Mise en ligne de l Atlas du Parc naturel régional des Ballons des Vosges avec QGIS Server (cartographie Plan parc et Découverte)

Transcription

1 Université de Toulouse MASTER 2 GEOMATIQUE Parcours Professionnel : «Science de l Information Géoréférencée pour la Maîtrise de l environnement et l Aménagement des territoires» (SIGMA) RAPPORT DE STAGE Mise en ligne de l Atlas du Parc naturel régional des Ballons des Vosges avec QGIS Server (cartographie Plan parc et Découverte) ORY Jérémie Maître de stage : Hélène Durand Tuteur-enseignant : Laurent Jegou Septembre 2011

2 "The idea of copyright did not exist in ancient times, when authors frequently copied other authors at length in works of non-fiction. This practice was useful, and is the only way many authors' works have survived even in part." Richard Matthew Stallman, programmeur et militant du logiciel libre, à l origine du projet GNU.

3 RESUME Les outils de géovisualisation web fleurissent autour de nous. De nombreuses organisations ont désormais recours à ces applications pour présenter les travaux sur lesquels ils travaillent. Ces applications sont fréquemment basées sur des technologies modernes "open source" Le design, les fonctionnalités et la convivialité de chacune, apparaissent bien souvent très différents. La vraie question de fond est donc celle de l ergonomie et de l esthétisme cartographique, permettant à l utilisateur une bonne compréhension de l information géographique qui lui est délivrée. L objectif principal de ce projet, est la réalisation de deux applications web proposant la consultation de l Atlas numérique du Parc Naturel Régional des Ballons des Vosges (la Charte) d une part, et la consultation de la carte Découverte (guichet touristique), d autre part. Ces deux cartographies informatives exigent des rendus graphiques de qualité dans le but d obtenir une lisibilité et une clarté exemplaires de l information délivrée à l internaute. Par conséquent, les outils mis en place doivent répondre à ces critères de qualité. L objectif de ce stage a donc consisté à étudier les potentialités du nouveau moteur cartographique "QGIS Server", couplé au viewer "Openlayers", afin de déterminer si ce nouveau couple logiciel pouvait se positionner comme une alternative fiable au couple "MapServer-Openlayers", précédemment utilisé par le bureau d études ALISÉ Géomatique. Cette nouvelle solution validée, j ai pu participer à la mise en œuvre d une application fonctionnelle, délivrant une information géographique de qualité grâce aux potentiels graphiques du serveur cartographique "QGIS Server" et aux fonctionnalités avancées du viewer "Openlayers", supervisé par le "framework Jelix". Mots-clés: Atlas web, cartographie en ligne, IHM, serveur cartographique, client cartographique, géovisualisation, webmapping, WMS, open source Page 2

4 ABSTRACT Mapping web tools bloom around us. Currently, many organism use these applications to introduce the work, they are working on. These applications are frequently based on modern technology "open source". The design, functionality and conviviality of each, often appear very different. The real substantive issue is that of ergonomics and aesthetic s map proposed of the user to have a good understanding of geographic information. The main objective of this project is carrying out two web applications offering the consultation of the Digital Atlas of the Natural Park of Ballons des Vosges (the Charter) on the one hand, and consultation of the map Discovery (tourist office ), on the other. Both informative maps, require quality graphics rendered in order to obtain readability and clarity of information provided for the user. Therefore, the implementation tool must respond accurately to this quality specification. The objective of this work experience was to study the potential of the new engine mapping "QGIS Server", coupled with the viewer "OpenLayers" to determine whether the new couple software could position itself as a reliable alternative to the couple "MapServer OpenLayers" previously used by the engineering ALISÉ Géomatique. When this new solution was validated, I was able to participate in the implementation of application, which deliver quality geographic information through the graphical potential of the map server "QGIS Server" and advanced functionalities of the viewer "OpenLayers", supervised by the framework "Jelix". Keywords: Atlas web, online mapping, MMI (Man Machine Interface), map server, client mapping, geovisualization, webmapping, WMS, open source. Page 3

5 REMERCIEMENTS Tout d abord, je souhaite remercier chaleureusement Hélène Durand, Fondatrice et Directrice d ALISÉ Géomatique pour m avoir accueilli au sein de son entreprise. Ce fût une expérience très intéressante et constructive, j ai eu l occasion d affiner mon savoir-faire en géomatique et de découvrir de nouvelles méthodes de travail, très formatrices. Je tiens également à remercier mes responsables Laurent Jegou et Claude Monteil. Je remercie vivement Laurent Jegou pour les conseils pertinents qu il a su m apporter tout au long de ce stage et le temps qu il a consacré à la réalisation de ce projet malgré sa charge de travail. Mes plus vifs remerciements vont également à toute l équipe du Master SIGMA pour la qualité de leur enseignement et leur accueil chaleureux. Je tiens à remercier Michael Douchain et René Luc D Hont, de la société 3LIZ pour leurs disponibilités permanentes et leurs conseils pertinents. Je remercie Loris Giovannacci, Chargé de mission SIG, pour le Parc Naturel Régional des Ballons des Vosges, pour sa disponibilité et sa patience. Enfin, je remercie Guillaume De Boyer et Thibault Langer, deux amis de la promotion SIGMA 2011, avec qui se fût un réel plaisir de travailler tout au long de cette année scolaire, en espérant que l histoire continue. Page 4

6 SOMMAIRE Résumé... 2 Abstract... 3 Remerciement... 4 INTRODUCTION CONTEXTE DU PROJET Contexte général Présentation des organisme partenaires Contexte thématique et méthodologie NOTIONS PRELIMINAIRES L intéropabilité, une notion essentielle Les services web Définition technique de QGIS Server Intégration de QGIS Server au sein d ALISÉ Géomatique MODELISATION DE LA SOLUTION Etat de l art Modélisation : la méthode UML Les besoins utilisateurs Les cas d utilisation Les diagrammes de séquence système Maquette graphique de l interface QGIS, UN LOGICIEL DE PRODUCTION CARTOGRAPHIQUE OPERATIONNEL QGIS : une aternative Open Source aux logiciels propriétaires Des rendus graphiques complexes Gestion des POI au format SVG MISE EN OEUVRE DE LA SOLUTION Architecture générale de la solution L interafce et e plugin "QGIS Admin Server" Intéractivité de l application CONCLUSION ET PERSPECTIVES BILAN PERSONNEL Table des figures Acronymes Bibliographie Webographie Annexes Table des annexes Page 5

7 INTRODUCTION La cartographie a connu des évolutions extraordinaires au cours de l histoire, des nouvelles méthodes de représentation aux nouveaux moyens techniques, le travail du cartographe a aujourd hui beaucoup changé. À travers cette évolution, la carte n a cependant pas perdu sa vocation première, qui est avant tout de représenter et de communiquer. Avec l'essor de la société d'informations, les échanges de données entre individus et la taille de ces échanges augmentent de façon croissante. Dans ce contexte, la carte numérique constitue un support clé de communication pour les territoires. En 2006, Philippe Apparicio 1 et Valera Petkevitch, du Laboratoire d analyse spatiale et d économie régionale (LASER), à Montréal expliquaient que «les avancées récentes en cartographie interactive et dynamique couplées au développement des technologies Internet ont largement contribué à la multiplication des atlas interactifs sur Internet qui réponde ainsi à une demande croissante de l information géographique sur ce média. Grâce aux technologies client-serveur et aux formats vectoriels pour Internet, il est aujourd hui possible de déployer rapidement des atlas interactif sur Internet.» 2. Dans ce contexte, de nombreux acteurs territoriaux souhaitent mettre en valeur leur territoire sur la toile. Généralement, ils choisissent des solutions techniques répondant au mieux à leurs attentes et à leur volonté de communication. Notons que les solutions open source, attirent de plus en plus d organismes et de collectivités. En effet, ces technologies rendent possible la mise en place d outils de géovisualisation adaptés aux besoins utilisateurs. Dans cet esprit, le Parc Naturel Régional des Ballons des Vosges souhaite diffuser et promouvoir son action au travers d une application web. Il a pour volonté de mettre en place deux plates-formes distinctes. La première porte l atlas web du PNR, "la Charte", et la seconde, à but touristique, délivre la cartographie "Découverte" du PNR. L objectif étant de diffuser, auprès du grand public, des données géographiques caractérisant le PNR, via une interface simple et ludique. Cependant Menno-Jan Kraak 3 ne manque pas de rappeler en 2001 que, «de nombreuses cartes numériques ont été mis en place et circulent sur internet. Cependant, les règles cartographiques n'ont pas encore été exploitées.» 4. Il s avère qu aujourd hui, ces règles sont encore omises pour une grande partie des applications de géovisualisation. 1 Philippe Apparicio, professeur, Institut national de la recherche scientifique, Urbanisation, Culture et Société, à Montréal 2 Extrait de Cybergeo, Revue européenne de géographie, N 340, 26 juin 2006, bibliographie page 52 3 Président du Département de Géo-traitement de l'information à l université de Twente au Pays-Bas. Chercheur principal du Programme ITC, intégration spatio-temporelle des données et de visualisation (STDIV) 4 Extrait de «Web Cartography: Developments and Prospects», KRAAK M-J., 2001., édition Taylor And Francis, bibliographie page Page 6

8 C est dans ce sens que le serveur cartographique "QGIS Server 5 " apparait comme un outil incontournable. Le logiciel bureautique QGIS a conquis de nombreux utilisateurs par ses fonctionnalités, ses performances et sa simplicité d'utilisation. Il est devenu une alternative sérieuse aux logiciels propriétaires. Dernièrement, son extension serveur lui fournit un atout supplémentaire et appui sa légitimité auprès du public utilisateur. Pour résumer, le récent projet QGIS Server s appuie sur un serveur cartographique basé sur le même moteur de rendu que le logiciel bureautique QGIS. Ils forment une même bibliothèque de fonctions. La version bureautique, notamment au travers du moteur de symbologie, permet de créer et configurer simplement les Web Map Services, publié ensuite par l extension serveur. Ce rapport présente les travaux menés dans le cadre de la "Mise en ligne de l Atlas du PNR des Ballons des Vosges et sa cartographie Découverte" au sein de la société ALISÉ Géomatique avec la suite logicielle QGIS. Il se divise en cinq chapitres. Le premier chapitre présente le contexte ainsi que les différents organismes ayant participé au projet. Le second chapitre énonce les notions préliminaires en webmapping en détaillant les concepts moteurs. Le troisième chapitre illustre la modélisation de l'application avec le langage UML. Le quatrième chapitre se concentre sur l ensemble des productions tests nécessaires au bon déroulement du projet. Le dernier chapitre, quant à lui, explique la mise en œuvre de la solution web en détaillant les technologies associées. 5 Page 7

9 CHAPITRE 1 - Contexte du projet - Page 8

10 1. CONTEXTE DU PROJET 1.1 CONTEXTE GÉNÉRAL Je fus accueilli au sein d ALISÉ Géomatique 6 pour mener à bien ce projet. ALISÉ Géomatique ALISÉ Géomatique est une société spécialisée dans le déploiement de solutions et de conseils en géomatique au service de l aménagement du territoire et de l environnement. L expertise d ALISÉ Géomatique est basée sur une double compétence thématique (biodiversité, environnement, paysage et agronomie) et technique (SIG, webmapping, simulation 3D, télédétection ) ainsi que d un savoir faire varié (conseil, formation, développement et suivi de projet). ALISÉ Géomatique intervient depuis 15 ans auprès de clients variés (ministères, collectivités territoriales, recherche, espaces naturels et associés...) avec plus de 80 références. Dans le domaine du webmapping, ALISÉ Géomatique développait il y a 10 ans une solution originale, e-carto 7, utilisant le format SVG 8 en marge des applications propriétaires, et en réaction au déploiement d Arcview Internet Map 9 Server à la FAO 10. Aujourd hui, après une quinzaine d Atlas publiés (Parcs naturels régionaux, Préfecture, Région...), ALISÉ Géomatique s est associé avec 3LIZ 11, pour publier Mascarine Cadetiana II 12, plateforme open source au service de la saisie et de la diffusion de données sur la biodiversité réunionnaise. En 2009, l expérience d Hélène DURAND, gérante d ALISÉ Géomatique, été retenue parmi dix portraits au niveau national pour illustrer la profession de «géomaticienne» qu elle exerce depuis 18 ans dans l ouvrage «Comment je suis devenue géomaticienne?» 13, sous la direction de Françoise De Blomac ALISÉ est un acronyme signifiant Atelier Languedocien d Information SpatiALISÉ, Scalable Vector Graphic, Food and Agriculture Organization, 11 Société partenaire d Alisé géomatique, Rédactrice en chef de SIG la Lettre Page 9

11 Pré-projet Avant de commencer les travaux de mise en place des applications web pour le PNR des Ballons des Vosges, le stage était orienté sur un autre projet. L association AMEDITE 15 souhaitait mettre en place une application webmapping afin de valoriser son jeu de données équestres sur internet et de permettre ainsi au public de cavaliers de préparer des randonnées équestres selon des critères de sélection. Afin de positionner ce projet au sein des plateformes web existantes, un état des lieux fût réalisé. De nombreuses applications de ce type ont été listés (VTT, randonnée, ski ) ainsi que les technologies associées à chacune d entre elles. Les points forts et les points faibles de chaque plateforme ont pu être notifiés selon des critères bien définis. ALISÉ Géomatique a ensuite effectué une proposition technique à l association. Malgré les contacts pris de longue date par l AMEDITE auprès d ALISÉ Géomatique, ce projet n a cependant pas pu voir le jour suite à des problèmes internes à l association (restructuration). C est pourquoi le sujet du stage 16 a été redirigé vers la mise en place de l application web pour le PNR des Ballons des Vosges 17. Au début du stage, les développements de l application web du PNR avaient déjà débutés autour des technologies "MapServer/OpenLayers/Jelix 18 " depuis un an. Ce projet a été l occasion pour ALISÉ Géomatique de mener une démarche de Recherche / Développement. Il s agissait de tester la nouvelle technologie QGIS Server, afin d étudier la crédibilité d un remplacement du serveur cartographique MapServer par QGIS Server au sein de la solution existante. Au début du projet, la version QGIS 1.6 Capiapó et son extension serveur "QGIS MapServer" (Sortie en novembre 2010) étaient utilisés. Cette version déjà riche en fonctionnalités s est vue remplacée par la version QGIS 1.7 Wroclaw 19 au mois de juin A cette occasion, le nom de l extension serveur a changé, elle se nomme désormais "QGIS Server", ce qui évite de nombreuses confusions avec l autre serveur cartographique open source "UMN MapServer 20 ". Il est important de noter que cette nouvelle dénomination facilite désormais les recherches sur internet, puisque les moteurs de recherches confondaient régulièrement les deux outils aux appellations quasiment identiques. 15 Arc MEDIterranéen du Tourisme Equestre, 16 cf. Diagramme de GANTT en annexe 1, page cf. Figure «Architecture générale de l application» page En référence à la ville Polonaise du même nom 20 Serveur cartographique open source, Page 10

12 1.2 PRESENTATION DES ORGANISMES PARTENAIRES Il est nécessaire de préciser que ce projet s articule autour de trois acteurs différents. ALISÉ Géomatique a été sélectionné par le PNR des Ballons des Vosges pour développer les deux plateformes web. La société 3LIZ, partenaire d ALISÉ Géomatique, a réalisé les installations serveurs (serveur cartographique notamment) et a été présente tout au long du projet en tant qu appui technique de qualité. 3LIZ : Société partenaire 3LIZ est une société de services en logiciels libres spécialisée dans les systèmes d'informations géographiques (SIG) et le développement web. Elle conçoit des solutions pour tous types de projet Web- SIG, avec des logiciels libres. Leurs logiciels utilisent des bibliothèques stables issues des fondations OSGEO 21 et Mozilla. 3LIZ réunit le meilleur de la géomatique libre et du Web, pour créer des applications performantes. Leurs logiciels sont également basés sur les standards de l OGC 22 et du W3C 23. 3LIZ met en place des méthodes de programmation innovantes permettant de fournir des applications évolutives. Le Parc Naturel Régional du Ballon des Vosges Le Parc Naturel Régional des Ballons des Vosges fût créé en juin Il regroupe 208 communes, atteignant ainsi une population totale de habitants. Le parc se situe sur quatre départements: Haut-Rhin, Haute-Saône, Vosges et Territoire de Belfort. Avec une superficie de km², c est l un des plus vastes et des plus peuplés des parcs naturels régionaux français. Comme tout autre parc naturel régional, la mission du PNR des Ballons des Vosges consiste à rechercher un équilibre permanent entre protection des patrimoines naturel et culturel, et développement local. Le PNR des Ballons des Vosges a plus précisément pour objet: de protéger le patrimoine naturel et culturel riche et menacé, notamment par une gestion adaptée des milieux naturels et des paysages de contribuer à l'aménagement du territoire de contribuer au développement économique, social, culturel et à la qualité de la vie d'assurer l'accueil, l'éducation et l'information du public de réaliser des actions expérimentales ou exemplaires dans les domaines précités et de contribuer à des programmes de recherche. 21 Fondation Geospatiale Open Source, 22 Open Geospatial Consortium, 23 The World Wide Web Consortium, Page 11

13 Le PNR est régi par sa charte 24, mise en œuvre sur le territoire du parc par le syndicat mixte de gestion. Elle définit les domaines d'intervention du syndicat mixte et les engagements de l'etat et des collectivités territoriales, permettant de mettre en œuvre les orientations de protection, de mise en valeur et de développement qu'elle détermine. La charte du PNR est établie à partir d'un diagnostic comprenant un inventaire du patrimoine et d'une analyse de la situation culturelle, sociale et économique du territoire. La charte comprend divers documents : Un rapport 25 qui détermine les orientations de protection, de mise en valeur et de développement envisagées pour la durée du classement et notamment les principes fondamentaux de protection des structures paysagères sur le territoire du parc. Le plan parc 26 : plan du périmètre d'étude sur lequel sont délimitées, en fonction du patrimoine, les différentes zones où s'appliquent les orientations et les mesures définies dans le rapport et qui caractérise toutes les zones du territoire selon leur nature et leur vocation dominante. Quatre annexes : la liste des communes figurant dans le périmètre d'étude, la liste des communes et des EPCI qui ont approuvé la charte, les statuts du syndicat mixte de gestion du parc et l'emblème du parc. Le «Plan Parc» constitue l atlas web du PNR à mettre en ligne sur la première plateforme web. 1.3 CONTEXTE THEMATIQUE ET METHODOLOGIE Définition du projet La mission confiée dans le cadre de ce stage consistait à mettre en œuvre un outil de consultation en ligne des données géographiques du PNR des Ballons des Vosges. Il s'agissait de développer une application cartographique sur serveur à partir de technologies libres OpenLayers 27 et QGIS Server, devant permettre une consultation agréable de l information géographique délivrée Page 12

14 Le projet se concentre autour de deux grandes cartes numériques : L'Atlas du Parc (Plan Parc) : document central de la politique d'aménagement du territoire du parc pour les 10 ans à venir, conformément à sa Charte. La carte Découverte 28 du territoire : Carte touristique ludique, claire et intuitive, enrichie d un observatoire photographique du parc. Le projet doit répondre à quatre objectifs majeurs : Réunir au sein d un même site web deux outils permettant la consultation des données du PNR (Atlas «Plan Parc» et cartographie «Découverte») Etre directement accessible et compréhensible par un large public (professionnel et grand public) Etre innovant, design, ludique et interactif Conserver la complexité graphique du plan papier (pour le Plan Parc) La mise en place de ces deux applications web s inscrit également dans une volonté de la part d ALISÉ Géomatique, de livrer un outil clé en main au PNR des Ballons des Vosges. Après livraison des deux applications, l administrateur SIG du PNR pourra mettre à jour la cartographie en ligne très facilement via un plugin python intégré à l interface QGIS Desktop. Il disposera ainsi d une autonomie considérable. Méthodologie Ce projet s est déroulé en quatre phases : Etat de l art : cette phase a permis de placer le projet au sein des solutions déjà existantes. Modélisation de la solution avec les méthodes UML 29 : cette phase a permis de détailler les attentes et les enjeux des acteurs en lien avec le projet (le commanditaire et les futurs utilisateurs). Etude de l ensemble des composants du logiciel QGIS/QGIS Server. cette phase était primordiale, pour permettre le bon déroulement du projet et surtout pour mieux exploiter les différentes possibilités graphiques. Mise en place d une solution adaptée Les tests sous QGIS ont déterminé une phase clé du projet. Dans un premier temps, ils ont permis de me familiariser avec l ensemble des données géographiques du PNR ; et dans second temps, de mieux appréhender les différentes étapes nécessaires au traitement des données, depuis leur livraison jusqu à la visualisation des cartes en ligne Unified Modeling Language, Page 13

15 CHAPITRE 2 - Notions préliminaires sur le webmapping - Page 14

16 2. NOTIONS PRELIMINAIRES SUR LE WEBMAPPING La définition du webmapping est vaste, elle regroupe des compétences et des techniques diverses. Néanmoins, de manière simplifiée, le webmapping peut se définir comme un ensemble de technologies permettant d'afficher une carte sur la toile et d effectuer des requêtes sur les données alimentant celle-ci. 2.1 L INTEROPERABILITE, UNE NOTION ESSENTIELLE L interopérabilité 30 dans le cadre de l utilisation d informations géographiques est un thème omniprésent. En matière de projets SIG, notamment dans les domaines de l aménagement et de l environnement, on se trouve confronté à l interopérabilité le plus souvent lors de l échange de données géographiques. En revanche, dans le domaine du webmapping, l interopérabilité intervient au niveau de la communication et des échanges entre les briques logicielles. Il est donc nécessaire de spécifier certaines règles (de communication et d échange). Les abréviations telles qu OGC, GML 31, WMS 32 et WFS 33 sont fréquemment utilisées en lien avec la notion d interopérabilité. L OGC s est formée dans ce domaine dès le début des années quatre-vingt-dix, s efforçant de créer des interfaces indépendantes des systèmes. De ce fait, elle augmente globalement la disponibilité des données géographiques en se fondant sur des standards existants du monde informatique. Par exemple, le XML 34 sert de base pour de nombreuses spécifications de l OGC. Une des spécifications appliquées avec succès est le WMS. Celui-ci a été implémenté par plusieurs projets open source. Le standard le plus important reste le GML. Il met à disposition un mécanisme pour échanger des données géographiques vecteur. Utilisation de langages standardisés : XML XML est un standard du W3C qui sert de base pour créer des langages balisés spécialisés. Il s agit d'un langage "général" utilisé pour décrire toutes sortes de données et de textes. XML est une solution d'interopérabilité utilisée pour créer des messages auto-descripteurs destinés aux échanges entre les applications. Les messages sont indépendants des systèmes d'exploitation, des langages de programmation et des formats d'affichage. Les applications utilisent ces messages afin de comprendre la structure et la sémantique des données qu elles reçoivent. Ce mode de fonctionnement est impossible avec le langage HTML Geography Markup Language, 32 Web Map Service, 33 Web Feature Service, 34 Extensible Markup Language, 35 Hypertext Markup Language, Page 15

17 Le langage XML permet à un client d'échanger des données, sans connaître d'avance les structures, les types et les divers formats des données. Cette transparence est précieuse pour la coopération. 2.2 LES SERVICES WEB Les Web Services 36 offrent des solutions d accès à des sources de données réparties sur Internet. Ils définissent des méthodes, une série de paramètres ainsi que des règles de communication pour permettre à un système d accéder à des bases de données. Principe de base L'expression Web Services décrit la façon de standardiser l'intégration d'applications basées sur des réseaux. La communication se base sur des protocoles Internet (exemple HTTP). Grâce à l'application du XML, les Web Services ne sont pas liés à un certain système d exploitation ou à un certain langage de programmation (comme précisé précédemment). Figure 1 : Fonctionnement d un service web, le WMS Source : OSGEO, réalisation personnelle Le modèle de fonctionnement représente les fonctions suivantes: 1. Le client prend contact avec le serveur et demande des documents ("GetCapabilities") 2. Le serveur livre au client des "Capabilities" au format XML (description du caractère fonctionnel) du service souhaité 3. Le client demande des données au serveur 4. Le serveur livre les données dans le format demandé Ces quatre étapes forment le fonctionnement de base d'un service web d après les spécifications de l OGC Page 16

18 Conformément à leur définition, les Web Services communiquent ensemble à l'aide de protocoles Internet. La plupart des OWS 37 utilisent pour le moment le protocole HTTP 38. Ce protocole dispose d'un modèle d'interaction très simple entre le client et le serveur, qui se compose d'une demande ("Request") envoyée par un client à un serveur et d'une réponse ("Response") envoyée par le serveur au client. Le Web Map Service (WMS) Le WMS est une norme internationale qui délivre des cartes georéférencées selon trois types d opérations : GetCapabilities : retourne les métadonnées qui décrivent le contenu du service et les paramètres acceptés GetMap : retourne une image d'une carte dont les paramètres géospatiaux et dimensionnels sont clairement définis GetFeature : retourne des informations sur un objet représenté sur la carte Figure 2 : Echange Client/Server d un flux WMS Source : GEOTRIBU, réalisation personnelle Le WMS produit dynamiquement des cartes à référence spatiale à partir de données géographiques. Cette norme internationale définit une "carte" comme étant une représentation de renseignements géographiques sous la forme d un fichier "image numérique" pouvant être affiché sur un écran d ordinateur. La carte n est pas une donnée en soi. Les fichier d images sont généralement au format PNG et JPEG. 37 OGC Web Services 38 Hyper Text Transfer Protocol, Page 17

19 Les opérations du WMS peuvent être utilisées dans un navigateur web standard. Il suffit de soumettre les requêtes sous forme d URL 39. Leurs contenus varient selon l opération demandée. Plus spécifiquement, lors d une demande WMS, l URL précise l information devant illustrer la carte : l entité géographique représentée, le SRC 40 utilisé, les dimensions de l image... Lorsque le système produit deux images ou plus, présentant les mêmes paramètres géographiques et les mêmes dimensions, les résultats peuvent être superposés de manière à produire une carte composée. L utilisation de formats d image, prenant en charge les arrière-plans transparents (GIF ou PNG), permet que les différentes couches (cartes) soient visibles. Le WMS permet ainsi de créer des cartes personnalisées, répondant aux spécifications du "client". SLD 41 : Descripteur de couches stylisées La spécification SLD est un langage de style permettant la production de cartes avec des styles définis par l'utilisateur. L utilisation des WMS permet à un utilisateur de choisir un style de représentation parmi ceux qui sont définis sur le serveur à travers leur nom. En revanche, il ne permet pas à l'utilisateur de définir ses propres règles de représentation. 2.3 DEFINITION TECHNIQUE DE QGIS SERVER Caractéristiques techniques d un moteur en plein essor QGIS Server est un logiciel libre compatible avec la norme WMS , avec lequel il est possible de visualiser des données géographiques vecteur et raster. Cette visualisation se fait au sein d un guichet cartographique (par exemple OpenLayers) selon des règles cartographiques spécifiées comme paramètres de la requête. La carte produite est envoyée vers le client via Internet (Cf shéma-ci-dessous). QGIS Server est une application FastCGI / CGI 43, écrit en C++, qui fonctionne avec un serveur web (par exemple Apache). QGIS Server utilise QGIS comme "backoffice" pour la logique SIG (arbres de couches) et pour le rendu des cartes. Il utilise les règles cartographiques émises avec la norme SLD, comme langage de configuration. Il n'y a ainsi qu'un seul langage standardisé, ce qui simplifie grandement la complexité de la création de cartes pour le web. 39 Uniform Resource Locator, 40 Système de Coordonnées de Référence, 41 Styled Layer Descriptor, 42 Standard international, 43 Common Gateway Interface, Page 18

20 Figure 3 : Fonctionnement de la suite QGIS au sein d une architecture client-serveur Source : réalisation personnelle Etant donné que QGIS Server utilisent les mêmes bibliothèques de visualisation que QGIS desktop, les cartes publiées sur le web ont exactement la même apparence, en ligne et en local. Les services WMS de Qgis Server supportent les opérations : GetCapabilities, GetMap, GetFeature, GetStyle, GetLegend, GetFeatureInfo, GetPrint. QGIS Server échange des règles cartographiques avec le fonctionnement "GetStyle". Cette opération sert entre autre à définir les symbologies appelant des diagrammes et des schémas. Le client léger appelant les flux QGIS Serveur peut également demander une sortie imprimable au format PNG ou PDF. Après avoir sélectionné l emprise géographique de la zone à imprimer, le client envoie une requête "GetPrint" à QGIS Server Exemple d adresse de flux WMS provenant de Qgis Server : /fcgi-bin/qgis_wms_dir/europe/qgis_map_serv.fcgi?service=wms&request=getmap&layers=bdrte,cost &STYLES=default,default&BBOX= ,28423, , &FORMAT=png&WIDTH=500&HEIGHT=500 Le paramètre «LAYERS» nomme les couches appelées, le paramètre «BBOX» définit l emprise, le paramètre «FORMAT» définit le format de la tuile retournée Page 19

21 Le WMS de QGIS Server, un service interopérable. L'objectif des services de visualisation INSPIRE 44 est de pouvoir accéder aux données géographiques d'une carte selon un protocole simple. Le guide technique INSPIRE, recommande l'usage de services WMS 1.3. En offrant toutes les fonctionnalités spécifiées, les services WMS délivrés par QGIS Serveur se rendent conformes aux exigences techniques du WMS 1.3. La directive INSPIRE spécifie des fonctionnalités supplémentaires par rapport au WMS standard. Elle exige par exemple de pouvoir associer des métadonnées décrivant le service de visualisation et les différentes couches qui le composent. La directive impose également que ces métadonnées puissent être accessibles directement via un "GetCapabilities" sur le service WMS. Elle précise enfin que les services de visualisation doivent pouvoir renvoyer leur description ("Capabilities") dans différentes langues. En résumé, il doit être possible d utiliser le paramètre "Language" pour préciser la langue avec laquelle on veut accéder au service. Toutes ces spécificités ne sont pas prises en charge pour le moment par QGIS Server (à l inverse de son grand frère Geoserver 45 ). 2.4 L INTEGRATION DE QGIS SERVER AU SEIN D ALISÉ GEOMATIQUE ALISÉ Géomatique a mis en place plusieurs projets webmapping avec le couple technologique "OpenLayers MapServer". Le projet Mascarine Cadetiana II développé pour la DIREN 46 de la Réunion en est un exemple. Afin d obtenir un rendu graphique de qualité, la définition des symbologies se faisait avec le logiciel ArcGis puis était exportée en MapFile 47 via un plugin VB 48 construit par ALISÉ Géomatique. Figure 4 : Validation d une symbologie avec les fichiers Mapfile issus du logiciel ArcGis, Source : Hélène Durand, réalisation personnelle 44 Infrastructure for Spatial Information in the European Community, 45 Serveur cartographique, 46 Direction régionale de l'environnement, 47 Fichier définissant la symbologie avec UMN MapServer 48 Visual Basic Page 20

22 Cette méthodologie nécessitait des allers-retours permanents entre le rendu "Desktop" et le rendu "Server" afin de valider le résultat. De plus, il fallait régulièrement effectuer des modifications à la main dans les fichiers MapFile (les exports n étant pas complètement propres). Aujourd hui, ces allers-retours ne sont plus nécessaires. L avantage principal de QGIS Server est de s'appuyer sur le rendu du logiciel bureautique. Les caractéristiques de la carte sont directement configurées depuis le logiciel bureautique QGIS (symbologie, étiquettes, seuils d'échelle, groupe de couche ). La visualisation du résultat est instantanée. Comparé à l ancienne méthodologie, ce nouveau mode de fonctionnement facilite la définition des symbologies. Lorsque le projet QGIS est conforme aux attentes, il suffit de transférer le fichier du projet (.qgs) sur le serveur où est installé QGIS Server, et le service cartographique est prêt à être déployer. Page 21

23 CHAPITRE 3 - Etat de l art et modélisation de la solution web - Page 22

24 3. ETAT DE L ART ET MODELISATION DE LA SOLUTION WEB La mise en place d une application webmapping nécessite de spécifier les objectifs à atteindre, notamment en modélisant le domaine d'étude. Cela suppose donc de se forger au préalable une représentation de la réalité étudiée, afin de décrire au mieux l application système souhaitée. Cette modélisation a pour but de définir les traitements dont sont susceptibles de faire l objet les différentes entités géographiques (relations avec l internaute). 3.1 ETAT DE L ART L analyse de l existant est une étape obligatoire afin de placer le projet au sein des applications déjà opérationnelles. Il est intéressant de savoir comment le PNR des Ballons des Vosges se positionne par rapport aux autres parcs, en choisissant de mettre en place une application de géovisualisation. L ensemble des sites internet des parcs naturels régionaux a donc été passé en revue. Les architectures webmapping (lorsqu elles étaient proposées) furent analysées en détails. Le premier constat relevé fût que seulement 27 parcs sur 46 possédaient une application de géovisualisation. Un peu moins de la moitié des PNR ne place pas la géovisualisation au centre de leur communication. De plus, sur les 27 parcs possédant une application, 11 parcs ont optés pour la technologie "Flash 49 " et 6 ont choisis l API 50 Google afin de n afficher que quelques données vecteurs (pas de serveur cartographique). La technologie "Flash", ne faisant pas appelle aux mêmes principes que les applications webmapping standards, n a pas attiré notre attention. Finalement, très peu de parcs possèdent des applications de géovisualisation avec une architecture intégrant un serveur cartographique. Le PNR des Vosges du Nord a opté pour la solution propriétaire ArcIMS, le PNR d Armorique a quant à lui opté pour la solution Cartoweb 51 L ensemble des parcs naturels régionaux a donc été répertorié, en spécifiant la technologie "cliente" utilisée, et en appréciant la convivialité et le design de l application proposée. Ces informations ont été structurées au sein d un tableau présent en annexe 2, page 59. Il apparait évident que la solution moderne open source que le PNR des Ballons des Vosges a Application Programming Interface, Page 23

25 choisit de mettre en place se démarque du grande partie des solutions proposées par les autres parcs régionaux. 3.2 MODELISATION : LA METHODE UML 52 Reconnue comme un standard pour la conception des systèmes d'informations, l'approche UML propose d'identifier les structures dynamiques des systèmes informatiques. Après avoir présenté cette approche, la modélisation de la solution web du PNR des Ballons des Vosges sera détaillée. Le recours à la modélisation est une pratique indispensable au développement web. Le modèle permet d anticiper les résultats du codage (représentation abstraite d un système). Il est destiné à faciliter l étude et à la documenter. L'approche UML constitue donc un cadre pertinent pour la modélisation d une solution webmapping. La méthode utilisée se focalise à la fois sur l'étude des données et les logiques associées. Après avoir recensé les besoins utilisateurs et les données existantes, un diagramme des cas d'utilisation sera établi. Ensuite, les diagrammes de séquences système seront expliqués avant de dériver vers la réalisation de la maquette graphique. Figure 5 : Illustration de la méthode UML, Source : Modéliser une application web, édition Eyrolles, réalisation personnelle La description du problème auquel doit répondre l'outil à réaliser est essentielle dans la mise en œuvre d'un outil de type système d'informations géographiques. Les diagrammes de cas d'utilisation constituent une aide à la spécification des différentes fonctionnalités. 52 Unified Modelling Language, Page 24

26 3.3 LES BESOINS UTILISATEURS Les besoins utilisateurs représentent de façon concrète une maquette IHM 53 destinée à faire réagir les futurs utilisateurs. Dans un premier temps, les exigences fonctionnelles de l application seront détaillées, à savoir les fonctionnalités: recherche, navigation sur la fenêtre cartographique, informations sur clique (popup), visualisation photo Ensuite les exigences non fonctionnelles (performances, ergonomie) et les contraintes de conception associées seront passées en revue. Expression initiale des besoins L objectif fondamental de l application est de permettre aux internautes de découvrir la richesse du PNR des Ballons des Vosges (but touristique, application Découverte) et de communiquer sur la politique du parc (application Plan Parc). Positionnement Par l intermédiaire de ces applications, le PNR souhaite se distinguer et mettre en avant le territoire du parc. Le but du projet consiste également à prendre place rapidement sur le web en tant qu application de cartographie modèle utilisant QGIS Server (cela existe encore très peu pour le moment). L utilisation du plugin "QGIS Server Admin" 54 pour l administration du site rendra l application unique en son genre. Exigence fonctionnelle L application tentera de capter l attention de l internaute sur l objet carte. Ainsi, lorsque l internaute sera intéressé par un site touristique, il pourra explorer facilement les informations relatives au site. Il pourra également naviguer sur l ensemble des autres sites à tout moment. Exigence non fonctionnelle L exigence non fonctionnelle primordiale est celle de la qualité. Afin d attirer un visiteur sur l application et de lui donner envie de naviguer, il est important de répondre à un critère de qualité: une ergonomie sobre et efficace. Prendre en main l application ne doit pas prendre beaucoup de temps ou demander une expérience de cartographe. L interface de l application doit faciliter au maximum la démarche de recherche. Les plateformes trop riches et trop complexes n incitent pas à la 53 Interface Homme/Machine 54 Plugin développé par la société 3Liz présenté en page.. Page 25

27 visite car elles demandent un effort intellectuel important et souvent non souhaité par l internaute. Exigences de performances En terme d exigences quantitatives, l application doit supporter plus de «X» connexions simultanées. Des solutions logicielles seront trouver en conséquence. La mise en place d un "cache WMS 55 " gérant les tuiles renvoyées par QGIS Server, permettra d alléger la navigation au sein du client OpenLayers. Contraintes de conception Les informations géographiques alimentant l application, proviendront de la cellule SIG du PNR. L administrateur mettra à jour les données périodiquement. Il chargera automatiquement les données (shapefile, rasters et le document Qgs) sur le serveur via le plugin d administration "Qgis Server Admin". 3.4 LES CAS D UTILISATION La modélisation des cas d utilisation sera détaillé en se focalisant sur les questions suivantes : quelles sont les informations à montrer, à qui et pour quoi faire? L objet est d identifier les acteurs et d identifier les cas d utilisation afin de structurer les cas d utilisation en packages. Identification des acteurs Un acteur représente un rôle joué par une entité externe (utilisateur humain, dispositif matériel ou autre système) qui interagit directement avec le système étudié. Un acteur peut consulter l état du système, en émettant et/ou en recevant des messages susceptibles d être porteurs de données. Deux grands acteurs ont donc été identifiés : L Internaute: personne qui visite le site pour explorer le PNR et ce qu il contient. Il s agit de l acteur le plus important, celui pour lequel le site existe. L administrateur WEB/SIG: personne en charge du bon fonctionnement et de la maintenance du site web. Cette personne possédera impérativement la double compétence web/sig Page 26

28 Identification des cas d utilisation Pour chaque acteur identifié, il convient de rechercher les différentes intentions "métier" selon lesquelles il utilise le système. L internaute : acteur le plus important Ces cas d utilisation principaux ont été mis en évidence par l expression de besoins précédemment énoncé, à savoir : Explorer le PNR : navigation simple (cartographie "Découverte") Explorer l action du PNR (cartographie "Plan Parc") Rechercher des informations communales : recherche géographique Explorer les sites (photos, informations touristiques) Chaque cas d utilisation à un objectif en soi et doit être interactif avec les autres cas d utilisation. Un internaute visite le site dans un esprit de découverte. L administrateur web/sig : second acteur Il possède un unique cas d utilisation : Maintenir et enrichir le catalogue de données Le diagramme suivant représente les cas d utilisation (ovales) reliés par des associations (flèches) à leurs acteurs. Figure 6 : Les cas d utilisation de l application webmapping du PNR, Source : Modéliser une application web, édition Eyrolles, réalisation personnelle Page 27

29 3.5 LES DIAGRAMMES DE SEQUENCES SYSTEMES Les acteurs et les cas d utilisation ont été identifiés. Il est important de les décrire de façon détaillée afin d obtenir une expression précise des besoins avant d attaquer la conception. Pour détailler la dynamique des cas d utilisation, la procédure la plus évidente consiste à recenser toutes les interactions entre les acteurs et le système. Le cas d utilisation possède un début et une fin clairement identifiés. Il est nécessaire de préciser les variantes possibles tout en essayant d ordonner les descriptions afin d améliorer leur lisibilité. Les cas d utilisation décrivent les interactions des acteurs avec le site web que nous voulons concevoir. Lors des interactions, les acteurs produisent des messages qui affectent le système informatique et appellent généralement une réponse de celui-ci. Ces messages vont être isolés et représentés graphiquement sur des diagrammes de séquence système. Les DSS 56 montrent les acteurs externes qui interagissent directement avec le système, mais également les événements système déclenchés. L ordre chronologique se déroule vers le bas. Le DSS d un scénario représentatif de chacun des cas d utilisation décrits précédemment sera représenté, en commençant par celui des internautes. L acteur principal (Internaute) est représenté à gauche du diagramme et le système (le site web) à droite. La modélisation utilise des rectangles (appelés fragments d interaction), pour indiquer qu un groupe de messages est optionnel (opt), répété (loop) ou alternatif (alt). 56 Diagrammes de séquences système Page 28

30 Mise en ligne de l Atlas du PNR des Ballons des Vosges Figure 7 : Diagramme de séquences système de l internaute, Source : Modéliser une application web, édition Eyrolles, réalisation personnelle Mise à jour de la base de données (maintien du catalogue de données) L administrateur SIG alimente de façon périodique le système du site web, qui se met à jour en cache. Lorsque la mise à jour est validée, le nouveau catalogue de données est disponible de suite. Figure 8 : Diagramme de séquences système de l administrateur Source : Modéliser une application web, édition Eyrolles, réalisation personnelle Page 29

31 3.6 LA MAQUETTE GRAPHIQUE DE L INTERFACE La maquette est une application prototype présentant le graphisme de la future plateforme, à travers une dimension esthétique. Il s'agit de l étape de conception visuelle, en opposition à la conception fonctionnelle (ergonomie, navigation) qui arrivera ensuite. Elle constitue ainsi l'étape de validation, afin de passer ensuite à la phase de réalisation. En structurant les différents éléments graphiques de l interface web, l'identité visuelle de la future plateforme prend forme. L habillage graphique de l application doit fournir des repères permanents et stables à l utilisateur, afin qu il puisse naviguer facilement à l intérieur de celle-ci. D un point de vue ergonomique, l application doit avant tout répondre aux attentes de l utilisateur et lui permettre de trouver facilement l'information qu'il cherche. L objectif est de trouver un compromis entre une présentation graphique de qualité, permettant de donner une crédibilité à la plateforme (mais aussi à la structure le portant, le PNR) et une navigation sobre et épurée permettant à l'utilisateur de trouver facilement ce qu'il cherche. Il est essentiel de préciser que de nombreux utilisateurs ne sont pas géomaticien ou cartographe, c est pourquoi l accessibilité aux outils doit être claire et intuitive. Le cahier des charges du projet ne précisait pas de charte graphique. Seule la conservation du logo du PNR avec ses couleurs originelles était imposée. Partant de cette base, une maquette en niveau de gris fût réalisée (Cf Annexes 3 page 58). Celle-ci validée, de nombreux tests en couleur ont été réalisés. La cartographie du PNR est très chargée en couleurs, c est pourquoi il était très difficile d obtenir un rendu satisfaisant avec une interface couleur. Afin de tenir compte de l objectif esthétique fixé précédemment, de nombreux tests furent réalisés. Finalement, l ensemble des composants de l application fût réalisé en niveaux de gris afin de les distinguer aux mieux l objet carte. Le service communication du PNR a été convaincu. Il a donc autorisé la transformation du logo en Noir et Blanc afin d obtenir une meilleure intégration de celui-ci au sein de l interface (s affranchissant ainsi du vert imposée par la Fédération des PNR au niveau français). Page 30

32 Figure 9 : Maquette de l interface de l application, réalisation personnelle L application est composée d une carte couvrant l ensemble de l écran permettant une lisibilité correcte de l information. Sur cette cartographie vient se greffer quatre blocs outils bien distincts : Le bandeau avec les menus principaux permettant de naviguer dans l application La fenêtre légende permettant d identifier l information cartographique La mini carte (over-view) permettant de se repérer à plus grande échelle La fenêtre «Recherche», permettant d effectuer une recherche par commune Page 31