M3 BTS1 DATR S.I.G. SYSTÈME D INFORMATION GÉOGRAPHIQUE INITIATION I.Quelques définitions Un SIG permet d afficher, modifier et combiner des couches d informations géographiques mises dans un géoréférentiel commun. Ces informations sont numérisées et stockées dans une base de données. Ces couches d'informations peuvent être de différentes natures : 1. Les données RASTER Les données raster ont comme élément essentiel le pixel (picture element). Ce sont les images numériques : orthophoto1, scan22, cartes numérisées. 2. Les données vectorielles Elles sont constituée de points, lignes ou surfaces : Les objets ponctuels : leur position dans l'espace est repéré par un couple de coordonnées (x ; y). Exemples : relais de réseaux de téléphonie mobile, postes de surveillance incendie, source d'eau, Les objets linéaires : ils sont composés de segments, arcs dont la longueur dépend de l'échelle. Exemples : Axes routiers, réseau hydrographique, Les objets surfaciques : ils sont composés de polygones permettant de définir la surface, le périmètre. Exemples : parcelles, zones inondables, ZNIEFF (zone naturelle d intérêt écologique, faunistique et floristique) Orthophoto : image obtenue par traitement d un cliché aérien numérique ou argentique dont la géométrie a été redressée de sorte que chaque point soit superposable à une carte plane qui lui correspond. En d'autres termes, une orthophotographie semble être prise à la verticale de tous les points qu'elle figure, ces points étant situés sur un terrain parfaitement plat. 1 2 Scan2 : Carte au 1:2 000 IGN sous forme de dalles géoréférencées Lycée d Erstein 23 septembre 201 Page!1/!
3. Les données alphanumériques (base de données) Ces informations peuvent être associées aux données vectorielles ; nom d un bâtiment, type de route, surface et nom d une parcelle, nom d un ID CODE_INSEE NOM_COMMUNE CODE_REGION NOM_REGION 1 68374 WINTZENHEIM 42 ALSACE 2 67130 ERSTEIN 42 ALSACE II.À définir en commençant 1. L ellipsoïde La Terre n'a pas une forme régulière et avec toutes ses irrégularités une patate la représente bien. Une projection s'appuie sur une sphère ou un ellipsoïde de révolution. On commence donc, par choisir son ellipsoïde de révolution parmi les plus couramment utilisés : Clarke 1866 Clarke 1880 anglais Clarke 1880 GRS 1980 (que nous utiliserons) 3 Hayford 1909 International 1924 International 1967 WGS 84 (référent mondial utilisé pour le GPS) 2. Le géo-référencement Dans la plupart des projets SIG, on procède tout d'abord à un découpage géographique de l'espace, qui délimite la zone d'étude. La première étape est de géoréférencer cet espace, c'est-à-dire le délimiter précisément par des coordonnées cartographiques (ou géographiques). C'est cette conformité qui permettra de superposer des plans de diverses natures. Pour assurer cette superposition, les différentes couches d'informations géographiques doivent avoir le même système de projection. La Terre est un volume complexe non sphérique. Or, pour passer de ce volume à une carte dessinée sur un plan, il est important d établir une correspondance. Ce système de correspondance s appelle le système de projection. Le problème est qu aucune représentation cartographique en plan (c est-à-dire obtenue à la suite d une projection) ne peut représenter la surface terrestre sans l altérer. Lors de la projection de la surface terrestre sur un plan, les principales altérations qui surviennent sont les suivantes : - déformation des directions - déformation des distances - déformation des surfaces - déformation des formes 3 http://www.legifrance.gouv.fr/affichtexte.do?cidtexte=legitext00000630333&datetexte=2008012 Lycée d Erstein 23 septembre 201 Page! 2/!
CE QUE VOTRE PROJECTION FAVORITE DIT DE VOUS MERCATOR Vous n êtes pas vraiment un spécialiste de cartographie. VAN DER GRINTEN Vous n êtes pas une personne compliquée. Vous aimez la projection de Mercator mais vous regrettez seulement qu elle soit carrée. La terre n est pas carrée mais circulaire. Vous aimez les cercles. Une super journée s annonce! ROBINSON Vous portez par tous les temps une confortable paire de baskets. Vous aimez le café et les Beatles et vous pensez que la Robinson est la plus belle des projections. Ça ne se discute même pas. DYMAXION Vous aimez Isaac Asimov, le XML et les chaussures à orteils. Vous pensez que le Segway est injustement critiqué. Vous avez des lunettes 3D, que vous utilisez pour voir des modèles rotatifs de lunettes 3D encore meilleures. Vous tapez sur un clavier Dvorak. WINKEL-TRIPEL Le National Geographic a adopté la Winkel-Tripel en 1998 mais vous étiez un fan de la W-T bien avant qu il s y mette. Vous craignez qu elle soit un peu dépassée et vous pensez à adopter la Kavrayskiy. Lors d une soirée vous avez été dégouté quand un invité a exhibé ses chaussures à orteils. Tous les genres musicaux que vous écoutez commencent par "Post-". GOODE HOMOLOSINE On dit que cartographier la surface terrestre c est comme aplatir une peau d orange, ce qui ne vous semble pas très difficile. Vous aimez les solutions faciles. Vous trouvez qu il y aurait moins de problèmes si on élisait des gens normaux au parlement plutôt que des politiciens. Pour vous les compagnies aériennes devraient simplement acheter la nourriture aux boutiques de l aéroport. Vous faites la vidange de votre voiture mais vous vous demandez secrètement si c est vraiment nécessaire. HOBO DYER Vous voulez éviter l impérialisme culturel mais vous avez entendu dire du mal de Gall-Peters. Vous fuyez les conflits et consommez bio. Vous militez pour neutraliser et féminiser les tournures du français et vous pensez que ce dont le monde a besoin c est d une révolution des consciences. PLATE CARREE Vous pensez que celle-là est correcte. Vous aimez les x et y pour les latitudes et les longitudes. Les autres projections sont trop compliquées. Vous voulez que j arrête de m interroger sur les cartes pour que vous puissiez aller dîner. UN GLOBE! Oui, vous êtes vraiment intelligent. WATERMAN BUTTERFLY C est vrai? Vous connaissez la projection de Waterman? Avez-vous vu la carte du Papillon de Cahill de 1909 qui l utilise? Vous en avez une reproduction encadrée chez vous!? Whaou Écoutez, oubliez toutes ces questions, qu est-ce que vous faites ce soir? PEIRCE QUINCUNCIAL Vous pensez que quand on regarde une carte, c est soi-même qu on regarde. Après avoir vu Inception, vous êtes restés silencieux durant 6 heures. Vous flippez quand vous réalisez que tout le monde autour de vous a un squelette sous sa peau. Vous avez vraiment regardé vos mains. GALL-PETERS Je vous déteste! Lycée d Erstein 23 septembre 201 Page! 3/!
Les différents systèmes de projections (suite) : Projection de Gall Projection Lambert 93 conforme de Mercator : conserve les angles mais altère les surfaces (cartes militaires, de navigation ) équivalente de Lambert : conserve les surfaces mais altères les angles (cartes politiques, démographiques ) aphylactique qui altère les angles et les surfaces mais qui conserve les distances sur les méridiens Le système Lambert : Il s agit d une projection sur un cône tangent à un parallèle. La France est divisée en 4 zones : La zone Lambert I (nord) est projetée sur un cône tangent au parallèle G (Beauvais) La zone Lambert II (centre) est projetée sur un cône tangent au parallèle 2 G (Chateauroux) La zone Lambert III (Sud) est projetée sur un cône tangent au parallèle 49 G (Avignon) La zone Lambert IV (Corse) est projetée sur un cône tangent au parallèle 46.8 G Un système unifié a été mis en place autour de la projection Lambert II qui permet d avoir tout le territoire français dans une seule projection (c est le Lambert II étendu), mais la déformation est accrue au Nord et au Sud. Aujourd hui, en France métropolitaine, c est le RGF93 (Lambert 93) 4, qui est le système géodésique officiel à utiliser pour toutes les applications précises. Le système géodésique le plus utilisé dans le monde est le système WGS 84, associé au système de positionnement GPS. 4 http://www.legifrance.gouv.fr/affichtexte.do?cidtexte=legitext00000630333&datetexte=2008012 Lycée d Erstein 23 septembre 201 Page! 4/!
III.Domaines d'application Les SIG sont utilisés pour gérer et étudier une gamme très diversifiée de phénomènes et de réseaux de phénomènes (par exemple : les ressources naturelles, les réseaux urbains, la gestion des installations, la structure des populations, la protection de l environnement ). De manière très concrète, un Système d Information Géographique va être en mesure de répondre à une question posée en langage naturel. Cette réponse étant apportée essentiellement sous forme d une carte (par exemples : Où se situe la parcelle de M. X? Quelle est sa surface? Où se situent les lieux d hébergements d une commune? Quel est le facteur ou les facteurs qui expliquent cette localisation? Comment est constituée la population d un lieu? Est-elle différente des communes alentours? ). IV.Méthodologie de mise en œuvre d'un SIG. La mise en œuvre d'un SIG s'effectue en trois étapes : 1. La collecte des informations : relevés GPS, IGN, INSEE, différents serveurs WMS (Web Map Service) Ainsi que le pré-traitement : numérisation de cartes, Open Office Calc, 2. Le traitement de ces données à l'aide d'un logiciel de type SIG. Il existe des logiciels professionnels très complets, mais qui demandent une bonne formation de l utilisateur : Mapinfo, Arcview, Geoconcept On trouve également des logiciels libres et gratuits : Qgis, GvSIG 3. La mise en forme et l'édition des données (essentiellement sous forme de cartes). Lycée d Erstein 23 septembre 201 Page! /!