Le Géoportail NEIL GUION

Le Géoportail NEIL GUION Juillet 2012

Table des matières I - Le Géoportail 5 A. Introduction...5 B. Présentation du Géoportail...6 C. Le Géoportail et la directive INSPIRE...6 D. L'infrastructure Géoportail...7 II - Les données 9 A. Les données...9 III - Les services en réseau 11 A. Web Map Service (WMS)...11 B. Web Map Tile Service (WMTS)...13 C. Web Feature Service...14 D. OpenGIS Location Service (OpenLS)...16 E. Web Processing Service (WPS) : service de calcul altimétrique...17 IV - Gestion des droits d'accès 19 A. Gestion des droits d'accès...19 3

Le Géoportail I - I Introduction 5 Présentation du Géoportail 6 Le Géoportail et la directive INSPIRE 6 L'infrastructure Géoportail 7 A. Introduction Depuis Juin 2006, l'ign et le BRGM mettent en œuvre et opèrent le Géoportail sous maîtrise d'ouvrage du Ministère de l'écologie, du Développement durable et de l'énergie. Ce portail permet de connaître les informations, données et services géo localisés mis à disposition par les structures publiques, de les visualiser et d'y accéder. Il est accessible à l'url : http://www.geoportail.gouv.fr. Le succès rencontré par le Géoportail tient en particulier à la richesse des données disponibles qui répondent aussi bien à des besoins professionnels et d'enseignement qu'à des besoins associatifs ou particuliers. Cette richesse est également exploitable en dehors du site Géoportail grâce aux APIs Géoportail qui font l'objet de ce cours. Les APIs Géoportail constituent un moyen simple et performant d'enrichir votre site Internet, votre application mobile ou encore votre SIG en y intégrant les données géographiques de référence fournies par la même infrastructure que celle du site Géoportail. Ce cours poursuit deux objectifs majeurs : Le premier consiste à vous familiariser avec le Géoportail en abordant le contexte dans lequel il s'inscrit, l'infrastructure sur laquelle il repose, les APIs et les mécanismes d'échange de données. Le second est de vous apprendre à implémenter les APIs Géoportail dans un site web grâce à la réalisation de travaux pratiques. A l'issue de cette formation vous serez notamment capable : De connaître les principes de fonctionnement des APIs Géoportail ; De connaître les fonctionnalités et les données accessibles via les APIs Géoportail ; D'évaluer les opportunités d'utiliser les APIs Géoportail ; D'instancier une cartographie dynamique basée sur les APIs Géoportail ; D'ajouter des données métiers en superposition de celles fournies par les APIs ; D'utiliser les principales fonctionnalités disponibles dans les APIs Géoportail. 5

Le Géoportail Le Géoportail B. Présentation du Géoportail Le Géoportail se veut être le «portail des territoires et des citoyens» en offrant aux professionnels comme au grand public l'accès à des informations géographiques de référence. Il permet notamment de naviguer en 2D et en 3D dans une représentation de la réalité physique du territoire français. Le Géportail permet, en Juin 2015, la consultation de 147 couches de données, produites par divers organismes, collectivités ou groupements associatifs et s'enrichit en continu (les évolutions sont visibles ici : http://www.geoportail.gouv.fr/donnees) 1. Parmi les couches les plus consultées on retrouve notamment celles fournies par l'ign telles que les photographies aériennes, les cartes IGN, les parcelles cadastrales, les limites administratives, les routes, le réseau hydrographique, les bâtiments ou encore les cartes forestières. En superposition de ces données sont accessibles de nombreuses données fournies par d'autres producteurs telles que les prédictions de marées, les emprises des parcs nationaux et régionaux et les Zones Naturelles d'intérêt Écologique, Faunistique et Floristique (ZNIEFF), entre autres. En 2015 près de 12 millions de visites ont été comptabilisées sur le Géoportail. Image 1 Figure 1 : Interface de visualisation du Géoportail C. Le Géoportail et la directive INSPIRE L'objectif principal du Géoportail est de constituer un point central d'accès aux informations géo référencées couvrant le territoire national. Cet objectif est 1 - http://www.geoportail.gouv.fr/donnees 6 6 6

Le Géoportail renforcé par la directive européenne INSPIRE qui vise à faciliter l'accès à l'information géographique en Europe pour mieux protéger l'environnement. Rappel : Rappel sur la directive INSPIRE : INSPIRE est l'acronyme anglais pour INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe. Il désigne une directive européenne, adoptée en 2007, dont l'objectif est d'établir une infrastructure de données géographiques pour assurer l'interopérabilité entre bases de données et faciliter la diffusion, la disponibilité, l'utilisation et la réutilisation de l'information géographique en Europe dans le cadre de la politique communautaire environnementale. La directive INSPIRE définit notamment des règles à respecter sur le contenu des métadonnées, la structuration des données et les services en ligne de découverte, visualisation et téléchargement de données. Pour plus d'information sur la directive INSPIRE, vous pouvez consulter le site http://inspire.ign.fr Le Géoportail a été conçu dès le départ dans l'esprit de la directive INSPIRE et prévu pour être le nœud d'accès national, non exclusif, pour le portail INSPIRE Européen. Ainsi l'infrastructure Géoportail permet la visualisation et le téléchargement des données qu'elle héberge au moyen de services en lignes implémentés selon les standards de l'open Géospatial Consortium et conformes aux spécifications de la directive INSPIRE. D. L'infrastructure Géoportail Le portail internet http://www.geoportail.gouv.fr n'est que la partie émergé de l'iceberg. En réalité le Géoportail c'est aussi et surtout une infrastructure de données spatiales complète intégrant des données, des serveurs cartographiques, des services en ligne et une brique de gestion des accès. Le schéma ci-dessous représente, de manière simplifiée, l'architecture sous-jacente. 7

Le Géoportail Le Géoportail Figure 2 : infrastructure Géoportail Chaque brique de ce schéma mérite une explication détaillée pour la bonne compréhension de l'architecture. Les aspects liés aux APIs seront taités en détails puisqu'ils font l'objet de ce cours tandis que les clients ne seront pas détaillés spécifiquement dans ce cours. 8 8 8

Les données II - II Les données 9 A. Les données L'infrastructure du Géoportail héberge des données brutes en format image (ortho photographies, cartes scannées, etc.) et en format vectoriel (routes de la BDTOPO par exemple). Alors que les bases de données traditionnelles de l'ign sont diffusées selon la nature et la résolution des informations, les données de l'infrastructure Géoportail sont regroupées selon la notion de couches thématiques multi-échelles. Par exemple la couche "Réseaux routiers" renvoie suivant les échelles d'affichage des données issues des bases de données : EuroGlobalMap, EuroRegionalMap, BD CARTO et BD TOPO. Afin d'optimiser les performances dans l'échange de données, l'infrastructure Géoportail héberge également des "tuiles d'images pré calculées". L'idée sous sousjacente est d'alléger la charge en évitant de calculer une image spécifique pour chaque requête en pré calculant l'ensemble des résultats et en les stockant dans un cache. De plus les images pré calculées sont "tuilées", c'est-à-dire qu'elles sont découpées en images carrées (tuiles) de 256 pixels de côté. Les données pré calculées le sont pour une couche de données, une projection donnée et un ensemble d'échelles prédéfinies. Par conséquent l'utilisateur qui accède à ces données est contraint par la ou les projections choisies et l'ensemble d'échelle prédéfini mais il y accède environ 100 fois plus rapidement. Notons que dans l'infrastructure Géoportail la projection retenue est la Web Mercator Sphérique 2 et que les échelles sont au nombre de 21 entre le 1:559082264e (Monde) et le 1:267e (Rue). 2 - http://www.epsg-registry.org/?urn=urn:ogc:def:crs:epsg::3857 9

Les données Les données Le schéma ci-dessous illustre le processus de pré calcul des tuiles : Image 2 Processus de tuilage 10 10 10

Les services en III - réseau III Web Map Service (WMS) 11 Web Map Tile Service (WMTS) 13 Web Feature Service 14 OpenGIS Location Service (OpenLS) 16 Web Processing Service (WPS) : service de calcul altimétrique 17 Les services en réseau de l'infrastructure Géoportail respectent les standards édictés par l'open Geospatial Consortium (OGC) et préconisés dans les règles de mise en œuvre de la directive INSPIRE. Ainsi les données sont diffusées selon les standards WMS, WMTS, WFS, OpenLS. Les standards de l'ogc visent à améliorer l'interopérabilité entre différentes machines et applications. Ils définissent pour cela un certain nombre d'opérations (obligatoires ou optionnelles) et communiquent par le biais du protocole HTTP et du langage XML. A. Web Map Service (WMS) Définition Le WMS (Web Map Service) est une spécification d'échange entre un client cartographique et un serveur cartographique. Le client cartographique spécifie sa requête au moyen du protocole HTTP et le serveur retourne une image visualisable sur un écran d'ordinateur. Le serveur agrège et représente les données brutes pour produire des cartes sous forme d'images. Fondamental Un service WMS utilise des données sources aux formats images et/ou vecteurs pour produire une image visualisable sur un écran d'ordinateur (JPEG, PNG, SVG, SWF). 11

Les services en réseau Les services en réseau Selon les spécifications de l'ogc, un service WMS doit répondre aux requêtes suivantes : Nom de l'opération Définition Format de la réponse condition GetCapabilities Le serveur renvoie ce qu'il est capable de faire XLM obligatoire (opérations, projections, formats, etc.) GetMap Le serveur renvoie une représentation des données Image obligatoire GetFeatureInfo Le serveur renvoie des informations attributaires sur les couches affichées en réponse à un GetMap XML optionnel Tableau 1 Les interactions entre une application cliente et un service WMS peuvent être schématisées de la manière suivante : Exemple Image 3 Les opérations d'un service WMS 1 - Pour effectuer une requête GetCapabilities sur le service WMS du BRGM, entrez l'url suivante dans un navigateur web (Firefox, Chrome ou Internet Explorer) : http://geoservices.brgm.fr/geologie? REQUEST=GetCapabilities&SERVICE=WMS&VERSION=1.3.0 12 12 12

Les services en réseau Image 4 Le résultat est un fichier XML qui décrit les capacités du service WMS en question. Toutes les informations utiles pour effectuer la requête GetMap ci-dessous sont présentes dan ce fichier (nom de couches, système de projection, emprise, etc..) 2 - Pour effectuer une requête GetMap sur le service WMS précédant, entrez l'url suivante dans un navigateur web : http://geoservices.brgm.fr/geologie? LAYERS=SCAN_D_GEOL50&SERVICE=WMS&VERSION=1.1.1&REQUEST=GetMap&F ORMAT=image/png&SRS=EPSG:4326&BBOX=2.826456236653128,48.3767365894 7036,3.040270426820758,48.523916565620496&WIDTH=512&HEIGHT=512 Image 5 B. Web Map Tile Service (WMTS) Définition Le WMTS est une spécification d'échange entre un client cartographique et un serveur cartographique. Le client cartographique spécifie sa requête au moyen du protocole HTTP et le serveur retourne une mosaïque d'images tuilées. À la différence du WMS, le serveur cartographique n'agrège et ne représente pas les 13

Les services en réseau Les services en réseau données à la volée. Il se contente de récupérer dans une base de données d'images pré calculées celles qui correspondent à la requête de l'utilisateur. Un service WMTS s'appuie sur les spécifications d'un service WMS mais au lieu de générer une image à chaque requête comme dans le cas du WMS, le WMTS permet de renvoyer de petites images pré-générées (tuiles) ou de réutiliser des images précédemment créées pour une même requête (cache). Aux paramètres d'une requête WMS classique s'ajoute les paramètres d'identification des tuiles suivant : TILEMATRIXSET : Le nom de la pyramide d'images TILEMATRIX : Le nom de la matrice qui contient la tuile TILEROW : Le numéro de ligne du coin supérieur gauche de la tuile TILECOL : Le numéro de colonne du coin supérieur gauche de la tuile Image 6 Figure 5 : Description de la matrice de tuiles Une requête sur un service WMTS est donc légèrement plus complexe qu'une requête sur un WMS classique, mais rassurez-vous les applications clientes, et l'api Géoportail en particulier, vous affranchiront du calcul des lignes et colonnes que vous souhaitez visualiser. C. Web Feature Service Définition Le WFS (Web Feature Service) est une spécification d'échange entre un client cartographique et un serveur cartographique. Le client cartographique spécifie sa requête au moyen du protocole HTTP et le serveur retourne des données vectorielles brutes au format standardisé GML. 14 14 14

Les services en réseau Fondamental Un service WFS utilise des données sources vectorielles et les diffusent en GML. C'est l'équivalent d'un téléchargement de données évolué puisque le WFS permet d'appliquer des filtres (sémantiques et géométriques) aux données que l'on souhaite récupérer. Selon les spécifications de l'ogc, un service WFS doit répondre aux requêtes suivantes : Nom de l'opération Définition Format de la réponse Condition GetCapabilities Le serveur renvoie ce qu'il est capable de faire XML obligatoire (opérations, projections, formats, etc.) DescribeFeatureType Le serveur renvoie la structure (modèle) des XML optionnel données GetFeature Le serveur renvoie les éléments demandés en XML obligatoire GML GetFeatureByld Le serveur renvoie les éléments demandés XML obligatoire identifiés par leur «id» en GML Tableau 2 Les interactions entre une application cliente et un service WFS peuvent être schématisées de la manière suivante : Image 7 Les opérations d'un service WFS Exemple Pour effectuer une requête GetFeature sur le service WFS du BRGM sur les données d'inondations et remontées de nappe, entrez l'url suivante dans un navigateur web : http://geoservices.brgm.fr/risques? SERVICE=WFS&REQUEST=GetFeature&TYPENAME=REM_NAPPE_SEDIM&VERSION =1.0.0 Le résultat est un fichier GML (XML), que vous pouvez enregistrer et ouvrir avec certains SIG tel que QGIS par exemple ou directement dans un éditeur de texte. 15

Les services en réseau Les services en réseau Image 8 D. OpenGIS Location Service (OpenLS) Définition OpenLS est une spécification d'échange entre un client et un serveur. Le client spécifie sa requête au moyen du protocole HTTP et le serveur retourne le résultat d'un calcul relatif à la localisation en XML ou GML. Fondamental Un service OpenLS est un service capable de calculer des informations relatives au positionnement. En particulier les services de géocodage, de géocodage inverse, de calcul de proximité et de calcul d'itinéraire sont prévus dans ce standard. Dans le cas de l'infrastructure seul 4 services du standard OpenLS sont implémentés, à savoir : un moteur de recherche par lieux basé sur la BD NYME de l'ign un moteur de recherche par adresses basé sur la BD ADRESSE de l'ign un moteur de recherche par département ou région basé sur les données de l'ign un moteur de recherche par parcelles cadastrales basé sur la BD PARCELLAIRE de l'ign. 16 16 16

Les services en réseau E. Web Processing Service (WPS) : service de calcul altimétrique Définition Le WPS (Web Processing Service) est une spécification d'échange entre un client et un serveur. Le spécifie sa requête au moyen du protocole HTTP et le serveur retourne le résultat du traitement des données géospatiales en XML. Remarque Un service WPS est un service capable d'effectuer des traitements géospatiaux sur des données géoréférencées. Par exemple la transformation entre 2 systèmes de coordonnées peut être implémentée en WPS. Dans le cas de l'insfrastructure Géoportail, il existe un service de calcul altimétrique mis en œuvre en utilisant le standard Web Processing Service (WPS). Ce service est également accessible en utilisant REST. 17

Gestion des droits IV - d'accès IV Gestion des droits d'accès 19 A. Gestion des droits d'accès L'infrastructure du Géoportail est accessible par de nombreux utilisateurs aux moyens de différentes applications clientes parmi lesquels : le site du Géoportail, l'api Géoportail, la plupart des SIG, la boutique professionnelle de l'ign, des applications mobiles, etc. Cependant les différents usages ne sont pas tous soumis aux mêmes conditions d'utilisation et n'ont pas tous les mêmes droits d'accès aux données. C'est pourquoi l'infrastructure Géoportail possède un service de contrôle des accès. Afin de gérer finement les droits d'accès à l'infrastructure Géoportail, ce dernier s'appuie sur un processus de création de contrat auquel est associée une clé d'utilisation ainsi qu'un identifiant de provenance des requêtes ou un login et un mot de passe. L'identifiant de provenance des requêtes peut être une URL dans le cas d'un site internet, une adresse IP dans le cas d'un SIG ou un numéro unique d'identification du terminal dans le cadre d'une application mobile. Pour faire simple le processus de gestion des droits d'accès est composé des 4 étapes suivantes : Création d'un contrat avec un identifiant de provenance sur le site http://api.ign.fr/geoportail/ pour obtenir sa clé d'utilisation Appel d'un service (WMS, WMTS, WFS, OpenLS) en rappelant sa clé et son login mot de passe le cas échéant Le service de contrôle des accès vérifie que la clé fournie correspond bien à l'identifiant de provenance ou au login mot de passe enregistrée dans le contrat, auquel cas il accorde l'accès au service cible de la requête utilisateur Le service cible retourne la réponse à la requête émise La première étape se fait une et une seule fois pour un contrat donné tandis que les étapes suivantes ont lieu pour chaque requête. 19

Gestion des droits d'accès Gestion des droits d'accès Ce processus peut être schématisé de la manière suivante : Image 9 Principe de fonctionnement de la GeoDRM La création d'un contrat et la manière dont l'api Géoportail gère les accès aux services, en particulier l'envoi d'un «referer» comme identifiant de provenance seront approfondis lorsque nous aborderons la mise en place de l'environnement de développements en vue des travaux pratiques. 20 20 20