Les formats de fichiers des données géographiques

Version : Réalisation : juin 2006 Les formats de fichiers des données géographiques Résumé L objectif de cette fiche est de présenter les formats des principaux outils SIG disponibles sur le marché. Mots-clefs Logiciel, format, échange, import, export, Documents associés Auteur(s) SIGALE Mission Analyse Spatiale 1/10

SOMMAIRE SOMMAIRE 2 I. LOGICIELS DE LA GAMME ESRI 3 2.1 ARCVIEW 3 2.1.1 PRÉSENTATION 3 2.1.2 LE FICHIER DE FORME (SHAPE) 3 2.1.3 LA GÉODATABASE 4 3.1 ARC/INFO 4 3.1.1 PRÉSENTATION 4 3.1.2 LA COUVERTURE 4 3.1.3 LE FORMAT D ÉCHANGE 5 II. LOGICIEL MAPINFO 5 2.1 PRÉSENTATION DE LA SOCIÉTÉ 5 2.2 DESCRIPTION 6 2.3 FORMAT D ÉCHANGE 6 III. LOGICIEL GÉOCONCEPT 6 3.1 PRÉSENTATION DE LA SOCIÉTÉ 6 3.2 DESCRIPTION 6 IV. PRINCIPAUX FORMATS DE DONNÉES GÉOGRAPHIQUES UTILISÉS 6 4.1 PRÉSENTATION 6 4.2 LES FORMATS D ÉCHANGE POUR LE MODE VECTORIEL 7 4.3 LES FORMATS D ÉCHANGE POUR LE MODE MATRICIEL (OU RASTER) 9 Mission Analyse Spatiale 2/10

I. Logiciels de la gamme ESRI 1.1 Présentation de la société ESRI est l abréviation de Environmental Systems Research Institute, Inc., une firme basée à Redlands, Californie qui produit des logiciels SIG depuis plus de 30 ans. Ils sont les chefs de file dans le domaine des systèmes d information géographique avec plusieurs bureaux aux Etats-Unis mais également un peu partout dans le monde (environ 75 pays). Fondée en 1969 par Jack Dangermond, ESRI était spécialisé dans un premier temps dans le conseil dans le domaine de l occupation du sol. Dans ce cadre, les premiers projets d ESRI se concentrèrent sur les principes d organisation et d analyse de l information géographique. Dans les années 80, ESRI développa et mit en application un ensemble d outils informatiques qui constituèrent les premiers éléments de ce qu on appelle aujourd hui un SIG (Système d Information Géographique). En 1981, ESRI lança son premier logiciel SIG commercial appelé Arc/Info, qui combinait l affichage d entités géographiques points, lignes ou polygones avec des outils de gestion de base de données pour assigner des attributs à ces entités. Ce modèle de données géographiques appelé «modèle géorelationnel» a été utilisé jusqu à la version 7 d Arc/Info. En 2000, ESRI a lancé la version 8 d ArcInfo, qui introduit de nouvelles applications bureautiques pour Windows NT, ainsi qu un nouveau modèle de données, la «géodatabase» (tout en maintenant l ancien modèle géorelationnel). Les principaux produits ESRI sont : - ArcGIS : Le plus populaire de leur produits. Disponible en différents niveaux (ArcView, ArcEditor et ArcInfo) avec différents modules complémentaires (environ 15 extensions). ArcGIS est l évolution des célèbres produits Arc/Info et ArcView, de la même compagnie. - ArcIMS : Serveur cartographique Internet. - ArcSDE : Serveur de données spatiales. - ArcGIS Serveur : Plate-forme permettant de développer des services Web. ESRI a été à l origine du développement de la technologie des SIG ou Systèmes d Information Géographique dès la fin des années 60. Unanimement reconnu comme le leader mondial des éditeurs de SIG, ESRI propose une gamme complète de logiciels et de services à ses utilisateurs. Conscient que le SIG doit pouvoir communiquer avec les autres applications existantes, ESRI développe ses logiciels dans un esprit de compatibilité, d interopérabilité et de respect des standards., Source : ESRI France 2005 Site Internet : www.esrifrance.fr, www.esri.com 2.1 ArcView 2.1.1 Présentation ArcView est le logiciel SIG d entrée de gamme d ESRI. ESRI France a été créé en 1988. ArcView, dans sa version de base, est utilisé par deux millions de personnes dans le monde (500 000 licences), selon l éditeur. ArcView est un outil pour gérer, visualiser, interroger et analyser toutes les données disposant d une composante spatiale. Les capacités d interrogation sont limitées. Arcview fait partie de la gamme ArcGIS Desktop spécialisée dans les SIG de type bureautique, comprenant ArcReader, ArcView, ArcEditor et ArcInfo. Dans ArcView, vous travaillez avec des vues, des tables, des mises en page, des diagrammes et des scripts enregistrés dans un fichier appelé projet. ArcView structure les informations de type vecteur en thème. 2.1.2 Le fichier de forme (shape) Mission Analyse Spatiale 3/10

Le format utilisé pour le fichier de forme ou shape est un standard de fait. Il est public. C est le format de stockage de données vectorielles utilisé à l origine par Arcview 3.x. Il s agit d un format simple, non topologique, servant au stockage des informations de position géométrique et d attribut des entités géographiques. Les entités géographiques d un fichier de formes peuvent être représentées par des points, des lignes et des polygones Les informations relatives à un ensemble d entités sont stockées dans une table. Chaque enregistrement correspond à une entité distincte. Ce type de table comporte toujours un champ nommé «Shape» dont la valeur est un élément ayant la forme de l entité correspondante. Cette table contient par ailleurs les attributs décrivant les entités. La géométrie et les attributs des entités sont référencés dans plusieurs fichiers (jusqu à cinq) avec des extensions spécifiques et devant être conservés dans le même répertoire : *.shp : fichier contenant la géométrie de l entité géographique. *.shx : fichier contenant l index de la géométrie de l entité géographique. *.dbf : fichier de base de données (dbase) contenant les informations d attribut des entités géographiques. *.sbn et *.sbx : fichiers contenant l index spatial des entités géographiques (n existent qu après avoir effectué une requête ou jointure spatiale). 2.1.3 La Géodatabase Les géodatabases sont des bases de données relationnelles qui contiennent des informations géographiques. Le modèle de géodatabase prend en charge un modèle de données vectorielles orienté objet. Avec ce modèle, les entités sont représentées comme des objets avec des propriétés, un comportement et des relations. Une entité du monde réel est représentée par un objet correspondant à un enregistrement dans une table relationnelle. Il existe deux principales catégories de géodatabases : - Les géodatabases personnelles : elles prennent en charge plusieurs lecteurs et un seul éditeur. Elles sont stockées dans une base de données Microsoft Access. Il est possible de créer et utiliser des géodatabases personnelles avec ArcGIS sans avoir besoin d un autre logiciel. - Les géodatabases multi-utilisateurs : elles peuvent être lues et modifiées par plusieurs utilisateurs ; elles nécessitent un SGBD comme Oracle, SQL Server, Informix ou IBM DB2. Les géodatabases multi-utilisateurs peuvent être utilisées avec n importe quel produit ArcGIS (ArcView, ArcInfo, ou ArcEditor), mais elles nécessitent ArcSDE pour la modification et la gestion des structures. Dans une géodatabase personnelle, les données sont stockées dans une base de données Microsoft Access (fichier *.mdb). 3.1 Arc/Info 3.1.1 Présentation Une des bases du fonctionnement d Arc/Info repose sur la séparation entre les données spatiales et les données descriptives : - les données spatiales sont codées dans une base de données interne, propre à Arc/info, à laquelle l utilisateur n a pas accès. Le codage s articule autour de l entité ARC. - les données descriptives sont rassemblées dans un SGBDR traditionnel, qui s appelle INFO (ou TABLES, version limitée, mais identique à INFO du point de vue de l utilisation). Mais cette dualité, qui explique le nom du logiciel, n est en rien gênante, car Arc/Info crée des tables attributaires qui mettent en correspondance les deux types de données. 3.1.2 La couverture Elle est composée d une multitudes de fichiers dont voici la description succincte : Mission Analyse Spatiale 4/10

- AAT.ADF (Arc Attribute Table) : table de description des arcs (sommet initial #, sommet final #, domaine gauche #, domaine droit #, longueur, n #, n utilisateur). - ARC.ADF (Arc coordinates and topology) : coordonnées des arcs (n #, X, Y). - ARF.ADF (Arc cross-reference file) : primitive de aat.adf (entre autre, correspondance entre n # et n utilisateur lors de manipulation). - BND.ADF (Coverage minimum and maximum coordinates) : boundaries (Xmin, Ymin, Xmax, Ymax). - CNT.ADF (Polygon centroïd table) : liste des centroïdes et des points labels, points associés à chaque polygone. - LAB.ADF (Label point coordinates and topology) : description des points labels (n #, n utilisateur, X, Y). - LOG.ADF (Coverage and workspace history file) : historique du travail effectué sur une couverture et permettant d optimiser la mise à jour. - MSK.ADF (Edit area masks) : définit les zones où l on a fait des changements. - PAL.ADF (Polygon topology) : liste des arcs définissant un polygone (n du polygone, nombre d arcs, liste des n # des arcs). - PAT.ADF (polygon / Point Attribute Table) : table de description des polygones ou des points. - PFF.ADF (Polygon Filter File) : utilisé avec msk.adf, contient l ancien pal.adf. - PRF.ADF (Polygon / Point cross-reference file) : primitive de pat.adf (correspondance entre attributs et polygones ou point actuel et manipulation (surface, périmètre, n polygone ou point, n utilisateur). - TIC.ADF (Tic coordinates and ID s) : points de calage (n utilisateur, X, Y). - TOL.ADF (Coverage processing tolerances) : contient les tolérances (fuzzy, dangle, et V si à vérifier ou NV sinon). - TXT.ADF (Coverage annotation features) : toponyme, localisation et style d écriture (taille, couleur, police, ). Chaque espace de travail est un répertoire (directory) contenant un ensemble de couvertures avec des sous-répertoires INFO. Ces sous-répertoires (subdirectory) INFO contiennent tous les fichiers de données nécessaires aux couvertures. Par le truchement de TABLES ou INFO, ces fichiers de données apparaissent à l utilisateur comme un ensemble de bases de données INFO. Une base données existera si, dans Arc/Info, il existe un sous-répertoire INFO contenant les deux fichiers suivants : - ARC.DIR : liste de tous les fichiers d une couverture. - ARC.NSP : fichiers de sortie. Le format d un fichier interne INFO est composé des fichiers XXXNNN.EXT où XXX correspond aux 3 lettres du nom utile (ARC), NNN au numéro de l entité (ex : ARC021) et EXT aux 3 lettres désignant le type de fichier (.DAT ou.nit). 3.1.3 Le format d échange Le format d échange d Arc/Info Workstation est le format «e00» («Interchange File» ou «Fichiers d échange»). Il permet de transférer des couvertures, tables INFO, GRID et autres fichiers d une machine à l autre. Il s agit d un format ASCII, compressé ou non. Il est reconnu par la plupart des autres logiciels SIG. II. Logiciel Mapinfo 2.1 Présentation de la société La société a été créée en 1986 par Lazlo Bardos, Andrew Dressel, John Haller, Mike Marvin et Sean O Sullivan. MapInfo Professional est distribué dans plus de 50 pays. Il est traduit en 20 langues et représente un parc installé de plus de 300.000 licences dans le monde dont environ 18.000 licences en France. La technologie MapInfo, choisie par Microsoft, fait l objet de partenariats étroits avec les grands Mission Analyse Spatiale 5/10

éditeurs tels que Business Objects, Oracle, qui ont besoin d associer la cartographie à leurs solutions. En France, MapInfo Professional est notamment utilisé par le Ministère de l Equipement. Il est distribué aujourd hui par la société Axiom. Site Internet : http://www.mapinfo.com/ 2.2 Description Mapinfo structure les informations en tables qui contiennent de 2 à 5 fichiers : - *.tab : il s agit d un fichier texte de taille réduite qui décrit la structure de la table. Ouvert par un éditeur de texte, ce fichier renseigne sur la version de MapInfo la plus ancienne qui soit capable d ouvrir la table. Cette information se situe sur la ligne débutant par la version. - *.dat : il s agit d un fichier qui contient les données attributaires de la table. - *.map : il s agit d un fichier binaire qui contient les données géographiques. - *.id : il s agit d un fichier qui lie les données alphanumériques et géographiques des différents objets. - *.ind : fichier d index. 2.3 Format d échange Le format d échange de Mapinfo est le format composé des fichiers *.MIF et *.MID. Le format comprend trois types d information : géométrie, attributs et visualisation. III. Logiciel Géoconcept 3.1 Présentation de la société La société GéoConcept S.A. a été fondée en juin 1990 sous le nom d ALSOFT par Mr Eric Lanzi, sa mission étant d «intégrer la dimension géographique aux systèmes d information des entreprises». Ses activités sont l édition de Systèmes d Information Géographiques pour Windows, l édition et la distribution de bases de données cartographiques et statistiques et le conseil et la formation pour la mise en œuvre de Systèmes d Information Géographique décisionnels. Site Internet : http://www.geoconcept.com/fr/ 3.2 Description Le logiciel SIG a été développé dès l origine pour exploiter des bases de données de «structure objet», particulièrement adapté à la structuration des données géographiques. Les données sont organisées en types, et en sous-types, et stockées dans des fichiers d extension *.gcm et *.gcr (format propriétaire). Il n existe pas de format d échange. IV. Principaux formats de données géographiques utilisés 4.1 Présentation Les géodonnées d une base de coordonnées d objets spatiaux peuvent être décrites simplement comme des données géographiques auxquelles ont peut associer des attributs. Les géodonnées nous donnent la localisation des objets spatiaux selon un système de coordonnées et une projection Mission Analyse Spatiale 6/10

cartographique. Les objets géospatiaux peuvent être décrits par une grille de cellules (raster), ou par des points, lignes et polygones (vecteur). Le format du fichier décrit d une certaine façon comment les géodonnées ont été enregistrées. C est très important de considérer le format du fichier des géodonnées parce que les logiciels SIG supportent rarement tous les formats de fichiers SIG. Si vous voulez utiliser des géodonnées qui ont été enregistrées dans un format particulier non supporté pas par votre logiciel SIG, vous devez trouver une procédure de transformation des géodonnées ou simplement utiliser un autre programme SIG. Presque tous les logiciels SIG ont leur propre format de fichier des géodonnées. Ces formats de fichiers ont été créés pour optimiser l efficacité du logiciel lui-même, et n ont pas été conçus pour être utilisés par d autres logiciels. Néanmoins, la plupart des SIG supportent d autres formats par des fonctions d importation et d exportation de fichiers. Ces fonctions sont bien documentées habituellement et elles sont fréquemment standardisées. Au-dessous, une liste de quelques formats de fichiers de géodonnées produits par différents logiciels SIG et graphiques. 4.2 Les formats d échange pour le mode vectoriel Beaucoup de logiciels SIG sont basés sur la technologie de représentation et de stockage du type «vecteur». Ce sont les méthodes les plus complexes parce qu il y a beaucoup de façons d enregistrer les coordonnées des objets spatiaux et leurs attributs, la structure des données et les paramètres de représentation visuel. Format du fichier Arc/Info Coverages DGN DLG DWG DXF Nom du logiciel ESRI ARC/INFO MicroStation Design Files Digital Line Graphs Autodesk Drawing Files Autodesk Drawing exchange Format Description Une «couverture» Arc/Info est un ensemble de fichiers binaires utilisés par Arc/Info. Ce format de fichier est propriétaire et ne peut pas être aisément utilisable par d autres logiciels. DGN est un format propriétaire du logiciel MicroStation, un logiciel CAD-cartographie. Ce format est bien documenté et est standardisé. Les plus importants logiciels SIG ont des fonctions d importation, d exportation et de visualisation de fichiers DGN. DLG est utilisé par l USGS américaine pour manier des géodonnées du type vecteur prises des cartes en papier. Il contient des coordonnées très précises et des informations sophistiquées au sujet de la classification de l objet, mais pas d autres attributs. DLG ne contient pas d information pour la visualisation des objets. Ce format est utilisé principalement par l USGS et par d autres agences américaines pour la publication de cartes numérisées. DWG est un format de fichiers utilisés par AutoCAD. AutoCAD peut convertir des fichiers DWG en dossiers DXF sans perdre aucune information graphique. Il y a beaucoup d options pour enregistrer des géodonnées dans des fichiers DWG. Une méthode standard utilise l Extended Entity Data (EED) pour lier des attributs, mais d autres méthodes sont possibles. À cause du manque de standards pour lier des attributs, les problèmes peuvent se produire en convertissant ce format entre systèmes. DXF est un format de fichier utilisé pour la transfert de données du type vecteur. Il contient de l information pour la visualisation des données graphiques et est supporté par presque tout les logiciels graphiques. Il y a beaucoup de méthodes pour enregistrer les données des attributs des objets graphiques par le format DXF et aussi pour lier des objets DXF à des attributs externes (voir le format DWG au-dessus). Presque tous les logiciels SIG, CAD et Mission Analyse Spatiale 7/10

graphiques peuvent importer avec succès ce format à cause des standards. E00 ESRI Personal Geodatabase GML MIF/MID SDTS SHP SVG VPF VXP ARC/INFO interchange file ESRI ArcGIS geodatabase Geography Markup Language MapInfo Interchange Format Spatial Data Transfer System ESRI shapefile Scalable Vector Graphics Vector Product Format Idrisi32 ASCII vector export format E00 est un format de fichier utilisé pour le transfert de géodonnées ; il est disponible en ASCII et en binaire. Il est utilisé principalement pour l échange de fichiers entre différentes versions de produits ESRI, mais peut aussi être lu par beaucoup d autres logiciels SIG. C est un format très commun pour les géodonnées SIG disponibles sur l Internet. Les géodatabases utilisent la structure de fichier des bases de données Microsoft Jet Engine pour enregistrer les géodonnées du SIG ArcGIS. Les géodatabases sont comme des fichiers basés sur des workspaces et une capacité de stockage allant jusqu à 2 GB. Les géodatabases sont idéaux pour travailler avec des petits fichiers dans des projets ArcGIS. XML-Standard pour l échange et l enregistrement de géodonnées du type vecteur. Il est proposé et utilisé par l Open GIS Consortium. MIF/MID est le format standard de MapInfo, mais la plupart des autres logiciels SIG peuvent le lire aussi. Le format comprend trois types d information : géométrie, attributs et visualisation. SDTS est un format de fichier utilisé pour le transfert de géodonnées ; développé aux Etats-Unis, il est conçu pour manier tous les types de données géographiques. SDTS peut être enregistré comme ASCII ou binaire. En principe, tout les objets géographiques peuvent être enregistrés en format SDTS, y compris les coordonnées, les attributs complexes et l information pour la visualisation. Ces avantages exigent une plus grande complexité du format. Pour le simplifier, beaucoup de standards ont été développés comme des co-projets au SDTS. Le premier de ces standards est le «Profil de Vecteur Topologique» (TVP- Topological Vector Profile), pour enregistrer quelques types de géodonnées vecteur. Le shape est le format adopté par le logiciel SIG ArcView, pour les géodonnées vecteur. Associé au fichier shape (*.shp), il y a un fichier pour les attributs en format dbase (*.dbf) et un fichier pour l index des objets spatiaux (*.shx). Presque tous les logiciels SIG peuvent lire ou importer ce format. XML-Standard pour la présentation de données graphiques du type vecteur sur l Internet. Il est approuvé dans le World Wide Web Consortium. VPF est un format binaire développé par le Département de Défense Américain. Il est bien documenté et il est utilisé comme un format pour le transfert de géodonnées. Il définit la géométrie des objets spatiaux et donne l information sur leurs attributs, mais il ne donne aucune information pour la visualisation. Les fichiers VPF sont aussi nommés VMAP. La Carte Numérisée du Monde (DCW- Digital Chart of the World) est publiée dans ce format. Format d exportation des fichiers IDRISI 32 (ASCII). Mission Analyse Spatiale 8/10

4.3 Les formats d échange pour le mode matriciel (ou raster) Les fichiers du type grille de cellules sont utilisés généralement pour enregistrer des images, comme par exemple, une carte numérisée comme image par un scanner, ou des photographies numériques ou des images de satellite ; mais ces fichiers sont utilisés aussi pour enregistrer des attributs d objets spatiaux qui, de façon continue, varient dans l espace, comme la topographie et la température. Images de satellites, ou photos prises d avions, ils sont très connus par l appellation de télédétection (en anglais «remote sensing data»). La résolution de ces images fait référence à la région, sur la terrain, couverte par un pixel (une cellule). Cela diffère d autres images où la résolution est donnée par des points par pouce (dpi). Format du fichier ADRG Nom du logiciel Arc Digitized Raster Graphics Description ADRG est un format créé par les militaires américains pour enregistrer des cartes numérisées par scanner. BIL BIP Band Interleaved by Line Band Interleaved by Pixel BIL est un format CCT (computer compatible tape) qui enregistre toutes les bandes d une image satellitaire. L en-tête CCT apparaît une fois dans un fichier. Quand on utilise le format d image BIP, chaque ligne d une image est enregistrée en séquence, ligne 1 de toutes les bandes, ligne 2 de toutes les bandes, etc. par exemple, la première ligne d une image de trois bandes serait enregistrée comme p1b1, p1b2, p1b3, p2b1, les p2b2, p2b3 où le p1b1 indique le pixel un, bande un, le p1b2 indique le pixel un, bande deux, etc. BSQ DEM Band Sequential Digital Elevation Model BSQ est un format CCT qui enregistre chaque bande de données satellitaires dans un fichier image pour toutes les «scanlines» de la matrice de l image. Les en-tête CCT sont enregistrés sur chaque bande. DEM est un format maillé créé par l USGS américain pour enregistrer les données d altitudes. Par contraste avec d autres formats maillés où les valeurs cellulaires représentent l intensité de la couleur, les valeurs cellulaires dans le format DEM représentent l élévation pour cette position de la surface terrestre. *.dem, *.hdr DEM ArcInfo Arc/Info (ESRI) est un format pour les modèles numériques de terrain (MNT/DEM). ECW GTOPO30 ER Mapper Compressed Images Global 30 Arc Second Elevation Data Set ECW est un format de compression par ondelettes. GTOPO30 est un Modèle Numérique de Terrain (MNT) avec une dimension cellulaire horizontale d'environ 1km (30 secondes). GTOPO30 a été créé à partir de sources raster et vecteur. GeoTIFF GeoTIFF GeoTIFF est une espèce de format TIFF (Tag Image File Format) pour les images géoréférencées. GRIB GRid In Binary GRIB est le format proposé par l'organisation Météorologique Mondial (WMO) pour les données météorologiques basées en grilles. Mission Analyse Spatiale 9/10

MrSID PCX SDTS TIFF LizardTech's SID Wavelet format PC Paintbrush Exchange Spatial Data Transfer Standard Tagged Image File Format MrSID est un acronyme pour Multi-resolution Seamless Image Database; il désigne un format et compresseur d'images puissant. Les géodonnées en format MrSID peuvent être visualisées dans une variété de logiciels SIG. PCX est un format d'image très utilisé par beaucoup de scanners et de logiciels graphiques. SDTS est un format pour le transport de l'information géographique. Une variante SDTS est faite spécifiquement pour transférer des images raster. Comme PCX, TIFF est un format d'image très utilisé et produit par des logiciels et des scanners. Le format TIFF produit de gros fichiers, mais compresse les données sans perte d'informations. Mission Analyse Spatiale 10/10