Préambule. Données ouvertes : OpenStreetMap. OpenStreetMap. La gouvernance du projet. OpenStreetMap : le contexte

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1 p. 1 Préambule p. 2 Données ouvertes : OpenStreetMap Guillaume Allègre Polytech Grenoble - RICM 2015 Cours Moodle Cours "(MMDO) Mobilité, Multimédia et Données Ouvertes" https://im2ag-moodle.e.ujf-grenoble.fr/course/view. php?id=250 auto-inscription des étudiants à disposition : un forum de discussions Déroulement des TP standard : PC salle (Linux) + serveur goedel exception : portable personnel ; sans support enseignant prérequis / dépendances annoncées à l'avance, à installer par chacun p. 3 OpenStreetMap p. 4 OpenStreetMap Le projet une base de données cartographique libre Des données ouvertes motivation : limites fortes des données ocielles ou commerciales créativité : pas de restriction d'usage données gratuites données libres (avec licence copyleft) couverture mondiale, visant l'exhaustivité OpenStreetMap : le contexte Historique projet initié en 2004, par Steve Coast, étudiant anglais point de départ : plan des rues de Londres Statistiques à ce jour (15 septembre 2015) massivement collaboratif : 2,2 M de contributeurs inscrits 3 Mds de points, 300 M chemins 29 Go de données brutes Accès site principal : inscription nécessaire pour éditer la base à faire avant le TP n 2 p. 5 La gouvernance du projet La Fondation OSM (OSMF) de droit anglais, depuis groupes de travail, dont Data Working Group (DWG) : copyvio, vandalisme une gouvernance lâche, pilotage par la communauté Des associations thématiques ONG HOT (Humanitarian OSM Team) (US, 2010)... Des associations locales environ 50 associations nationales indépendantes dont OpenStreetMap France créée en octobre 2011 p. 6 L'association OpenStreetMap France Statuts association (loi 1901) créée en octobre 2011, siège à Paris 2e but : promouvoir le projet OSM en France Structurer la communauté gestion des listes de diusion et forums francophones émergence de groupes locaux, cartoparties... ex. wiki.openstreetmap.org/wiki/grenoble_groupe_local, liste local-grenoble Gérer des ressources serveurs, hébergements... dons, adhésions, mécénat Représenter la communauté collectivités locales et assimilés administrations, État organismes "producteurs" et "consommateurs" de données p. 7 Sources de données p. 8

2 Les sources de données p. 9 Les sources de données p. 10 D'où viennent les données? Le terrain Cartographie "en fauteil" Open data Le terrain! traces GPS (les siennes, celles des autres) Autres "traces" : photos géoréférencées (smartphones)... Field papers annotés connaissance du terrain et repères existant GPS p. 11 GPS - Global Positioning System p. 12 Infrastructure infrastructure militaire US (1985-) 30 satellites sur 6 plans orbitaux 5 stations au sol des récepteurs GPS passifs, civils et militaires Principe d'un récepteur (simplié) capte des signaux satellites (4 minimum) calcul de trilatération (généralisée) calcule une position spatio-temporelle : latitude, longitude (degrés), altitude (m), temps (h :m :s) "GPS" grand public récepteur GPS (passif) (éventuellement) des cartes vectorielles (éventuellement) un moteur de routage (éventuellement) un émetteur (GSM...) : suivi de otte... Système de coordonnées p. 13 Géoïde / ellipsoïde p. 14 Repérer un point Référence une latitude (φ) : angle en degrés une longitude (λ) : angle en degrés une altitude (h) : hauteur en mètres équateur (λ = 0) naturel méridien de Greenwich (φ = 0) arbitraire altitude (h = 0) : niveau moyen des océans?!? Simplications! sur une spère : rayon R sur un ellipsoïde de révolution : demi-axes a, b sur un géoïde! Systèmes de coordonnées - en pratique Système global WGS 84 : World Geodesic System 1984 ellipsoïde de référence (a G, b G ) système adopté pour le GPS Systèmes locaux systèmes nationaux ociels ex. en France : RGF93 (IGN) p. 15 Cartographie en fauteuil! (armchair mapping) Images aériennes et satellite p. 16 ex. Bing Maps, couverture mondiale (résolution variable) ex. Landsat satellite infrarouge (basse résolution) ex. CR Auvergne : couverture régionale (très haute résolution) Autres images / plans ex. cadastre numérisé en France (DGFiP) ex. cartes libres ou passés en Domaine public Dans tous les cas licence libre compatible ODbL en cas de doute, demande d'autorisation ocielle

3 OpenStreetMap - image aérienne Bing p. 17 OpenStreetMap - extrait cadastre vectorisé p. 18 Open Data... Imports massifs ex. Corine Land Cover (CLC), France, importé en 2010 : occupation des sols ex. TIGER 2005 (US Census Bureau) importé en 2007 Imports semi-automatiques batiments du cadastre vectorisé français import par commune, piloté par un contributeur retouches manuelles : calage, données fausses... Imports manuels / crowdxing Import ex. liste des établissements scolaires français + ref UAI ex. liste des bureaux de poste p. 19 Enjeux : Opendata et crowdsourcing Opendata Données sourcées et contributeur unique sensation de responsabilité sensation de propriété (verrous?) Publications formalisées, à l'ancienne Crowdsourcing Contributeurs mutiples Contributions extrêmement imbriquées Évolution permanente (rolling release) Vers une synthèse? Référentiels externes : INSEE, Sandre, Mérimée... Vers une synchronisation bidirectionnelle? Le crowdsourcing sera toujours prioritaire pour OSM p. 20 p. 21 p. 22 L'infrastructure OpenStreetMap Coeur d'openstreetmap (backend) p. 23 p. 24 Base de données SGBD PostgreSQL (libre) extension géospatiale PostGIS GIS = Geographic Information System Scripts osmosis : ltrage / import / export de données extractions (dump) totales ou incrémentales (planet dump / planet dis) exports en XML permettent le maintien de bases miroirs

4 Modication (édition) p. 25 Éditeur JOSM p. 26 Côté clients : éditeurs OSM éditeurs "lourds" : JOSM (Java), Merkaartor (binaire) éditeurs "web" : ID (JavaScript), Potlatch2 (ash) Côté serveur API 0.6 : lecture-écriture passerelle web / base de données p. 27 Rendu (côté serveur) p. 28 Base de données secondaire PostgreSQL PostGIS Moteur de rendu Mapnik (développement spécique) feuilles de style Mapnik Serveur web serveur Apache Httpd mod t ilecalculdetuilelademande( Mapnik) mod t ile c achecachedestuilescalcules p. 29 Visualisation (côté client) p. 30 Bibliothèques JavaScript OpenLayers : bibliothèque historique, riche, puissante (complexe) Leaet : bibliothèque simpliée, légère Widgets : service tiers ex. umap p. 31 Schéma de données - la géométrie Des points (noeuds, nodes) latitude GPS longitude GPS ex. arbre, arret de bus, borne kilométrique... p. 32 Schéma de données Des chemins ouverts (open ways) une suite ordonnée de noeuds ex. une route, une piste... ex. un cours d'eau (axe) Des chemins fermés / polygones (closed ways) un chemin, avec premier point = dernier point ex. un batiment ex. nature du terrain (agricole, résidentiel...) ex. une portion de cours d'eau (large)

5 Schéma de données - les attributs 1/2 Les attributs information sémantique format : clé = valeur valeur : texte libre ou liste d'autorité, selon la clé caractérisent un objet géométrique modèle hiérarchique pour préciser l'attribut documentation Exemple 1 : une route (chemin ouvert) highway = secondary name = Avenue Grabriel Péri ref = D 1087 oneway = yes p. 33 Schéma de données - les attributs 2/2 Exemple 2 : une école (polygone) amenity = school name = École primaire Ambroise Croizat operator:type = public ref:uai = R phone = school:fr = élémentaire p. 34 source = Ministère de l'education nationale... Schéma de données - les relations Concept de relation une relation = un lien entre plusieurs objets au minimum, un attribut type des membres (noeuds, chemins, sous-relations) Exemple 1 : une commune une suite de chemins limite (fermée) un centre administratif des attributs : nom, ref. INSEE, population, etc. Exemple 2 : une ligne de bus (complexe!) une suite de tronçons de routes (aller) une suite de tronçons de routes (retour) des arrets de bus (sous-relations) p. 35 Particularités d'osm Flexibilité du schéma clé = valeur : le schéma est extensible ajout de nouveaux tags, de nouvelles valeurs adaptable à de nouveaux besoins Vigilance p. 36 rigueur de documentation (wiki) nécessaire attribut non "standardisé" = non exploité un schéma peut etre entièrement repris, rendu obsolète, etc. coopération nécessaire Métadonnées Changeset p. 37 ensemble des modications envoyées simultanément (commit) commentaire de changeset (utilisateur) p. 38 Métadonnées automatiques utilisateur horodatage du changement historique de toutes les versions antérieures Rendu cartographique Métadonnées manuelles source = Bing / Cadastre 2015 / GPS / survey /... note =... à destination des futurs contributeurs fixme =... Projections Les projections p. 39 But : représenter la Terre (ou une portion) sur une surface plane (feuille, écran) Impossible sans déformation! Projections illustrées p. 40 Que conserver? les distances? les surfaces? les angles (et les formes)? Simplications la Terre ellipsoïde de révolution ellipsoïde sphère (éventuellement)

6 Systèmes de projections (géométries) p. 41 Projection (cylindrique) de Mercator p. 42 Projection (cylindrique) de Mercator p. 43 Projection de Mercator - indicatrices de Tissot p. 44 Avantages le Nord est toujours exactement vers le haut les méridiens sont toujours des verticales équidistantes les angles sont conservés : projection conforme c'est une projection cylindrique : x = f (λ), c'est la projection des navigateurs Inconvénients les distances sont fausses (cf indicatrice de Tissot) les surfaces sont fausses les pôles sont envoyés à l'inni! y = g(φ) Projection "Web Mercator" À l'origine, un "bidouillage" de Google Maps coordonnées ellipsoïdales (WGS 84) calculs en coordonnées sphériques tardivement normalisée "WGS 84 / Pseudo-Mercator" Avantages calcul sphérique simple rapide économique (Mercator) tuilage parfaitement "jointif" devenue standard de fait sur le web Inconvénients pas exactement conforme (angles) mal vue des vraies géographes coupée à +/- 85 N/S (carte carrée) p. 45 Cartes glissantes Carte standard le cadre (limites) importe le "zoom" (échelle) est xé une unique image bitmap (en général) Cartes glissantes slippy map, depuis env. 2005, Google Maps découpage de la carte en "tuiles" ou "dalles" (tiles) le cadre importe peu (moins) le zoom est libre (en général) p. 46 Tuiles p. 47 Découpage des tuiles - zoom 0, 1 p. 48 Des choix arbitraires zoom d'un facteur 2 en général une projection très majoritaire (Pseudo Mercator) tuiles carrées de pixels découpage des tuiles "standardisé" par Google ex. Technologies recours au JavaScript pour l'achage widgets externes (ex. API Google) ou bibliothèques js : OpenLayers, Leaet

7 Découpage des tuiles - zoom 2 p. 49 Mapnik - moteur de rendu p. 50 p. 51 Les API OpenStreetMap

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