Les étapes de l Analyse spatiale

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1 Territoires, Environnement, Télédétection et Information Spatiale Unité mixte de recherche Cemagref - CIRAD - ENGREF Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Master Sciences Humaines et Sociales Mention Territoires et sociétés, aménagement et développement (TSAD) Spécialité Systèmes d Information et Informations Géographiques pour la Gestion et la Gouvernance des Territoires (SIIGT) Jean-Pierre Chéry ENGREF-AgroParisTech Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Les étapes de l Analyse spatiale SOURCES D INFORMATIONS Image satellitaire, photographie, relevés de terrain, enquêtes, recensements MODELE IDENTIFICATION QUI? QUOI? CARTOGRAPHIE Choroplète, isoligne, Anamorphose MODELE REPRESENTATION OÙ? FORME Configuration spatiale (concentrée, dispersée, anisotrope, polarisée, etc.) MODELE DESCRIPTION COMMENT? PROCESSUS Interaction, diffusion, concentration MODELE EXPLICATION POURQUOI? S / 9- Engref/AgroParisTech d après Sanders, 998

2 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Analyse spatiale en mode vecteur S / 9- Engref/AgroParisTech Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Sommaire Définitions Opérateurs d analyse spatiale Requêtes spatiales attributaires Opérateurs spatiaux métriques Modèle topologique Relation topologique D Opérateurs spatiaux topologiques concernant une seule couche Opérateurs spatiaux topologiques concernant deux couches Opérateurs spatiaux topologiques pour une topologie de réseau Opérateurs statistiques Opérateurs stochastiques S / 9- Engref/AgroParisTech 4

3 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Définitions Mode vecteur (rappel) Données vectorielles : points, lignes, polygones Données géographiques : objet vectoriel attributs alphanumériques (=sémantiques) Au minimum un attribut, pour liaisons avec bases externes : identifiant Analyse spatiale Analyse de phénomènes (proximité d objets, intersection entre objets, ) dont on connaît la localisation (x,y,z) et l étendue (xf,yf,zf) des frontières Opérateurs appliqués aux objets graphiques ET aux attributs thématiques S / 9- Engref/AgroParisTech Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs d analyse spatiale Un objet Plusieurs objets Relations dans l espace Information attributaire Opérateurs arithmétiques, -, *, Opérateurs logiques >, <, =,, Opérateurs attributaires Opérateurs dimensionnels (direction,surface ) Opérateurs topologiques Inclusion, adjacence Opérateurs statistiques Cartographie distribution Opérateurs spatiaux Opérateurs stochastiques Auto-corrélation S / 9- Engref/AgroParisTech

4 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Requêtes spatiales attributaires INTERROGATION SPATIALE inversement SELECTION ATTRIBUTAIRE 4 depuis la carte depuis la table attributaire IDENTIFIANT DONNEES U A B B 4 A C IDENTIFIANT DONNEES Sélection automatique dans la table attributaire A B B 4 A C 4 Sélection automatique sur la carte S / 9- Engref/AgroParisTech 7 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux métriques Définition : basés sur l information métrique de la géométrie des entités géographiques Information métrique codée Position Longueur d un arc Périmètre d'un polygone Surface d'un polygone périmètre surface 4 Information métrique calculée Orientation d'un segment Distance euclidienne Distance le long d'un graphe Sélection dans un rayon déterminé d d IDENTIFIANT DONNEES C B B 4 A C S / 9- Engref/AgroParisTech 8

5 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Modèle topologique Définition (rappel) Gestion connexité et contiguïté des objets Création des objets d une couche en mode topologique plus longue et complexe que pour les données non ou pseudo-topologiques Gain de temps et fiabilité des croisements entre deux couches topologiques par rapport aux données non ou pseudo-topologiques Topologie de surface Topologie de réseau S / 9- Engref/AgroParisTech 9 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés grands groupes disjonction voisinage inclusion intersection égalité Relations topologiques D utilisation dans les requêtes sélection d objets dans une couche pas de création d objets contrairement à l emploi d opérateurs spatiaux de type topologique S / 9- Engref/AgroParisTech

6 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux topologiques concernant couche Agrégation : Fusion de polygones blé friche seigle pré pin orge chêne pacage céréale forêt Détail Généralisation : changement de géométrie Détail Distance par zone tampon : traitement des inclusions et distances euclidiennes Détail S / 9- Engref/AgroParisTech Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux topologiques concernant couche Agrégation 4 IDENTIFIANT DONNEE DONNEE A U B V B W 4 A X C Y Champ de rupture IDENTIFIANT DONNEE A B C blé friche seigle pré pin orge chêne pacage céréale forêt S / 9- Engref/AgroParisTech

7 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux topologiques concernant couche Généralisation Zone tampon (buffer) ou Selon option «fusion des entités» Ex : Définition de périmètres de protection (captages) S / 9- Engref/AgroParisTech Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux topologiques concernant couches Croisement de deux couches d information Attention aux : référentiels (communs) précision relative polygones parasites (micro-polygones pouvant être générés par le croisement) S / 9- Engref/AgroParisTech 4

8 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux topologiques concernant couches () 4 4 Intersection : traitement des inclusions Détail diapositives Union : traitements des inclusions et des complémentaires Différence Détail Fonctions de «découpage-rapiéçage» Détail S / 9- Engref/AgroParisTech Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux topologiques concernant couches () Intersection () 4 IDENTIFIANT DONNEES A B B 4 A C 4 7 IDENTIFIANT DONNEES U V W IDENTIFIANT IDENTIFIANT DONNEES IDENTIFIANT DONNEES B U B U 4 A U 4 4 A U B W B W 7 C W S / 9- Engref/AgroParisTech

9 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux topologiques concernant couches (4) Intersection () IDENTIFIANT DONNEES A B B IDENTIFIANT DONNEES U V W IDENTIFIANT DONNEES A B B IDENTIFIANT DONNEES U V W 4 IDENTIFIANT DONNEES IDENTIFIANT DONNEES A U B W B U IDENTIFIANT IDENTIFIANT DONNEES IDENTIFIANT DONNEES A U B U B U 4 B W S / 9- Engref/AgroParisTech 7 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs topologiques appliqués à couches () Intersection () Croisement entre deux couches (l une en noir, l autre en vert) : point point point ligne ligne ligne S / 9- Engref/AgroParisTech 8

10 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs topologiques appliqués à couches () Différence Différence symétrique Croisement entre deux couches (l une en noir, l autre en vert) : point point point ligne ligne ligne S / 9- Engref/AgroParisTech 9 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs topologiques appliqués à couches (7) Fonctions de «découpages rapiéçage» Couche en entrée opérateur Couche paramètre Nouvelle couche de l opérateur en sortie Exemple avec une couche en entrée de type polygone, mais même principe qu il s agisse de ligne ou de point Split Clip Erase opérateur Update uniquement entre deux couches de polygones Update Opérateur Cut uniquement avec une couche en entrée de type ligne ou polygone Cut S / 9- Engref/AgroParisTech

11 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux de topologie de réseau Calcul de chemin Connexion des lignes et nœuds Règles de circulations des flux à travers les différents éléments du réseau (ligne et nœud) Affectation éventuelle de poids aux différents éléments du réseau Prise en compte momentanée de la fermeture d une partie du réseau Exemples d applications Optimisation d une tournée d engins agricoles entre plusieurs exploitants d une coopérative Étude du réseau d irrigation en cas de panne d une vanne S / 9- Engref/AgroParisTech Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs spatiaux de topologie de réseau DISTANCE SUR RESEAU : traitement de la continuité N Nœud Arc# Arc# NOEUDS LIGNES = TRONCONS DE RESEAU arrivée 4 départ S / 9-4 Engref/AgroParisTech

12 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs statistiques Calcul à partir des informations sémantiques liées aux objets géographiques (attributs numériques moyenne, valeur minimum ) Histogramme Résumés statistiques (tout type d attribut) Représentation thématique cartographique, selon la distribution des valeurs, différentes méthodes : seuil naturel quantile même intervalle écart-type S / 9- Engref/AgroParisTech Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs statistiques () Tableaux de données par secteur géographique camemberts, histogrammes er trim. e trim. e trim. 4 e trim. Est,4 7,4 9,4 Ouest, 8, 4,, Nord 4,9 4,9 4 4,9 Cartographie des distributions S / 9- Engref/AgroParisTech 4

13 Master ère année Analyse spatiale, analyse géographique, spatialité des sociétés Opérateurs stochastiques Relations d espace entre objets (points, polygones) pour expliquer et modéliser la distribution spatiale des variables suivant un mode probabiliste Si unité spatiale discrète (segment, polygone) : Indice d autocorrélation spatiale (Moran, Geary) = degré de ressemblance entre valeurs d une variable en fonction du voisinage des unités spatiales (lattices) Application : modélisation des structures spatiales Si ensemble de l espace et observations ponctuelles : Degré de dissemblance entre valeurs d une variable en fonction de la distance entre points de données (semi-variogramme). Application : estimation ou complément des données manquantes (krigeage), simulation de jeux de données probables, cartographie à partir d un plan d échantillonnage spatial la géostatistique S / 9- Engref/AgroParisTech