Le géoréférencement dans MapInfo

Géoréférencement et RGF93 Les outils - Fiche O1 O1 Avril 2009 Le géoréférencement dans MapInfo La gestion des projections dans une fenêtre MapInfo Chaque table MapInfo est dotée de son propre système de coordonnées (système de référence géodésique et projection) et reste liée à une emprise géographique rectangulaire. 2009/26 1. A l'ouverture d'une session C'est la première table ouverte qui impose son propre système de coordonnées à la fenêtre. Si d'autres tables définies dans des systèmes différents sont ajoutées à la fenêtre, elles seront transformées à la volée dans le système de la première table ouverte, avec cependant quelques variantes selon le type de la table (raster ou vecteur) et selon la version du logiciel MapInfo utilisé. Jusqu à MapInfo version 8.0, MapInfo ne transforme à la volée que les tables vectorielles, ainsi, une table raster impose systématiquement son système de coordonnées dans une fenêtre carte quelque soit son rang d'insertion. Si une carte comporte plusieurs couches rasters géoréférencées, la couche raster fournissant la plus grande zone de couverture d'écran détermine la projection de la fenêtre carte. Les autres couches rasters sont uniquement étirées dans les deux sens pour s'adapter à la forme de la couche ayant la plus grande couverture d'écran. Depuis MapInfo version 8.5, les règles de priorité ont changé dans la projection de la fenêtre carte. Les couches vectorielles et rasters ont des "droits équivalents" ; autrement dit, toute couche nouvellement ajoutée (quel que soit son type) est reprojetée dans la projection de la fenêtre active : quelle que soit la table ouverte en premier, elle prend la priorité pour imposer sa projection. Ainsi, MapInfo réalise la reprojection raster lorsqu'une image raster géoréférencée est insérée au sein d'une fenêtre carte ayant une projection différente ou lorsqu'on modifie la projection d'une fenêtre carte. 2. Reprojection des tables rasters Au cours du processus de reprojection d'une image, MapInfo recalcule les valeurs de pixels de l'image source de sorte qu'ils s'affichent correctement dans l'image cible. Dans ce processus de ré-échantillonnage, MapInfo propose plusieurs options et plusieurs procédés. a) Les trois options possibles Les options de reprojection raster sont accessibles dans le menu Options > Préférences > Traitement Image qui permet d'afficher la boîte de dialogue Traitement Image. On peut également accéder à ces options en utilisant le bouton Traitement Image dans la boîte de dialogue Carte>Options Jamais Si cette option est choisie, les données raster ajoutées à une carte comprenant déjà une ou plusieurs tables ouvertes, ne seront pas reprojetées. Ce paramètre conserve le comportement de MapInfo des versions antérieures ou égales à 8. Toujours En cochant cette option, la reprojection des données raster sera toujours réalisée. Dans ce cas, il convient de choisir la méthode de ré-échantillonnage (voir plus bas). 1 Fiche O1 - Le géoréférencement dans MapInfo Avril 2009

Illustration 1: Fenêtre de reprojections des données images Optimisé Si la fenêtre reprojetée est un rectangle strict, MapInfo ne procède pas à un ré-échantillonnage mais étire simplement l'image. En revanche, il y a ré-échantillonnage si ce n'est pas un rectangle. L'optimisation constitue donc un gain de temps sur le rééchantillonnage ou non de l'image b) Méthode de ré-échantillonnage Deux méthodes permettent de calculer les valeurs de pixels de l'image cible : convolution cubique et plus proche voisin. Convolution cubique D'après la documentation de MapInfo, cette méthode «assure la meilleure "restauration" des valeurs de pixels en raison de leur séparation». Avec cette option, un pixel de l'image reprojetée est calculé à partir des valeurs des pixels contenus dans une fenêtre de 4x4 pixels centrée sur le pixel d'origine de l'image source. Les coordonnées du pixel d'origine sont calculées pour chaque pixel de l'image cible en fonction d'une procédure optimisée. Les pixels sont ensuite pondérés à partir des coordonnées du pixel de base. MapInfo recommande d'utiliser la méthode de ré-échantillonnage par convolution cubique pour des images aériennes et satellites afin d'obtenir une meilleure qualité d'image. L'algorithme de convolution cubique utilisé dans MapInfo repose sur les travaux de S.K. Park et R.A. Schowengerdt, Computervision, Graphics and Image Processing (1983, volume 23, pages 258-272). Après ré-échantillonnage par cette méthode, un zoom important montre une image floue des pixels qui peut présenter des inconvénients en cas de numérisation précise au pixel. L'illustration N 2 montre l'effet de flou qui résulte d'un tel ré-échantillonnage. On notera que ce flou n'affecte que l'image fortement grossie. L'image visualisée à une échelle normale de travail n'est nullement affectée. Ce flou obtenu sur une image aérienne s'explique par la méthode de convolution cubique qui affecte à un pixel de l'image reprojetée, la valeur radiométrique moyenne d'une fenêtre de 4x4 pixels de l'image source provoquant ainsi un lissage des couleurs des pixels écrans. Plus proche voisin La méthode du plus proche voisin remplace la valeur de pixel dans l'image reprojetée par la valeur de pixel d'origine le plus proche de l'image source. D'après la documentation MapInfo, cette méthode de ré-échantillonnage prend moins de temps que la méthode par convolution cubique, mais peut être moins précise en terme de radiométrie. MapInfo recommande d'utiliser la méthode de ré-échantillonnage du plus proche voisin pour les cartes rasters, les grilles et les cartes scannées afin d'obtenir des résultats plus rapides. Ces conseils donnés dans la documentation de MapInfo n'ont pas été vérifiés lors des tests que nous avons effectués car les temps obtenus pour chaque option sont quasiment équivalents. On note, après un zoom important, que la netteté des pixels n'est pas affectée. On perçoit, en revanche, la déformation des pixels due à la reprojection. Les tests réalisés montrent que l'image ré-échantillonnée par l'une ou l'autre des méthodes conserve une qualité équivalente à une échelle de travail normale. Ainsi, nous recommandons de privilégier plutôt la méthode du plus proche voisin, plus rapide et qui n'affecte en rien la qualité de l'image quand elle est utilisée à une échelle normale de tra- 2 Fiche O1 - Le géoréférencement dans MapInfo Avril 2009

-vail. De plus, elle présente l'avantage de conserver la netteté des pixels pour une meilleure qualité de numérisation quand on réalise un zoom important à l'échelle du pixel. Illustration 2 : zoom important après ré-échantillonnage par convolution cubique Illustration 3 : zoom important après ré-échantillonnage au plus proche voisin 3. Transformer des données avec MapInfo a) Reprojection à la volée MapInfo offre, depuis la version 8.5, la possibilité de transformer les données à la volée au sein d'une fenêtre carte, quel que soit le type de données (vectorielles ou images). Cette fonctionnalité reste très intéressante dans le cadre du passage au RGF93, tant que l'ensemble du patrimoine de données d'un service ne sera pas transformé. b) Reprojection définitive MapInfo ne reprojette définitivement que les données vectorielles. Pour cela, il suffit d'enregistrer une table ou une sélection d'une table dans un nouveau système de coordonnée. Fichier Enregistrer table sous... (Choix de la table) Bouton «Projection» permet de spécifier la projection de la nouvelle table créée. Par défaut, la projection de la table créée est définie dans le menu Options Préférences Fenêtre carte Projection «Projection de table». 3 Fiche O1 - Le géoréférencement dans MapInfo Avril 2009

Le fichier des projections MapInfo stocke l'ensemble des systèmes de coordonnées dans le fichier MAPINFOW.PRJ qui est un fichier texte. Il regroupe le nom de chaque système accompagné de ses paramètres séparés par une virgule (une ligne par système), comme par exemple : "--- Systèmes français RGF93 - Méridien de Greenwich (Borne Europe)---" "France Lambert-93 (Borne Europe)\p2154", 2003, 33, 7, 3, 46.5, 44, 49, 700000, 6600000, - 792421, 5278231, 3520778, 9741029 On retrouve ainsi, sur la première ligne : le système de référence géodésique RGF93, assortie, sur la seconde ligne de sa projection Lambert 93 dans une emprise européenne (Borne Europe). La désignation du système de référence géodésique et la projection associée sont disponibles dans la fenêtre «Choisir une projection» de MapInfo (Illustration 4). On regrettera que le champ destiné à choisir le système de référence géodésique soit dénommé «Catégorie» et le champ propre à la projection soit dénommé «Membre de la catégorie»! Illustration 4: Fenêtre permettant de choisir une projection dans MapInfo Les quatre dernières valeurs sont les coordonnées de l'emprise rectangulaire définies par les coordonnées des angles inférieur gauche et supérieur droit appelées «bornes». La valeur «2154» correspond au code EPSG (European Petroleum Survey Group Cf. fiche T7) du système de coordonnées. Le code EPSG est nécessaire à MapInfo pour l affichage littéral des systèmes de coordonnées que les moteurs cartographiques normés OGC sont capables de traiter lors de requêtes WMS / WFS. Depuis la version 8.0, une option permet d afficher le nom de la projection au lieu du code EPSG dans la liste des projections disponibles (Illustration 5). 4 Fiche O1 - Le géoréférencement dans MapInfo Avril 2009

Illustration 5: Fenêtre d'ouverture d'une table WMS Les différentes façons d'intervenir sur les systèmes de coordonnées Dans MapInfo, différentes commandes permettent d accéder à la fenêtre «Projection» : Fichier Nouvelle table Bouton «Créer» : permet de spécifier la projection de la nouvelle table créée. Par défaut, la projection de la table créée est définie dans le menu Options Préférences Fenêtre carte Projection «Projection de table». Table Gestion des tables Cartographier tables DBMS : définit la projection à utiliser pour la Table DBMS. Elle doit être identique à celle utilisée par la table correspondante de la base de données distante. Fichier Ouvrir un service Web Ouvrir WMS : une action sur le bouton projection affiche toutes les projections que le serveur cartographique peut délivrer. Fichier Ouvrir un service Web Ouvrir WFS : le bouton de projection est actif quand la projection fournie par le serveur WFS n est pas supportée. Utilisez ce bouton pour indiquer la projection qui permettra un import correct des données GML2 Table Gestion des tables Modifier structure : permet simplement de visualiser le système de projection de la table. Pour le modifier, il faut utiliser la commande Enregistrer table sous Bouton «Projection» Fichier Ouvrir Image Raster Boîte de dialogue de calage de l image : permet simplement de visualiser le système de projection de la table. Pour le modifier, il faut utiliser la commande Enregistrer table sous Bouton «Projection» Table Importer AutoCad DXF : permet de choisir un système de coordonnées (terrestre 5 Fiche O1 - Le géoréférencement dans MapInfo Avril 2009

ou non terrestre) pour l importation des dessins DXF. Si aucun système de coordonnées n'est choisi lors de l'importation de fichiers graphiques, MapInfo sélectionne par défaut une carte non terrestre mesurée en mètres ou en pieds en fonction des paramètres définis sous Options > Préférences > Fenêtre Carte. Les frontières de la carte sont les limites du dessin DXF Fichier Ouvrir ESRI ShapeFile : MapInfo permet d ouvrir directement des Shapefiles. Durant l opération d ouverture, vous devez indiquer la projection du ShapeFile. Carte Tablette : avant de digitaliser une carte imprimée, vous devez indiquer la projection qui a été utilisée pour l'établir. Options Préférences Fenêtre carte Bouton «Projection d une nouvelle table» : utilisée dans l'import de fichiers notamment MIF et SHP. La projection par défaut est utilisée par les boîtes de dialogue "Créer Points", "Nouvelle table", "Modifier la structure de la table", "Structure de la nouvelle table", "Calage image", et "Cartographier Table". Options Préférences Fenêtre carte Bouton «Projection d une session» : la projection d'une session est la projection utilisée pour retourner les valeurs des coordonnées dans une fonction MapBasic ou depuis l'interface classique de MapInfo (exemple : "Mettre à jour colonne avec CentroidX(obj)). Une application MapBasic compilée ne tient pas compte de la projection d'une session. Les Bornes La représentation plane de MapInfo est un espace rectangulaire (MER : Minimum Enclose Rectangle) dans lequel il utilise une grille dont le pas est fonction des dimensions de ce rectangle, car pour décrire les coordonnées des points, le logiciel est limité à 10 chiffres significatifs, décimales comprises. Ainsi, plus l'emprise est grande, plus le nombre de chiffres avant la virgule est important diminuant ainsi le nombre de décimales possibles et donc la précision de localisation. Chaque point d'un objet géographique est positionné sur un noeud de la grille interne à MapInfo. Par défaut, MapInfo affecte à tout système de coordonnées terrestre une emprise permettant de couvrir la Terre entière. La précision avec laquelle les coordonnées peuvent alors être exprimées est limitée à une décimale après la virgule, soit le décimètre. Pour augmenter la précision de positionnement, il est donc préférable de restreindre l emprise du rectangle en prenant certaines précautions car une des caractéristiques de ces projections bornées est qu aucun objet ne peut déborder de l emprise définie. Il est donc important de s assurer que l emprise de la projection convienne aux évolutions futures de la carte. Par exemple la France peut figurer sans problème dans un carré de 1200 km de côté soit 1 200 000 m. Dans ce cas, on pourra exprimer les coordonnées avec 7 chiffres avant la virgule et 3 après, d'où une précision millimétrique pour les coordonnées. Pour l'europe, on peut multiplier ces dimensions par un facteur 3 ou 4 sans augmenter le nombre de chiffres significatifs et conserver ainsi la même précision pour les coordonnées. Cette contrainte explique pourquoi un même système de coordonnées peut se traduire dans MapInfo, par trois lignes distinctes comme c'est le cas pour le RGF93 : "France Lambert-93 (Borne monde)\p2154", 3, 33, 7, 3, 46.5, 44, 49, 700000, 6600000 "France Lambert-93 (Borne Europe)\p2154", 2003, 33, 7, 3, 46.5, 44, 49, 700000, 6600000, -792421, 5278231, 3520778, 9741029 "France Lambert-93 (Borne France)\p2154", 2003, 33, 7, 3, 46.5, 44, 49, 700000, 6600000, 75000, 6000000, 1275000, 7200000 On constate que l'emprise du système «Borne Monde» est définie par défaut. Le tableau suivant illustre les différences de précision en fonction des systèmes de projection : 6 Fiche O1 - Le géoréférencement dans MapInfo Avril 2009

Système de projection Système français RGF93 Méridien de Greenwich (Borne Monde) Systèmes français RGF93 Méridien de Greenwich (Borne Europe) Systèmes français RGF93 - Méridien de Greenwich (Borne France) Précision 10 cm ~ 1 mm ~ 1 mm Dans la mesure où la précision est la même, nous recommanderons d'utiliser systématiquement la projection «Borne Europe» pour toutes les études réalisées sur le territoire métropolitain français. 1. Bornage : incidence sur les tables Lorsqu une table est créée sous MapInfo, soit par l'importation d un fichier MIF soit par création d une nouvelle table, elle est définie soit en «coordonnées terrestres» (longitude / latitude ou projection) soit en «coordonnées non-terrestre». Une table est toujours bornée par l'intermédiaire de deux couples (Xmin, Ymin) et (Xmax, Ymax) qui définissent un rectangle (coin inférieur droit et coin supérieur gauche). Ce bornage peut être soit implicite (il n y a pas explicitement de bornes dans la projection utilisée pour la table et MapInfo en affecte automatiquement en fonction de la projection), soit explicite (les bornes sont décrites et font partie de la définition de la table). Les tables définies en coordonnées terrestres peuvent être bornées explicitement ou implicitement alors que les tables dites non terrestre doivent être bornées explicitement. L incidence du bornage dans une table MapInfo se traduit par l impossibilité d ajouter un objet qui serait en dehors de l espace de bornage défini pour la table. 2. Stockage interne des coordonnées Les coordonnées initiales des objets géographiques constitutifs de la table sont stockées en format «long integer» (entier long) dans leurs unités natives codées en unités internes entières après les transformations linéaires suivantes : Coordonnées longitude / latitude bornées implicitement : les coordonnées sont enregistrées en millionième de degrés et la plage de valeurs des unités internes varie de + - 90 millions en latitude et de + - 360 millions en longitude. Pour toutes les autres coordonnées (longitude / latitude bornée, projections bornées ou pas, non-terrestre obligatoirement bornée), le X est fixé à + 1 milliard en unité interne ; idem pour le Y. Les coordonnées initiales des objets sont converties par une transformation linéaire utilisant ces paramètres vers les unités internes. Les transformations des X et des Y sont indépendantes : Ex : coordonnées initiales Exmax ; Exmin (les bornes) Ix (unité interne) = int[(ex-exmin) / (Exmax Exmin) * 2 milliards] 1 milliard int = partie entière Les paramètres de la transformation linéaire (Exmax, Exmin) sont conservées en double précision ( 15 chiffres significatifs) ; les coordonnées internes sont des entiers de type «long». 3. Comment trouver les bornes d une table? Il existe différentes façons de trouver les bornes d une table MapInfo. L une d elle consiste à examiner les entêtes du fichier MIF. Il n est pas utile d exporter l ensemble de la table pour obtenir les bornes ; il suffit simplement de sélectionner un objet géographique et de sélectionner «Table/Exporter/Sélection au format MIF». Les bornes sont les quatre 7 Fiche O1 - Le géoréférencement dans MapInfo Avril 2009

valeurs situées à la fin de la ligne de paramètre de la projection. Une autre possibilité réside dans l utilisation de l outil PROJTOOL.mbx de Robert Edwards dont l une des fonctions restitue les données de définition de la table. En MapBasic, la fonction TableInfo() fournit les informations (système de projection, bornes ). Les informations peuvent être obtenues dans la fenêtre MapBasic par la commande : PRINT TABLEINFO («Nom_de_la_table», XX) ou XX est l un des nombres suivants : XX = 30 permet d obtenir le nom de la projection = 29 permet d obtenir les paramètres de la projection = 25 permet d obtenir le X minimum = 26 permet d obtenir le Y minimum = 27 permet d obtenir le X maximum = 28 permet d obtenir le Y maximum Ainsi, pour obtenir le nom de la projection de la table «carto», on tape : Print TableInfo («carto»,30) dans la fenêtre MapBasic. Les valeurs retournées par les codes de 25 à 28 sont également retournées par le résultat de l interrogation par le code 29, avec toutefois une différence ; le système de projection utilisé peut être différent dans les deux cas. Avec le code 29, les coordonnées sont retournées dans le système défini pour la table alors qu avec les codes 25 à 28, les coordonnées sont retournées selon le système en cours (le Longitude / Latitude est le système par défaut utilisé pour le MapBasic). Afin d obtenir pour les codes 25 à 28 les coordonnées dans le système de la table, il faut au préalable fixer le système de projection en tapant SET COORDSYS TABLE «Nom_de_la_table». 4. Comment déterminer la précision des coordonnées internes? L expression utilisée pour déterminer la précision est : ( borne maxi borne mini ) / 2 milliards. Les calculs sont effectués dans les unités natives de la table, qui peuvent donc être des degrés, des mètres Exemple : une table définie en UTM, bornée sur l axe des X entre 0 et 2 000 000 mètres aura une précision interne de 2 * 106 / 2 * 109 mètres, c est à dire 1 millimètre en X. Avec des bornes pour l axe des Y de 3 000 000 à 5 000 000 mètres, la précision serait également de 1 mm en Y. Certu Centre d Études sur les réseaux les transports l urbanisme et les constructions publiques 9, rue Juliette Récamier 69456 Lyon Cedex 06 téléphone : 04 72 74 58 00 télécopie : 04 72 74 59 00 www.certu.fr Cette fiche a été produite par le Pôle géomatique du ministère et le CETE de l Ouest, pour plus d informations et/ou accéder aux autres fiches merci de vous référez au lien suivant : http://www.certu.fr/spip.php?page=thematique&id_rubrique=795&lang=fr 2009 Certu, la reproduction totale du document est libre de droits. En cas de reproduction partielle, l accord préalable du Certu devra être demandé. L ensemble des droits des illustrations, sauf mention contraire, sont détenus par le Certu. Bandeau illustratif : extrait des triangles fondamentaux de la carte topographique de la France - 1864. 8 Fiche O1 - Le géoréférencement dans MapInfo Avril 2009