Système d'information géographique
Un Système d'Information Géographique (SIG) permet de gérer des données alpha-numériques spatialement localisées.
En France, dans son acception courante, le terme fait référence aux outils logiciels. Cependant, le concept englobe l'ensemble constitué par les logiciels , les données, le matériel et les savoir-faire liès à l'utilisation de ces derniers. On préfère parler de Système d'Information à Référence Spatiale (SIRS) pour les données et leur structuration.
Le rôle du système d'information est de proposer une représentation plus ou moins réaliste de l'environnement spatial en se basant sur des primitives géographiques telles que des points, des arcs, des polygones (vecteurs) ou des maillages (raster). À ces primitives sont associées des informations qualitatives telles que la nature (route, voie ferrée, forêt...) ou toute autre information contextuelle.
L'information géographique peut être définie comme l'ensemble de la description d'un objet et de sa position géographique à la surface de la Terre.
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Historique
L’évolution et la diffusion des SIG dans la science et l’aménagement du territoire est à mettre en lien avec les développements de la technologie informatique, de la conscience environnementale et des nouvelles approches scientifiques transdisciplinaires, intégratrices. Depuis les années 70, et plus particulièrement depuis le sommet de la Terre à Rio de Janeiro en 1992, a lieu une prise de conscience des problèmes environnementaux à toutes les échelles.
Le développement des SIG est étroitement lié à celui de l'informatique. Maguire et al. (1991) distinguent trois périodes principales:
- fin des années 1950 – milieu des années 1970 : début de l’informatique, premières applications de cartographie automatique,
- milieu des années 1970 - début des années 1980 : diffusion des outils de cartographie automatique/SIG dans les organismes d’Etat (armée, cadastre, services topographiques, ...),
- depuis les années quatre-vingts : croissance du marché des logiciels, développements des applications sur PC, mise en réseau (bases de données distribuées, applications sur Internet).
Domaines d'utilisation des SIG
Le but d’un SIG est de fournir une aide à la décision dans des domaines divers. Il peut aussi servir à produire des cartes répondant à un besoin spécifique.
Les composantes du SIG
Un SIG est constitué de 5 composants majeurs :
- 1. Les logiciels qui assurent les fonctions suivantes :
- saisie des informations géographiques sous forme numérique (Acquisition)
- gestion de base de données (Archivage)
- manipulation et interrogation des données géographiques (Analyse)
- mise en forme et visualisation (Affichage)
- représentation du monde réel (Abstraction)
- (Ces 5 fonctions sont regroupées sous le terme des ‘5A’).
- 2. Les données :
- Les données sont certainement les composantes les plus importantes des SIG. Les données géographiques peuvent être, soit importées à partir de fichier, soit saisie par un opérateur.
- 3. Les matériels :
- Actuellement, le traitement des données à l'aide des logiciels ne peut se faire sans un ordinateur. En outre, pour faciliter la diffusion des résultats produits par un SIG, on utilise de plus en plus des systèmes client-serveur en intranet, extranet voire Internet.
- 4. Les savoir-faire :
- Tous les éléments décrits précédemment ne peuvent prendre vie sans une connaissance technique de ces derniers. Un SIG fait appel à divers savoir-faire et donc divers métiers qui peuvent être effectués par une ou plusieurs personnes. On retiendra notamment la nécessité d'avoir des compétences en analyse des données et des processus (analyse Merise (informatique), Unified Modeling Language par exemple), en traitement statistique, en sémiologie graphique et cartographique, en traitement graphique.
- 5. Les utilisateurs :
- Comme tous les utilisateurs de SIG ne sont pas forcément des spécialistes, un SIG propose une série de boîte à outils que l’utilisateur assemble pour réaliser son projet. N’importe qui peut, un jour ou l’autre, être amené à utiliser un SIG.
Questions auxquelles peuvent répondre les SIG
Un SIG doit répondre à 5 questions, quel que soit le domaine d’application :
- Où : Où se situe le domaine d’étude et quelle est son étendue géographique ?
- Quoi : Quels objets peut-on trouver sur l’espace étudié ?
- Comment : Comment les objets sont répartis dans l’espace étudié, et quelles sont leurs relations ? C’est l’analyse spatiale.
- Quand : Quel est l’âge d’un objet ou d’un phénomène ? C’est l’analyse temporelle.
- Et si : Que se passerait-il s’il se produisait tel événement ?
Les données du SIG
L'information géographique se compose :
- de données descriptives (ou sémantiques, ou tabulaires ou attributaires)
- d'objets géographiques.
Les données attributaires
Il s'agit essentiellement de variables décrivant un objet géographique : nom d'une route, type d'un bâtiment, nombre d'habitants d'un immeuble, débit d'un cours d'eau, tension d'une ligne de transport d'énergie, type d'arbres dans un verger, etc. Les attributs ne sont pas stricto sensu des informations géographiques, mais contribuent à les qualifier.
Les objets géographiques
Les objets géographiques sont organisés en couches. Généralement, une couche fait référence a un thème : par exemple, la couche des eaux superficielles référence l'ensemble des rivières
Trois types d’entités géographiques peuvent être représentés :
- le point (x,y) ou ponctuel ;
- la ligne ((x1,y1), ..., (xn, yn)) ou linéaire ;
- le polygone ou surfacique.
À l'heure actuelle, aucun SIG ne gère complètement les polyèdres, ou volumiques. Dans le meilleur des cas, celui des logiciels dits 2D½, à un point (x,y) peut être associé une cote (z) et une seule.
Deux modes de représentations sont possibles :
- vectoriel (format vecteur) : les objets sont représentés par des points, des lignes, des polygones ou des polygones à trous ;
- matriciel (format raster) : il s’agit d’une image, d’un plan ou d’une photo numérisés et affichés dans le SIG en tant qu'image.
Un système de coordonnées terrestres (sphérique ou projectif) permet de référencer les objets dans l'espace et de positionner l'ensemble des objets les uns par rapport aux autres. Les objets sont généralement organisés en couches, chaque couche rassemblant l'ensemble des objets homogènes (bâti, rivières, voirie, parcelles, etc.).
==> Montrer un exemple d'organisation en couches.
Exemple_scan25.jpeg
Exemples de données « raster » :
- Une orthophotographie est une image obtenue par numérisation d’un cliché aérien argentique (ou, maintenant, prise de vue numérique) que l’on a corrigée des déformations dues :
- au relief du terrain photographié,
- à la distorsion de l’appareil photographique,
- à l’inclinaison de la prise de vue.
- Un scan est une image scannée à partir d'une carte papier. Les plus connus sont la série des Scan 25, 100 et 250 issus des cartes 1:25000, 1:100000 et 1:250000 de l'IGN.
Relation Objets/Données attributaires
Un des avantages des SIG est que les relations entre les objets peuvent être calculées et donner naissance à des points d'intersection. C'est la topologie. Ceci permet d'éviter la répétition d'objets superposés. Une parcelle bordant une route aura les mêmes sommets que ceux définis pour la route.
Quelques logiciels SIG
Commerciaux
- ArcGIS (ArcInfo, ArcView,...) de chez ESRI ;
- Autodesk Map 3D, Civil 3D de chez AutoDesk ;
- Éditop de chez Sirap ;
- Gamme Bentley ;
- GéoConcept, de la société homonyme ;
- Géomédia de chez Intergraph ;
- IDsig de chez Agelid ;
- MapInfo, distribué en France par Axciom ;
- Smallworld Core Spatial Technology de GE Power Systems ;
- StarGIS, Apic, de chez Star/Apic ;
- Etc.
Open Source
- Grass (version actuelle 6.0) ;
- MapServer ;
- QGis ;
- GeoServer ;
- Etc.
Exemple de bases de données / référentiels
- Corine Land Cover (occupation du sol)
- Plan Cadastral Informatisé «PCI-vecteur» (propriété de la DGI)
- BD CARTO
- BD TOPO
- BD ALTI
- BD ORTHO
- BD NYME. Toutes les « BD » et les « Scans » sont publiés par l'IGN
- GTopo 30
- Etc.
Utilisation
- analyses spatiales
- aide à la décision
- cartographie
Perspectives
Les applications SIG / SIRS se développent rapidement surtout ces dernières années avec l'évolution des performances de l'informatique. Aujourd'hui, l'évolution des SIG tend vers une accessibilité pour le Web avec :
- Serveurs cartographiques,
- SIRS partagés sur le Web.
De plus, des outils SIG/SIRS nomades apparaissent grâce au PDA dans le monde de l'agriculture de précision.
Cependant, il manque toujours une composante au SIG qui est le « temps », encore difficile à gérer.