouvelles données. En permettant la récolte d informations sur le profil académique des usagers, il facilite la prise en charge des besoins de la clientèle et assure de ce fait un développement plus cohérent. De plus, l interface Web cartographique interactive permet au gestionnaire, en un seul clic, de connaître l étendue de la couverture géographique pour laquelle certains produits sont 14

15 disponibles et devient donc un outil visuel puissant pour assister le gestionnaire dans son choix d acquisition de données. Intérêt du projet La réalisation de Géoindex+ a suscité un vif intérêt auprès des autres bibliothèques universitaires québécoises lors de la présentation de sa première version au congrès des milieux documentaires en décembre S en est suivi une rencontre rassemblant directeurs et responsables informatiques des bibliothèques universitaires du Québec, où le projet a été davantage étayé et explicité dans l objectif de création de partenariats. Il importe de rappeler que dès le début du projet de refonte de GéoIndex, les métadonnées liées aux données géospatiales étaient au cœur des réflexions. Il devenait impératif que chaque jeu de données fasse l'objet d'une description rigoureuse tout en se conformant aux normes de métadonnées géospatiales. Le moteur de recherche intégré à Géoindex+ peut s'alimenter de n importe quel catalogue de métadonnées qui respecteraient ces mêmes normes. L'architecture modulaire composée essentiellement de logiciels libres derrière le Géoindex+ en fait une solution flexible qui peut facilement s'adapter à d'autres organisations sans trop de modifications techniques. La transférabilité du système ainsi démontrée a conduit à des pourparlers avec la Bibliothèque de l Université de Montréal. Une entente est en cours afin qu elle acquière Géoindex+ et qu elle devienne partenaire dans le développement de futures fonctionnalités. Le projet Géoindex+ a également été présenté à Toronto lors du congrès de l Association des cartothèques et archives cartographiques du Canada (ACACC) en juin dernier. Géoindex+ a suscité 15

16 l intérêt des collègues cartothécaires des autres institutions canadiennes. Certaines universités de l Ouest canadien se sont montrées intéressées par son acquisition. Le projet sera aussi présenté à Chicoutimi le 17 octobre prochain dans le cadre du colloque Vision Géomatique , ainsi qu en Suisse le 24 octobre prochain lors du congrès international «Open Source Geospatial Research and Education Symposium (OGRS) 14». Fait notable, le projet a permis le développement d une nouvelle expertise de traitement documentaire (description des métadonnées accompagnant les jeux de données géospatiales). Il est aussi porteur de nouvelles avancées dans l intégration d une composante géographique dans le repérage d autres types de documents. Ainsi, l expertise développée lors du projet et certaines composantes des technologies spatiales utilisées pourraient être adaptées afin d exploiter la dimension géographique souvent rattachée à différents types de documents. Enfin, il faut souligner que Géoindex+ pourrait également servir de plateforme de partage des données géospatiales sur le Campus. Ainsi il offre la possibilité de diffuser les données produites par les membres de la communauté universitaire et ce faisant, d en maximiser les usages. ***** La diffusion des données géospatiales via Géoindex+ connaît déjà un véritable succès. En effet, les premiers commentaires des différentes clientèles montrent que le repérage et l accès aux données sont grandement simplifiés. Plus encore, l usage sans cesse croissant de la plateforme pour chercher et télécharger les données géospatiales par les usagers autorisés témoigne à lui seul de sa réussite. 13 Site Web du colloque : 14 Site Web du congrès : 16

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