«SIG et archéologie, Initiation» Master Pro 2 d archéologie, 2008 Logiciel ArcView

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1 «SIG et archéologie, Initiation» Master Pro 2 d archéologie, 2008 Logiciel ArcView Olivier Barge, Emmanuelle Régagnon, Séverine Sanz Maison de l Orient et de la Méditerranée Que sont les SIG? Les SIG sont des outils informatiques, de gestion, d interrogation, d analyse, de modélisation et de restitution de l information spatialisée. Ils sont issus du «mariage» de la cartographie traditionnelle portée sur ordinateur, avec les bases de données d une part, et l analyse d images d autre part. Ils sont de plus en plus utilisés dans des problématiques de gestion territoriale, gestion environnementale, et aussi de géomarketing, agriculture, sylviculture,.. Notes Structuration technique Deux modes de description des données graphiques (et donc géographiques), en informatique : Mode vecteur : Mode raster : Utilisé pour : inventaires données attributaires objets décrits explicitement Les modules d Arcgis surfaces et images données continues dans l espace objets non décrits explicitement Structuration des données dans Arcgis : 1

2 FAIRE UNE CARTE - Ajouter des couches - enlever une couche : clic droit / supprimer - visible - non visible - Outils de navigation : Zoom avant, zoom arrière, zoom avant constant, zoom arrière constant, déplacer la vue, vue générale, cadrage précédent, cadrage suivant. Accéder aux propriétés de la couche : - Double clic sur le nom de la couche ou clic droit => «propriétés» - L onglet «Symbologie» permet de modifier les propriétés graphiques de la couche. En cliquant sur le symbole, on peut en modifier : - la couleur de remplissage, l épaisseur et la couleur du contour (polygones), - l épaisseur et la couleur du contour (lignes), - la forme, la taille et la couleur (points) 2

3 L onglet «Affichage» du Menu «Propriétés» permet de définir un filtre de transparence pour chaque couche de données. En cochant la case et en pointant vers un champ contenant un hyperlien, on peut déclancher l action correspondant à cet l hyperlien en cliquant sur l entité avec l outil Par exemple, on peut visualiser une photo. onglet «étiquettes» : Cocher la case pour affecter des étiquettes à toutes les entités de la couche Choisir le/les champs de la table attributaire qui serviront à étiqueter les entités dans la visualisation. Choisir la taille et la police des caractères des étiquettes L onglet «source» fournit les informations liées aux caractéristiques spatiales de la couche : emprises cardinales et système de coordonnées. Définir la source de données Permet d indiquer le nom et le chemin d accès de la couche. Très utile lorsque l on ouvre un document alors que la couche a été renommée ou que son emplacement a changé (dans ce cas, la couche apparaît de cette manière dans la table des matières) 3

4 L onglet général permet de gérer l affichage de la couche en fonction du niveau de zoom courant. Dans cet exemple, la couche sera visible si l échelle d affichage à l écran est comprise entre le 1/ et le 1/ En dehors de cette plage d échelle, la case à cocher de la couche est grisée dans la table des matières LIRE LES INFORMATIONS Ouvrir la table attributaire On accède aux données attributaires de la couche par un clic droit sur le nom de la couche => «Ouvrir la table attributaire». Chaque ligne du tableau correspond à une entité sur la carte. Sélectionner des entités. - On peut sélectionner plusieurs entités dans le tableau de données en maintenant la touche CTRL enfoncée. - On peut sélectionner plusieurs entités sur la carte avec l outil en maintenant la touche MAJ enfoncée. - On peut sélectionner plusieurs entités sur la carte, avec le même outil, dans un rectangle d emprise. - Par le Menu «Sélection» => «Définir les couches sélectionnables», il est possible de choisir les couches sur lesquelles porteront la sélection. - Il est possible de cadrer la vue sur les entités sélectionnées par un clic droit sur la couche => «Sélection» => «zoom sur les entités sélectionnées». 4

5 Sélectionner une (plusieurs) ligne(s) du tableau de données provoque l affichage sur la carte de(s) l entité(s) sélectionnée(s), et inversement. Les attributs graphiques des entités sélectionnées de la couche peuvent être personnalisés dans les propriétés de la couche, onglet sélection. Outils Information L outil permet d afficher la fiche de l entité choisie ou la valeur du pixel dans le cas d une image. La liste déroulante «couches» permet de choisir la couche dans laquelle l information sera lue. On peut ainsi cliquer sur la localisation d une entité et obtenir l information existante dans une autre couche (l altitude dans un MNT par exemple) Outils rechercher L outil permet d effectuer une recherche de mots ou expression dans les champs de la table attributaire des couches Par exemple, la recherche du terme «azay» renvoie tous les champs de toutes les couches contenant ce mot. Un clic droit sur la ligne choisie permet de sélectionner, d identifier,, de faire clignoter l entité 5

6 Outils Distance échelle courante : valeur modifiable. L outil permet de mesurer la distance entre deux points sur la carte. La distance est affichée en bas à gauche de l écran, dans l unité courante de la visualisation. Ces valeurs sont les coordonnées de la position du curseur dans le système utilisé pour l ensemble de couches. Les géosignets permettent de prédéfinir des cadrages dans la carte : - l option créer enregistre (après l avoir nommé) le cadrage courant. - les géosignets créés auparavant apparaissent en dessous dans la liste. Choisir un de ces géosignets déclanche l affichage du cadrage correspondant 6

7 EXPRESSION CARTOGRAPHIQUE DES DONNEES L onglet «Symbologie» dans les propriétés des couches donne accès aux options de cartographie. Cartographier les entités par un symbole unique revient à les représenter toutes de la même manière L option Catégorie permet de cartographier les entités en fonction de variables qualitatives contenues dans les champs de la table attributaire. Par défaut, une couleur est affectée à chaque occurrence. Les symboles peuvent être personnalisés (double clic) La carte est produite et la légende apparaît dans la table des matières 7

8 L option Quantités / Symboles proportionnels permet de cartographier les variables quantitatives absolues (effectifs), pour les points ou les polygones. La taille globale, la forme et la couleur de tous les symboles peuvent être paramétrées en définissant le figuré de la valeur minimum La méthode des points unitaires peut également être utilisée pour les variables quantitatives affectées à des polygones (Quantités / Densité des points) Pour cartographier les variables quantitatives relatives (ratios), on utilisera l option Quantités / Couleurs graduées pour les polygones et l option Quantités / Symboles graduées pour les points. La fenêtre «normalisation» permet de calculer des ratios. Dans cet exemple, Population divisée par superficie = densité de population Le bouton «classer» donne accès à une fenêtre permettant de réaliser la discrétisation. Outre le nombre de classes, il est possible de choisir une méthode de discrétisation. On peut également fixer les bornes des classes manuellement en faisant glisser les barres correspondantes dans l histogramme ou en saisissant les valeurs au clavier. Il est également possible de cartographier simultanément plusieurs variables quantitatives avec l option Diagrammes (secteurs ou histogrammes) 8

9 EDITION DE LA CARTE Basculer en «mode mise en page» : Attention : en mode Mise en page, on utilise une barre d outils différente de la barre utilisée en mode Données. Les outils du mode Données restent actifs et servent à redéfinir le cadrage à l intérieur de cadre carte. A partir du menu Insérer, il est possible d ajouter : - du texte, un titre (il est possible d affecter un formatage différent et un seul! - par bloc de texte) - une flèche de nord - une barre échelle et/ou une valeur d échelle - un second bloc de données (permettant par exemple de positionner un carton dans une carte générale). Outils pour la navigation dans la fenêtre de mise en page. Le plus simple est souvent d insérer un élément en validant tout par défaut, puis de personnaliser cet élément en accédant aux (doubleclic ou clic droit / propriétés). Pour fixer une échelle constante ( ex 1 : ), il faut sélectionner l onglet Bloc de données dans les propriétés du bloc de données et cocher Echelle constante pour l Emprise en spécifiant la valeur de l échelle. Pour la légende, il est possible de renommer les éléments directement à partir de la légende dans la table des matières (cadre de gauche), de même qu il est possible de renommer le nom de la couche. Afficher une seconde carte Faire Insérer, Nouveau bloc de données : un cadre vide apparaît dans la mise en page et un second bloc de données dans la liste des couches. On ajoute des couches pour composer une carte dans la nouvelle fenêtre. Si l on bascule en mode «données», la carte correspondante au cadre sélectionné dans la mise en page apparaîtra. De même, les objets qu il est possible d insérer à partir du menu «insérer» seront liés au cadre carte sélectionné. En pratique, il est souvent commode de faire un copier coller du premier cadre carte, puis de modifier le second selon ses souhaits. Pour afficher l emprise d un carton dans une carte générale, sélectionner la carte générale, puis dans l onglet «Rectangle d emprise» des propriétés, sélectionner le nom du bloc de données correspondant au carton (par défaut : Couches) et le faire passer de gauche à droite. La représentation de l emprise est mise à jour automatiquement. Afficher la grille du système de coordonnées ou les graticules : 9

10 Dans les propriétés du bloc de données, onglet Quadrillage, faire Nouveau quadrillage, cocher Carroyage pour une grille correspondant au système de coordonnées ou graticules pour les méridiens et parallèles. Paramétrer comme désiré (écartement, lignes ou intersections, amorces, ) en affichant les propriétés. Enregistrer la mise en page pour pouvoir la réutiliser Il est possible d enregistrer le modèle de mise en page afin de le réutiliser pour une carte qui aurait des caractéristiques comparables. Faire enregistrer sous, et choisir le format.mxt. Pour utiliser le modèle, presser le bouton pointer sur le fichier.mxt correspondant. de la barre d outils de Mise en page, puis Exporter vers Illustrator Il suffit, en mode Mise en page, de faire «Exporter la carte» dans le menu Fichier et de sélectionner le format.ai. Attention : Les images et les couches comportant un niveau de transparence seront «compactées» dans un calque image placé en bas dans le fichier illustrator Dans Illustrator, on récupère les couches sous forme de calques individualisés. Pour gérer les objets individuellement dans les calques, il faut au préalable supprimer le masque d écrêtage et dissocier les objets. 10

11 REQUÊTES Sélectionner par attributs Il est possible de sélectionner les entités d une couche en fonction de leurs données attributaires. clic droit sur la couche => «Ouvrir la table attributaire» bouton «options» => «Sélectionner selon les attributs» La fenêtre de dialogue ouverte permet de rédiger une requête sur les champs de la table attributaire. Champs de la table attributaire Opérateurs Valeurs uniques prises par le champ Formulation de la requête 11

12 Calculer des valeurs dans un champ Le cas échéant, il faut créer un nouveau champ : bouton option, Ajouter un champ. Choisir ensuite le type de champ et sa longueur. Cliquer sur l entête de la colonne dans laquelle on veut effectuer des calculs pour la sélectionner, puis clic droit, calculer des valeurs. Dans la fenêtre suivante, formuler le calcul désiré. Si des enregistrements ont été sélectionnés au préalable, le calcul portera uniquement sur ceux-ci. Récapituler Récapituler permet de résumer les modalités prises par un champ, et de calculer les statistiques des autres champs pour chacune des occurrences. Par exemple, on pourra calculer l approvisionnement total en obsidienne par type de site. Le résultat est stocké dans une nouvelle table au format.dbf 12

13 Jointure et relation La jointure permet d associer les attributs de deux tables grâce à un champ commun. A 1 enregistrement d une table mère correspond 1 enregistrement dans la table fille. Pour réaliser une jointure, clic droit sur la couche, jointures et relations, joindre Dans la fenêtre, indiquer Le champ de la table mère contenant les identifiants communs aux deux tables, La table que l on s apprête à joindre, Le champ de la table fille contenant les identifiants Mettre deux tables en relation permet de réaliser des relations de 1 à n. A 1 enregistrement d une table mère correspond à plusieurs enregistrements dans la table fille. La mise en œuvre est similaire à celle de la jointure 13

14 Requêtes spatiales Elles s effectuent à partir du menu Sélection / Sélection par entités Il s agit de sélectionner des entités en fonctions des relations spatiales qu elles partagent avec d autres entités. Points à l intérieur de polygones, lignes qui intersectent d autres lignes, points situés à une certaine distance de lignes ou de polygones, etc On choisit la couche à l intérieur de laquelle on souhaite sélectionner des entités, On spécifie le type de relation spatiale qu elles entretiennent avec D autres entités contenues dans une autre couche. On peut utiliser une sélection de ces entités plutôt que la couche entière L exemple de cette fenêtre sélectionne les sites archéologiques situés à moins de 1 kilomètre des rivières Il est possible d enchaîner les requêtes spatiales et attributaires pour produire des requêtes complexes. Par exemple, les sites archéologiques du Bronze ancien situés à moins de 1 km des rivières en zone désertique. 14

15 ACQUISITION DES DONNEES Les Systèmes de coordonnées Un système de coordonnées est composé d une projection, transformation mathématique qui fait passer de la sphère (ou plutôt l ellipsoïde) au plan (ou plutôt la carte), et d un datum, description géodésique de la forme et de la position de l ellipsoïde théorique qui décrit la Terre. Différents types de projections La définition d un système de coordonnées dans ArcGis (exemple du système NTF Lambert II carto) Projection : Déterminer les parallèles sécants du cône de projection, pour situer la zone sur laquelle seront projetées les coordonnées géographiques. Déterminer la coordonnée x et la coordonnée y du point d origine Le faux est et le faux nord : décaler les coordonnées du point origine afin d éviter les coordonnées négatives à l ouest et au sud. Toutes ces informations se retrouvent dans ArcCatalog et ArcMap dans les propriétés des fichiers (propriété de la couche, sous onglet source dans ArcMap) Datum :. L ellipsoïde est une approximation du géoïde ; chaque pays a défini celui le mieux adapté à son territoire. Dans les SIG, il est nécessaire de connaître les dimensions de l ellipsoïde (demi grand axe et demi petit axe), ainsi que sa position par rapport à un ellipsoïde de référence, le WGS

16 Tous ces paramètres peuvent être édités, mais, en général, on travaille avec des systèmes de coordonnés implantés dans ArcGis. En revanche, il faut indiquer, pour chaque couche utilisée, son système de coordonnées : Dans ArcCatalog, propriétés de la couche, pointer sur le champ «shape» et dans ses propriétés, cliquer sur le bouton figurant dans la ligne «référence spatiale». Celui-ci donne accès à une fenêtre à partir de laquelle on peut naviguer pour pointer sur le systeme de coordonnées requis (sélection). Le bouton importer permet de copier le système de coordonnées d une autre couche. Le bouton nouveau permet de définir un système personnalisé. S il est nécessaire de transformer les données dans un autre système de coordonnées, il faut d abord renseigner la couche, puis utiliser l assistant de projection dans ArcToolBox Géoréférencer une image Dans ArcMap, ouvrir l image. Celle-ci n etant pas géoréférencée, elle se trouve en dehors du cadre de visualisation. Pour la voir, faire un clic droit sur la couche, puis zoom sur la couche. Afficher la barre d outils de Géoréférencement (Affichage, barres d outils). L objectif est de trouver des points communs entre une couche déjà géoréférencée et l image. Nom de l image à géoréférencer Outil de saisi de point de calage Tableau des liens Cas d une carte dont on connaît le système de coordonnées : Prendre 4 points aux extrémités de la carte. Pour chaque point, faire un clic avec coordonnées x et y. sur un point connu, puis clic droit, entrer les Cas d une carte dans le même système de coordonnées que la couche de référence : Prendre 4 points aux extrémités de la carte. Pour chaque point, avec le même outil, cliquer une première fois sur l image à géoréférencer, une seconde fois sur la couche de référence. Cas d un document dont le système de coordonnées est inconnu ou inexistant : Même démarche prise de points de calage que précédemment, mais en prendre davantage, répartis de manière uniforme. En fonction du type de document, il peut être nécessaire d utiliser un polynome de second, ou de troisième degré (en bas de la fenêtre du tableau des liens). Dans tous les cas, rectifier l image (menu géoréférencement): une nouvelle image géoréférencée est calculée. 16

17 Créer des points à partir de coordonnées x et y A partir d une table (dbf) contenant deux champs avec des coordonnées x et y : Menu Outils / Ajouter des données x et y : dans la fenêtre de dialogue, indiquer la table contenant les coordonnées, les champ correspondant à la coordonnée x et celui correspondant à la coordonnée y. On peut définir le système de coordonnées dans cette fenêtre, de la même manière qu indiqué précédemment. Un fois les points projetés, enregistrer le résultat comme un nouveau shapefile (clic droit sur la couche, Données, Exporter des données. Digitallisation Avant de saisir ces données graphiques, il est nécessaire de créer au préalable un shapefile vide : dans ArcCatalog, clic droit sur le dossier puis nouveau / fichier de formes. Donner un nom à la couche, Indiquer le type d entité que l on se propose de saisir Définir le système de coordonnées en cliquant sur Modifier Ouvrir ensuite cette couche vide dans ArcMap. Il faut ensuite ouvrir une session de mise à jour dans le menu flottant «éditeur» (Outils/personnaliser). Aucune donnée à l intérieur des couches ne peut être modifiée sans ouvrir une session de mise à jour. En revanche, toute modification, même si elle concerne plusieurs couches sera enregistrée si l on active «enregistrer les mises à jour» dans le menu «éditeur» 17

18 Choisir d abord la couche dans laquelle on va saisir les entités dans la fenêtre «cible». L outil permet de saisir les entités, des points par simple clic dans un shapefile de points, des lignes ou des polygones par une succession de clics dans des shapefiles correspondants. Une fois une entité saisie, elle est sélectionnée automatiquement. Si l on affiche la fiche de l entité en actionnant le bouton fenêtre., on peut éditer ses attributs directement dans cette Si l on souhaite modifier le tracé d une entité, la sélectionner avec l outil puis choisir «modifier l entité dans le menu «Tâche». On peut alors déplacer des sommets, en créer ou en supprimer (clic droit). L outil permet de couper une ligne. L outil qui vient prendre la place de l outil permet de dupliquer une ligne ou une portion de polygone si celui-ci est sélectionné au préalable. Il est possible de définir un magnétisme entre les entités d une même couche, ou des entités de plusieurs couches. Par exemple, dans un réseau, il est nécessaire que les extrémités de deux lignes connectées le soient strictement à un même point. Autre exemple, un point représentant une ville peut prendre place exactement à la jonction de deux routes. Pour cela, activer le magnétisme souhaité dans le menu éditeur, capture. La distance de ce magnétisme peut être définie dans le menu éditeur, option. Olivier Barge, mars