0LQLVWqUHGX/RJHPHQW 3ODQ&RQVWUXFWLRQHW$UFKLWHFWXUH 6,* &$2'$2 9HUVGHV6\VWqPHV G,QIRUPDWLRQGX 3DWULPRLQH 5DSSRUWILQDO SIAGE - MIDIVALEUR INSA LYON - LABEO
Composition de l'équipe 6,$*( (Mandataire commun) Michel BERNARD Adresse : 1425, Avenue Louis Ravas, 34080 MONTPELLIER Tél: 67 846767 - Fax: 67 846850 - Email : bernard@pythie.cnusc.fr 0,',9$/(85 Bernard FERRIES Adresse : 42, Avenue Général Decroute, 31100 TOULOUSE Tél : 62 144747 - Fax : 61 404454 - E mail : ferries@cict.fr /DERUDWRLUHG,QJpQLpULHGHV6\VWqPHVG,QIRUPDWLRQ,16$/<21 Robert LAURINI Adresse : 20, Avenue Albert Einstein Bât. 502 69621 VILLEURNANNE CEDEX Tél : 72 43 81 72 - Fax : 72 43 85 18 /$%(26$ Serge OURTIES Adresse : Technoparc Bât. 3 Voie 5, 31674 LABEGE CEDEX BP 533 Tél : 61 39 88 81 - Fax : 61 39 93 51 5HFKHUFKHILQDQFpHSDUOH3ODQ&RQVWUXFWLRQHW$UFKLWHFWXUH 'pflvlrq1ƒ 6XLYLH SDU 0U -HDQ <YHV 5$0(//, 'LUHFWHXU GX SURJUDPPH &RPPXQLFDWLRQ&RQVWUXFWLRQ 2
Introduction *HVWLRQGH3DWULPRLQHHWLQIRUPDWLRQVJpRJUDSKLTXHV XQHQpFHVVLWp Le besoin en outils de gestion des patrimoines immobiliers prend une importance d autant plus grande que nous entrons manifestement dans une période ou la maintenance et l'entretien de l'existant prennent le pas sur le développement et la construction de nouveaux ensembles. Dans ce contexte, il devient indispensable de disposer d'informations précises et fiables sur la localisation des sites, sur leur topologie interne et externe (relations avec l'environnement, organisation, usage) et sur leur état physique. La connaissance du patrimoine passe donc inévitablement par sa description (géo)graphique qui permet d'en restituer une vision tantôt synthétique tantôt technique. 8QWHUULWRLUHGHVRSpUDWLRQVHWGHVSDWULPRLQHV Le développement des Systèmes d'information Géographique (SIG) touche désormais non seulement les gestionnaires de réseaux et d'infrastructures mais également les collectivités et les grands sites industriels ou tertaires notamment. Les Systèmes de Conception et Dessin Assistés par Ordinateur (CAO-DAO) sont pour leur part devenus des outils privilégiés des bureaux d'études, cabinets d'architectes et entreprises. De plus en plus, ces outils sont amenés à coexister ou coopérer en partageant et échangeant des informations. Ces échanges ont lieu tant en DYDO des opérations de construction (aménagement, programmation...) qu'en DPRQW de ces dernières (gestion de patrimoine). Territoire administré par A Opération montée par B Patrimoine géré par C Patrimoine géré par D Les SIG sont utilisés de plus en plus par les collectivités et les aménageurs pour la gestion de territoires. Ils sont administrés par des acteurs stables et permanents. Lorsqu'une opération de construction est lancée, de nouveaux acteurs vont intervenir, dotés de logiciels de CAO/DAO. 3
La coopération en phase conception - construction est nécessaire entre des outils portant l'un sur un territoire complet, l'autre sur la portion de ce territoire concernée par une opération. La non continuité des équipes qui se constituent opération après opération incite à mettre en place des modalités de coopération les plus indépendantes possibles des outils. Même si le SIG couvrant le territoire est unique, il est probable que les outils impliqués dans les différentes opérations seront différents. Le besoin de coopération apparait également lorsqu'il s'agit de gestion de patrimoine. (Gestion administrative, technique, flux,.) 6XMHWGHOpWXGH En réponse à la consultation du Plan Construction et Architecture "Intégration du bâtiment et des systèmes techniques", notre équipe avait formulé le constat que le domaine des Systèmes d'information Géographiques (SIG) évoluait de façon parallèle aux logiciels exploités dans le secteur de la conception-construction. En effet, l'évolution progressive des modèles (vecteur/raster) et des structures de données spatiales (topologie, orienté objet) a donné naissance à une nouvelle génération de SIG. Parallèlement, l'évolution des représentations surfacique et volumique a apporté aux outils de CAO une plus grande puissance de modélisation. Cette situation a pour corollaire une complexité accrue des échanges "intelligents" entre systèmes, échanges rendus de plus en plus nécessaires et fréquents du fait de la multiplicité des acteurs et de la diversité des outils de traitement de l'information technique. Ces considérations nous ont amené à étudier le rapprochement des systèmes de CAO-DAO et des SIG dans la perspective d'une coopération plus étroite, voire d'une intégration de ces outils dans des "Systèmes d'information du Patrimoine". 4
3UpVHQWDWLRQGXUDSSRUWHWPRGHGHOHFWXUH Ce rapport final est organisé en quatre chapitres principaux : Un état de l'art des systèmes de traitement de l'information technique (SIG, CAO/DAO, GTP...). Une analyse comparative des outils et l'étude des modes de coopération envisageables. L'étude des solutions techniques pour la coopération, de l'échange par fichiers organisés selon une convention à la formulation de requêtes dans un langage adapté au SIG, en passant par l'application de technologies STEP. Des exemples pour illustrer les solutions techniques. Ce document peut se lire à différents niveaux. Nous avons tenté de le rendre attractif au lecteur peu familiarisé avec le domaine de la normalisation et en particulier dans le domaine de l'information géographique. Des documents volumineux comme la norme expérimentale EDIGéO sont résumés en quelques paragraphes, mais une bibliographie commentée est proposée au lecteur désireux d'approfondir un sujet particulier. Des compléments de nature technique non essentiels à la compréhension générale sont proposés en petits caractères. /HV OHFWHXU SUHVVp SRXUUD QH OLUH TXH OHV SDUDJUDSKHV GH SUpVHQWDWLRQ LGHQWLTXHjFHOXLFL $EUpYLDWLRQV CAO CALS CEN DAO EXPRESS GED ISO MCD SCD SIG STEP Conception Assistée par Ordinateur Computer Comité européen de normalisation. Dessin Assisté par Ordinateur Langage de description de modèles (STEP) Gestion Electronique de Documents International Standardisation Organisation Modèle conceptuel de données Schéma conceptuel de données Système d'information Géographique Standard for Exchange of Product Model Data 5
Les outils pour la conception et la gestion de patrimoine 6
'pilqlwlrq 1. Les SIG Le concept d'information Géographique s'est imposé à la fin de la décennie 1980, d'abord comme une appellation générique ensuite comme un véritable concept, jusqu'à devenir dans une certaine mesure un slogan. Un SIG peut se définir comme "un ensemble de données repérées dans l'espace, structuré de façon à pouvoir en extraire commodément des synthèses utilies à la décision." [DID 91]. Le principe fondateur des SIG (en tant qu'outils) réside dans la capacité de gestion simultanée des données géométriques et descriptives des objets géographiques, représentée par le diagramme suivant : Géométrie vecteur / raster Linéaire et surfacique Topologie Relationnel / OObjet Attributs La percée des Systèmes d'information Géographique en France est relativement récente, comparée aux expériences Anglo-saxonnes ou Nordiques. Pourtant, comme en témoignait l'analyse de JY RAMELLI en 1984 [RAM 84], l'ensemble des questions posées au début de cette décennie montraient clairement la nécéssité d'une politique cohérente et d'envergure face à des besoins croissants et à un déficit de moyens adaptés. La décentralisation a joué dans le développement des SIG un rôle déterminant et les collectivités Territoriales et Locales s'affirment aujourd'hui comme les maîtres d'ouvrages majeurs de l'information Géographique. 8WLOLVDWLRQGHV6,* Les SIG sont encore largement perçus principalement comme des outils de représentation, d'organisation et de gestion de l'information [CHE93]. En fait, quels que soient les objets décrits (parcelles cadastrales, réseaux, bâtiments, ), leur seule gestion constitue rarement l'objectif ultime. L'information va nécessairement intéresser d'autres acteurs et c'est là que se révèle tout l'intérêt de ces outils. Qu'il s'agisse de définir une stratégie foncière, d'analyser la croissance urbaine pour élaborer un POS ou encore 7
d'optimiser la programmation des équipements, l'information contribuant à de meilleures décisions devient utilisable. La véritable révolution introduite par les SIG réside en effet dans leur capacité à rendre analysables des données d'origine, de forme et d'organisation différentes. 3HUVSHFWLYHKLVWRULTXHGHV6,* L'histoire des SIG, plus récente que celle de la CAO, s'est en partie bâtie sur des fondations identiques, en particulier dans la première génération de systèmes "topographiques" développés dans les années 1970. Des outils spécifiques au traitement et à l'analyse des données géographique, basés sur le modèle Raster (maillage régulier de l'espace) ont été élaborés dès le début des années 60, notamment en Amérique du Nord Enfin, dès le milieu des années 80 sont apparus de nouveaux outils basés sur le modèle vecteur et spécifiquement dédiés à la gestion et manipulation et des informations spatiales. Ces outils se sont appuyés en particulier sur les principes de la topologie pour décrire les relations entre objets (linéaires et surfaciques). Ils ont également majoritairement exploité le modèle SGBDRelationnel pour gérer les informations attributaires et parfois même spatiales. Vers des systèmes mixtes Depuis le début des années 90, une tendance au rapprochement des concepts CAO/SIG d'une part et Raster/Vecteur d'autre part est amorcée et concrétisée par des outils "hybrides", précurseurs d'une approche plus globale de l'analyse spatiale. 8
/HVDSSRUWVVSpFLILTXHVGHV6,* Géométrie Les SIG (modèle vecteur) manipulent des objets selon un formalisme noeuds/points - arcs/ligne - faces/polygones. Tout objet géographique peut en effet être dérivé de ces entités élémentaires. La capacité à exploiter des données en mode raster (matricielles) est une particularité des SIG, bien qu'encore essentiellement exploitée aux petites et moyennes échelles. L'évolution en précision des capteurs satellitaires (résolution de 1 mètres au sol prévues dès 1996) et de l'orthophotographie (résolution de 10 /25 cm disponible) aura très certainement des impacts importants sur l'évolution des méthodes d'acquisition... Attributs L'importance des données descriptives dans les SIG est fondamentale. Le modèle GéoRelationnel reste le plus classique, mais l'orientation objet commence à être mise en oeuvre dans des produits de nouvelle génération. Topologie Pour "solidifier" le modèle vecteur, les SIG s'appuient sur les règles de la topologie, qui permettent de gérer les relations spatiales de connectivité, adjacence, contiguité, etc. entre objets. Continuité spatiale Sous réserve de cohérence d'échelles et de description, un SIG est capable de gérer l'information de manière non fragmentée. Il devient ainsi possible de "naviguer" dans un patrimoine et de questionner une base de données spatiale selon une vision continue. Opérateurs spatiaux La capacité de gestion intégrée et continue des informations spatiales débouche sur des capacités d'analyse multiples, qui sont de fait l'apport majeur des SIG. 7\SHGRSpUDWHXU 2SpUDWHXUVGHGLPHQVLRQ 2SpUDWHXUVGHIRUPH 2SpUDWHXUVGHORFDOLVDWLRQ 2SpUDWHXUVGHYRLVLQDJH 'HVFULSWLRQ calculs et comparaisons de longueur, périmètre, surface, (volumes) comparaison d'objets par indice de forme, analyse paramétrique,... UHFKHUFKH SDU FRRUGRQQpHV LQGH[ VSDWLDOGLUHFWLRQ DGMDFHQFHFRQQHFWLYLWp WUDLWHPHQWGHJUDSKHV 2SpUDWHXUVGHUpSDUWLWLRQ dénombrement, repérage des ensembles... 2SpUDWHXUVGDUUDQJHPHQW positions relatives des objets, distribution... Ces opérateurs sont donc des outils pour interroger les objets spatiaux, leur existence, leurs caractéristiques propres et leurs relations. 9
Ils s'appliquent à un ou plusieurs objets (de même nature ou non : point/point, point/ligne, point/polygone...) et renvoient des résultats en valeur logique, qualitative ou quantitative. Les opérateurs les plus intéressant dans une perspective de gestion de patrimoine sont les opérateurs de localisation et de voisinage, dont par exemple : Rechercher tous les bâtiments d'une certaine surface dans une périmètre donnée à partir d'un point ou le long d'une route (localisation). Parcourir et analyser un réseau de communication pour optimiser l'utilisation de chemins de câble, la desserte des locaux ou des bâtiments (localisation et voisinage)... 10
/RIIUHORJLFLHOOH Dans le tableau ci-dessous, nous avons représenté l'évolution des outils du domaine SIG en les classant en 3 catégories: &$26,* : Systèmes de CAO/DAO "convertis" à la gestion de données géographiques, 6,* : Systèmes conçus spécifiquement pour traiter et manipuler les données géographiques, 3*$2 (ou DeskTop Mapping) : Systèmes de consultation et d'analyse de données géographiques, pouvant être utilisés de façon autonome mais le plus souvent exploités à la périphérie des SIG. 1ere génération (1980) 2eme génération (1985/89) 3eme génération (1990...) CARINE GPG SICAD APIC ARC/INFO TIGRIS GEOCITY GEODIS SYSTEM 9 SMALLWORLD GENASYS URIAH DOGS CADDS PDMS IGDS MGE/MicroStation Autocad GDS STAR ARCAD GEO/SQL FMS/AC MACMAP SPANS ARCVIEW MAPINFO MAPMAKER... Les produits de première génération étaient soient des extensions de systèmes de CAO/DAO généraliste (IGDS, CADDS), soit des générateurs d'applications graphiques plus spécialisés (GPG) mais essentiellement orientés vers la production de données cartographiques. La seconde génération de systèmes a été marquée en particulier par le produit ARC/INFO (ESRI), l'un des premiers à imposer le modèle Vecteur Topologique ainsi que l'utilisation d'une base de données relationnelle. Le produit APIC, développé en 1984 par POLILOG, basé sur une gestion d'objets originale, a également fortement marqué cette période. Toutefois, les éditeurs de logiciels de CAO tels INTERGRAPH ou STAR ont étoffé leur catalogue avec des produits plus complets et dédiés à l'information Géographique. Une troisième génération est apparue depuis le début de la décennie 1990. Les produits proposent désormais un modèle de gestion orienté-objet (ou assimilable) et sont affranchis des lourdeurs propres aux systèmes plus anciens, souvent développés dans des langages de type Fortran. Notons ici que parmi les concepteurs du SIG SMALLWORLD se trouvent des pionniers de la CAO (Richard NEWELL notamment). Parallèlement sont apparus des outils dont la vocation est de concilier les impératifs de la CAO avec les modes de gestion et d'organisation des SIG. Ainsi les produits ARCAD et GEO/SQL, tentent d'apporter des solutions mixtes dans l'environnement AutoCad. Une myriade de produits plus ou moins intégrés se sont d'ailleurs développés autour du produit d'autodesk (VIACAD, RESOCAD, URBACAD, FMS/AC,...). 11
/HPDUFKpGHVORJLFLHOVHWV\VWqPHV /RIIUH GDQV OH GRPDLQH GHV 6,* ppdqh VRLW GpGLWHXUV VRLW GHQVHPEOLHUV SDUPL OHVTXHOV RQ UHPDUTXH OD SRVLWLRQ WUqV DIILUPpH GHV JHVWLRQQDLUHV GH UpVHDX[&*(&,6(/\RQQDLVHGHV(DX[PDLVpJDOHPHQW(')*') Les éditeurs de logiciels de CAO généraliste ou spécialisée sont très présents sur le marché : INTERGRAPH ou EDS bien sûr mais également STAR ou AUTODESK (produits GEO/SQL, FMS/AC,...). Les constructeurs ont progressivement abandonné le développement de systèmes en interne pour devenir ensembliers de solutions à géométrie variable. On relève la prédominance de trois fournisseurs : INTERGRAPH avec MicroStation et ses différents modules (MGE, FRAMME), ESRI avec ARC- Info et ARCAD, APIC Systèmes avec APIC. INTERGRAPH a été retenu par France-Télécom dans le cadre de l'informatisation de la documentation des lignes (projet 104). MicroStation est également exploité par EDF- GDF qui a développé l'offre GEOCOMM sur cette base. ESRI est le fournisseur de nombreuses grandes collectivités (Villes de Paris, Montpellier, Le Havre, Perpignan...) organismes et administrations (IAURIF, Ministères de l'agriculture, de l'environnement...) et gestionnaires de réseaux (CGE) APIC systèmes, filiale de la Lyonnaise des Eaux a été retenue par la Direction Générale des Impôts pour le développement du Plan Cadastral Informatisé (PCI) Ces différents outils sont disponibles soit sur station de travail sous Unix (Windows NT étant annoncé par la majorité des sociétés) soit sur micro-ordinateur compatible IBM- PC, dans des versions plus ou moins réduites. Sur APPLE MACINTOSH, le logiciel MACMAP est l'un des rares SIG a avoir pris une place significative en lançant le concept de "Tableur Spatial". Sur le marché périphérique, de la cartographie thématique (Vision et DeskTop Mapping), de nombreux éditeurs sont présents et MICROSOFT ne saurait tarder à proposer un produit concurrent des MAPINFO, ATLAS-MAPMAKER et autres outils connaissant un fort développement dans le monde des affaires (Business GIS). 12
/HPDUFKpGHVGRQQpHV $ORUV TXH GDQV OH GRPDLQH GH OD&$2 OH PDUFKp GHV GRQQpHV VH OLPLWH j TXHOTXHV ELEOLRWKqTXHV GH FRPSRVDQWV HW GH V\PEROHV OHV 6,* RQW RXYHUW XQ PDUFKp LPSRUWDQW GDQV OHTXHO VH VRQW HQJDJpV XQ JUDQG QRPEUH GH IRXUQLVVHXUVLQVWLWXWLRQQHOVRXQRQ Le Conseil National de L'Information Géographique a publié en Juin 1993 un catalogue des sources d'information Géographiques Numériques de Niveau National qui recense la production des principales institutions et pas moins de 64 bases de données (constituées ou en cours). Le tableau qui suit reflète schématiquement la situation!" " #%$&('$ )$ " $*+, #(- IGN Modèle Numérique de, #. IGN Cartographie au 1:100000e terrain au pas de 50 m, #/ 0 IGN Topographie au 1:25 000 /12 %3 IGN Photogrammètres précision 20m précision 1 m au sol Orthophotographies numériques France en totalité France en 1995 Quelques départements à la demande /.( 3 IGN Modèle 3D urbain à la demande 54 0.2 3 /4 IGN / EGT Répertoire des voies Ile de France 6 DGI/Cadastre Plan cadastral Informatisé France en 1996 Quelques Départements, Villes & Communes 7 6 IAURIF Occupation du Sol Ile de France 54, 803 4 BRGM Banque de données du sous-sol France, accès minitel Il faudrait le compléter par les différentes bases de données constituées par les gestionnaires de réseaux, les services déconcentrés de l'état, l'insee, et de manière générale par la production de tous les organismes responsables de l'aménagement et de la gestion du territoire. 13
5HFKHUFKHHWGpYHORSSHPHQWGDQVOHV6,* &RQWUDLUHPHQW j OD &$2 OHV 6,* GRQW OLQVWUXPHQWDWLRQ HVW ILQDOHPHQW DVVH] UpFHQWH VRQW XQH GLVFLSOLQH HQ SOHLQ GpYHORSSHPHQW /HV SURJUDPPHV GH UHFKHUFKH RQW DLQVL j DERUGHU DXWDQW OHV DVSHFWV IRQGDPHQWDX[ GHV RXWLOV TXH OHV FRPSRVDQWHV SOXV SUDWLTXHV GH OHXU PLVH HQRHXYUH Les SIG sont un domaine dans lequel la recherche institutionnelle, en France du moins, ne s est investie que tardivement. La création par le CNRS du groupement de recherche CASSINI (GDR 1041) fédère l'action d'une vingtaine d'équipes appartenant soit au domaine de l'informatique, soit à la géographie ou à des disciplines thématiques concernées par l'information géographique. Un Programme National (PNSIG) de recherche a été officiellement lancé en juin 1993, dont les principaux axes concernent : Les problèmes de collecte, saisie et mise à jour de l'information Les modèles de représentation, gestion, archivage et accès aux données L'analyse spatiale et la modélisation du raisonnement "géothématique" L'expression cartographique de l'information. Les thèmes de recherche qui peuvent le plus influencer l'évolution des relations entre SIG et CAO sont notamment : La prise en compte de l'aspect volumique dans les données géographiques (2,5D et 3D) pour la modélisation du sous-sol ou de l'atmosphère et pour les applications de génie-civil et d'architecture. Le travail sur les transferts d'échelle (agrégation, désagrégation). Le problème général étant d'évaluer l'information à une échelle donnée et de la transférer entre différentes échelles ou de comparer des états successifs de l'information. Au plan Européen, de nombreuses initiatives concernant tant la recherche que la coordination entre les différents acteurs du domaine des SIG ont été décidées : programmes de l'esf, projet MEGRIN (Multi-purpose Ground Related Information Network) et appel d'offres IMPACT 2. Dans le contexte international, il est important de mentionner les projets RRL (Grande-Bretagne), NCGIA (Etats-Unis), NEXPRI (Pays-bas), le réseau URSANET... 14
/HSRLQWVXUODQRUPDOLVDWLRQ L'échange de données Géographiques Numériques est depuis plusieurs années au coeur d'un débat à la fois technologique et politique. Un débat politique L'information géographique est l'objet de luttes d'influence entre des organismes sentant leur monopole s'effriter et des utilisateurs peu enclins à payer au prix fort des informations considérées comme publiques ou tout au moins financées par les deniers publics. Après de nombreux aléas, une convention cadre a été signée entre la DGI et les principaux protagonistes (collectivités, ministères, gestionnaires de réseaux,...) pour préciser les conditions de numérisation du plan cadastral. Ainsi la DGI participe-t-elle financièrement (sous conditions) à ces opérations, aux côtés des collectivités et de leurs partenaires. Elle en a fixé également les règles techniques (conformité, précison, organisation,...). Pour l'ign, les choses sont moins simples. L'Institut a en effet mis sur le marché des produits nombreux (BDTopo, BDCarto, GéoRoute...) et relativement sophistiqués sans avoir réellement établi un dispositif technique dimensionné. Ainsi, alors qu'aux Etats Unis, voire en Angleterre, une certaine standardisation des données s'est élaborée sur des produits tels que TIGER (Répertoire Géographique des Voies de l'ensemble des USA), la démarche de l'ign conduit à une multiplicité de produits donc aucun n'est vraiment suffisamment accessible (économiquement voire techniquement) pour être adopté comme standard de fait. Le problème du droit et des copyrights sur l'information géographique numérique est actuellement exacerbé dans la mesure où les investissements se chiffrent en millions de francs, tant pour les producteurs que pour les utilisateurs. Les recherches de retour d'investissement conduisent à des montages institutionnels complexes que l'application des lois informatique et liberté transforme parfois en véritable casse-tête. Un débat technologique En ce qui concerne la technologie des échanges, les formats issus de la CAO/DAO (IGES ou DXF) ont très rapidement montré leurs limites quant aux transferts de données fortement structurées (topologiques) ou à fort contenu sémantique. Le format DXF reste toutefois très utilisé, notamment dans les opérations de digitalisation de cadastre ou de réseaux. Certains donneurs d'ordre préconisent également le format DGN (Intergraph), pour ce type d'opérations qui concernent essentiellement la géométrie des objets. Il faut ici noter que l'exploitation de formats strictements géométriques conduit à une inutile complexité dans les opérations de digitalisation. La multiplication des couches ou layers, le rajout d'identifiants temporaires sur les objets (parcelles, réseaux,..) est parfois inflationniste (une numérisation de cadastre peut comporter jusqu'à 150 couches). 15
L'initiative EDIGéO En France, le Conseil National de l'information Géographiques (CNIG) a entrepris dès 1990 des travaux de normalisation destinés à rendre plus simples et plus économiques la production et l'échange de données géographiques. Ces travaux ont débouché en 1992 sur la pré-norme EDIGéO [EDG 92]. Bien que les choses soient moins marquées que dans le domaine de la DAO (avec DXF), certains éditeurs de logiciels qui sont en même temps éditeurs de Bases de Données tentent de prendre une position dominante en imposant des formats d'échanges qui deviennent des standards de fait. C'est notamment le cas de la sociéte ESRI (Redlands, USA) dont le logiciel ARC/INFO est l'un des plus répandus ainsi que la Base de Données DCW (Digital Chart of The World) que cette même société a développé pour le compte de la Defense Mapping Agency. En France, la décision des principaux organismes producteurs et gestionnaires de Bases de Données Géographiques de soutenir la norme EDIGéO devrait en assurer le succès. Il reste toutefois évident que l'acceptation de cette norme par l'ensemble de la communauté des utilisateurs de SIG ne sera pas chose simple. Il s'agit en effet d'un outil complexe, générant des échanges en volumes importants (facteur multiplicatif de 10 environ) par rapport aux formats natifs. Par ailleurs, l'absence d'une nomenclature homogène (objet de débats et de luttes d'influences) rend difficile l'application systématique de la norme. Un dictionnaire des données doit en fait être créé par l'utilisateur et transmis par l'émetteur avec les échanges, ce qui suppose une table de correspondance du côté du récepteur. La question est rendue complexe par la grande variation des échelles de traitement de l'information géographique et par l'absence d'une réelle standardisation des nomenclatures et des attributs associés aux objets géographiques, objet de querelles de spécialistes. Rappelons [ROU93] ici que la technicité, le coût et les délais de fabrication de l'information géographique la rendent difficile à produire en masse par l'utilisateur de base. Il est alors dépendant des organismes producteurs (services nationaux civils, organismes militaires). De ce fait, les démarches de normalisation sont essentiellement menées par des organismes producteurs et les préoccupations de l'utilisateur ne sont pas obligatoirement prépondérantes. Le mouvement semble toutefois amorçé : dans certains secteurs bien identifiés (Cadastre notamment), quelques éditeurs développent, pour le marché de la saisie en masse, des outils de numérisation dédiés, appuyés sur la norme EdiGéo. 16
Travaux européens et internationaux Le comité technique européen CEN/TC287 a obtenu un mandat pour la normalisation de l'information géographique (travaux en cours). Un comité technique international (ISO/TC211) est en train de se mettre en place fin 94. Rappelons que la coopération technique entre l'iso et le CEN est régie par l'accord dit de Vienne qui a été signé en juin 91. Il porte sur l'échange général d'informations, les modalités de coopération en matière de rédaction de norme, et l'adoption de normes internationales existantes en tant que normes européennes. 3UpVHQWDWLRQG(',*p2 Le document normatif est composé de 4 parties principales : 1. Concepts généraux 2. Spécifications : 0RGqOHFRQFHSWXHOGHGRQQpHVGHW\SHYHFWHXU 1RPHQFODWXUHGHVREMHWVDWWULEXWVHWUHODWLRQV 6FKpPDFRQFHSWXHOGHGRQQpHV Modèle conceptuel de données matricielles Qualité des données 3. Mise en oeuvre des modèles conceptuels 4. Mise en oeuvre d'edigéo avec des métafichiers EDIGéO Nous allons à présent approfondir les chapitres utiles à l'étude (en gras). 17
Les concepts de base. Il sont rassemblés sur le schéma ci-dessous, extrait de [EDG 92] : est associé à (relation sémantique OBJET GEOGRAPHIQUE Objet complexe est composé de Objet simple ponctuel Objet simple linéaire Objet simple surfacique est représenté par est représenté +/- par est représenté par Noeud (x,y[,z]) Noeud isolé (x,y[,z]) noeud initial noeud final Arc (x, y[,z]) à gauche à droite Face appartient à est inclus dans PRIMITIVE Attributs 18
/HVSULPLWLYHV Avec les modèles de type vecteur, les primitives sont des noeuds, des arcs ou des faces, elles portent les informations d'ordre géométrique et topologique. Il existe des relations entre primitives : liaison d'un arc avec ses noeuds origine et extrêmité, inclusion d'un noeud dans une face, La différence entre les modèles topologique, réseau et spaghetti réside seulement dans les contraintes de cardinalité, comme le résume le tableau suivant qui les compare du modèle le moins contraint (spaghetti) au plus contraint (topologique). Le tableau présente les valeurs minimale et maximale de la cardinalité. Si on prend l'exemple de la relation "arc débute par noeud", 1, 1 (topologique) signifie que tout arc débute par un noeud et un seul 0,1 (spaghetti) signifie que tout arc débute par un seul noeud ou aucun Modèle spaghetti réseau topologique Relation Noeud appartient à arc 0, n 0, n 0, 1 Arc débute par noeud 0, 1 1, 1 1, 1 Arc finit par noeud 0, 1 1, 1 1, 1 Noeud inclus dans face 0, n 0, n 0, 1 Arc à gauche de la face 0, n 0, n 1, 1 Arc à droite de la face 0, n 0, n 1, 1 Les contraintes se renforcent donc lorsqu'on passe du modèle spaghetti au modèle réseau puis au modèle topologique. Ainsi, le modèle topologique n'admet pas que deux noeuds occupent la même position alors qu'avec les modèles réseau et spaghetti, il peut exister deux noeuds ayant même position au sol. /HVREMHWVJpRJUDSKLTXHV Ils représentent tout ou partie d'une entité, indépendemment de sa géométrie. Un objet géographique est dit simple lorsqu'il n'est pas décomposable en d'autres objets géographiques. Il est constitué d'une ou de plusieurs primitives d'un même type qui lui confèrent son type : Un objet simple ponctuel est composé de un ou plusieurs noeuds Un objet simple linéaire est composé de un ou plusieurs arcs Un objet simple surfacique est composé de une ou plusieurs faces Un objet complexe est composé soit d'objets simples, soit d'objets complexes, soit d'une combinaison d'objets simples et complexes. /HVUHODWLRQVGHFRQVWUXFWLRQ Elles font partie du coeur du modèle. On distingue : Les relations entre primitives : noeud appartient à arc noeud est inclus dans face noeud est noeud initial dans arc noeud est noeud final dans arc arc est à gauche de face arc est à droite de face Les relations de composition entre objets géographiques Les relations de représentation entre objets géographiques et les primitives porteuses de la représentation géométrique : Objet simple ponctuel est représenté par noeud Objet simple linéaire est représenté positivement arc ou négativement par 1 Objet simple surfacique est représenté par face 1 Le lien est positif si l arc est pris dans le sens noeud initial vers noeud final 19
/HVUHODWLRQVVpPDQWLTXHV Les relations de construction peuvent être complétées si nécessaire par des relations dites sémantiques qui permettent l'ouverture, c'est-à-dire l'expression libre de relations entre objets géographiques (exemple : relation de jumelage). /HVDWWULEXWV Il est possible d'associer un nombre quelconque d'attributs à une primitive, un objet géographique, ou une relation sémantique. La nomenclature d'échange du CNIG EDIGéO normalise des concepts de base puissants en nombre réduit. Ces concepts doivent être complétés pour échanger davantage de sémantique, pour indiquer par exemple que tel objet simple surfacique correspond à l'emprise d'un bâtiment. C'est le rôle de la nomenclature proposée par le CNIG [CNG 92]. En fait, ce document rassemble 3 nomenclatures : /DQRPHQFODWXUHGHVREMHWV Elle est organisée de façon hiérarchique, ce que reflète la composition du code des objets, comme le montre cet exemple : A le domaine Voies de communication routières A_6 la classe Mobilier et équipement urbain A_6_3 l'objet générique Affichage A_6_3_2 l'objet colonne d'affichage /DQRPHQFODWXUHGHVDWWULEXWV On distingue les attributs généraux valables pour tout type d'objet, et les attributs particuliers valables pour certaines catégories d'objets. /DQRPHQFODWXUHGHVUHODWLRQVVpPDQWLTXHV Elle liste les relations sémantiques les plus courantes comme par les relations d'appartenance (d'une section à une commune, d'un bâtiment à une parcelle, etc ) /DQRPHQFODWXUHGX&1,*HVWH[WHUQHjODQRUPH /HV DXWHXUV RQW SUpIpUp VpSDUHU OHV popphqwv GH EDVH SULPLWLYHV REMHWV JpRJUDSKLTXHV HW OHXUV UHSUpVHQWDWLRQV GHV FRQFHSWV SRXU OHVTXHOV XQ FRQVHQVXV HVW SOXV GLIILFLOH HW TXL VRQW VXMHWV j pyroxwlrq RX PrPH j DGDSWDWLRQSRXUXQpFKDQJHSDUWLFXOLHU 3RXU XQ VHFWHXU RX XQH DSSOLFDWLRQ GRQQpHV OD QRUPH SURSRVH XQH PpWKRGH SRXU DVVHPEOHU GHV popphqwv GX 0&' DYHF GHV PRGqOHV FRPSRVpV HQ SXLVDQW GDQV OHV QRPHQFODWXUHV FRQVWLWXDQW DLQVL GHV VFKpPDVFRQFHSWXHOVGHGRQQpHV 20