Bien démarrer avec les SIG

Un Système d’Information Géographique (SIG) regroupe l’ensemble des outils informatiques permettant de collecter, traiter, stocker et exploiter des données spatiales.

C’est un domaine clé dans la gestion du territoire qui est de plus en plus mis en avant de part l’utilisation massive de la géolocalisation sur smartphone au travers d’applications comme Google Maps ou Apple Plan. Gestion du cadastre, localisation lors d’épreuves sportives ou encore percement de tunnels font tous appels aux SIG.

Et la géomatique alors, qu’est-ce que c’est ?

Contraction de « géographie » et « informatique », la géomatique regroupe l’ensemble des outils et méthodes permettant d’acquérir, d’intégrer, d’analyser et de représenter des données géographiques. Il s’agit de la discipline qui repose sur les SIG.

Notez que le terme « géomatique » a été proposé à la fin des années 1960 par le scientifique français Bernard Dubuisson et employé pour la première fois dans une circulaire du ministère français de l’équipement et du logement en date du 1^er juin 1971. Il a ensuite été décliné dans les autres langues « Geomatics » en anglais, « Geomatik » en allemand, « Geomatica » en italien.

On parlera de géomaticien pour parler du professionnel travaillant dans ce domaine. Il est souvent interchangeable avec le terme de sigiste même si ce dernier est normalement plus concentré sur la technique informatique que par la vision d’ensemble qu’aura le géomaticien.

La maitrise des SIG implique un minimum de connaissances de base sans quoi les données cartographiques peuvent rapidement se retrouver totalement corrompues et inutiles.

Cet article passe donc en revue un ensemble d’éléments de base permettant de bien démarrer avec les SIG.

Logiciel

Voici une vue partielle des principaux logiciels du marché.

Visualisation

• QGIS,
• ArcGIS d’ESRI,
• MapInfo Professional,
• Geoconcept

Traitement

• FME (Safe Software)
• GDAL/OGR
• Python : GeoPanda/Shapely/Fiona

Visualisation web

• GeoServer,
• MapServer,
• GEO Node,
• ArcGIS Online,
• GEO (Business Geografic),
• Google Earth

Librairies web

• OpenLayers,
• Leaflet,
• MapLibre,
• Mapbox

Système de Gestion de Base de Données Relationnelles

Les SGBDR : Système de Gestion de Base de Données Relationnelles sont des logiciels permettant de stocker, de modifier, d’analyser et de lire des données. On utilise souvent (et abusivement) le terme de bases de données (BDD) en guise de synonyme alors que cette dernière n’est qu’un composant des SGBD.

Les SGBDR permettent une organisation structurée, intuitive et efficace des données ce qui facilite la création de relations entre les différentes données.

L’accès aux données se fait via un langage standardisé : le SQL.

Quelques exemples :

• Excel
• SQLLite
• PostgreSQL
• Oracle
• MySQL

Structuration

Un SGDB s’organise autour d’une (ou plusieurs) base de données qui est composées de :

• Tables (aussi appelées relations)
• Qui contient des enregistrements (aussi appelées lignes ou tuples)
• Qui contient des attributs (aussi appelées champs ou colonnes)

Selon les SGBD, on peut aussi y stocker des fonctions, des utilisateurs et toute une série d’autres objets pouvant être associés à un ensemble de droits d’accès.

Architecture

Un logiciel de gestion des données (SGBDR) est ce qu’on appelle un logiciel serveur (à ne pas confondre avec un serveur physique, une machine).

Pour y accéder on utilise un logiciel client (QGIS, pgAdmin, DBeaver…) qui se connecte au serveur.

Les deux communiquent via requêtes puis réponses.

SQL

Le langage utilisé dans les bases de données est le SQL (Structurated Query Langage). Il s’agit d’un langage standardisé mais dont chaque SGBD peu présenter quelques petites variantes.

Le langage est déclaratif et basé sur une suite d’instructions composées de mots-clés.

Chaque instruction se termine par un point-virgule et est non sensible à la casse mais les mots-clés sont par convention en majuscules.

Vous pourrez trouver un cours sur le SQL dans PostgreSQL dans cet article :

PostgreSQL – Tout comprendre – 1/3 – Introduction aux bases de données

Données SIG

Les SIG reposent toujours sur des données qui décrivent des objets du monde réel dans le monde numérique. Ces données sont stockées et exploitées par divers logiciels spécialisés. On distingue ainsi trois types de données en SIG.

Les données rasters

Les données sont représentées sous forme de pixels géolocalisés (on parle de matrice). Chaque pixel contient une information (une couleur pour une photo aérienne, une altitude pour un modèle numérique de terrain…) ainsi qu’une localisation.

Quelques formats usuels :

• GeoTIFF
• ASCII grid
• Jpeg2000
• ECW
• MBTiles

N’hésitez pas a consulter l’article que j’avais fait sur le sujet.

Un raster, c’est quoi en fait ?

Les données alphanumériques

Chaque objets est décrits via une liste d’attributs contenant diverses informations. La représentation la plus simple est le tableau Excel : chaque ligne représente un objet, chaque colonne, un attribut.

id	nom	code
1	Lucinges	74380
2	Annecy	74010
3	Chamonix	74056

Quelques formats usuels :

• CSV
• Excel
• DBF
• XML
• JSON

Les données vecteurs

Chaque objet est décrit de façon alphanumérique comme précédemment mais la description géométrique de chaque objet (la forme) ainsi que sa localisation sont également présentes. La syntaxe est propre à chaque format de fichier mais voici un exemple pour un point localisé à 46° Nord et 5° Est : POINT(46.00 5.00).

id	nom	code	geometrie
1	Lucinges	74380	POINT(46.19 6.319)
2	Annecy	74010	POINT(45.9 6.129)
3	Chamonix	74056	POINT(45.922 6.869)

Quelques formats usuels :

• GeoPackage
• SQL
• GeoJSON
• Shapefile
• MapInfo
• XML

Géométries vectorielles

La géométrie de chaque objet est une géométrie vectorielle. Chaque format possède son propre encodage mais tous reposent sur les mêmes principes.

Coordonnées

Une géométrie est composée de coordonnées :

• x : obligatoire – distance depuis l’origine selon l’axe Sud-Nord
• y : obligatoire – distance depuis l’origine selon l’axe Ouest-Est
• z : facultatif – altitude
• m : facultatif – mesure (temps, distance, température…)

Types de géométries

L’OGC (Open Geospatial Consortium) définit un ensemble de types de géométries et une façon de les décrire.

Pour la lecture humaine : WKT = Well Know Text

POINT(45.9 6.129)

Pour le stockage : WKB = Well Know Binary

\x010100000000000000000000000000000000000000

Voici les différents types de géométries existants :

Type de géométrie	Exemple	Illustration
Point	POINT (1 1)
Multipoint	MULTIPOINT (  (1 1),  (2 2) )
Ligne	LINESTRING (0 0, 1 0.5, 2 0.2)
Multiligne	MULTILINESTRING (  (0 0, 1 0, 2 0),  (0.5 0.5, 0 1, 0 2) )
Polygone	POLYGON (  (0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0),  (1 1, 2 1, 2 2, 1 2, 1 1) )
Multipolygone	MULTIPOLYGON (  (    (0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0),    (2 2, 2 4, 4 4, 4 2, 2 2)  ),  (    (20 20, 30 20, 30 30, 20 30, 20 20)  ) )
Courbe	CIRCULARSTRING (0 0, 1 1, 2 0, 3 -3, 4 0)
Courbe composée	COMPOUNDCURVE (  CIRCULARSTRING (0 0, 1 1, 2 0),  LINESTRING (2 0, 3 0, 3 1) )
Multicourbe	MULTICURVE (  CIRCULARSTRING (0 0, 1 1, 2 0),  LINESTRING (4 0, 5 0, 5 1) )
Triangle	TRIANGLE (  (0 0, 10 0, 0 10, 0 0) )
Réseau de triangles irréguliers (TIN)	TIN (   ((0 0, 10 0, 0 10, 0 0)),   ((10 0, 0 10, 10 10, 10 0)) )
Polygone courbe	CURVEPOLYGON (   COMPOUNDCURVE (     CIRCULARSTRING (0 0, 1 1, 2 0),     LINESTRING (2 0, 1 -1, -1 -1, 0 0)   ) )
Surface polyédrique	POLYHEDRALSURFACE (  ((0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0)),  ((10 0, 10 10, 20 10, 20 0, 10 0)) )
Multisurface	MULTISURFACE (  CURVEPOLYGON (   CIRCULARSTRING (0 0, 1 1, 2 0, -1 -1, 0 0)  ),  POLYGON ((10 0, 12 0, 12 1, 1 10, 10 0)) )
Collection de géométries	GEOMETRYCOLLECTION (  POLYGON ((0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0)),  POINT (10 0),  TIN (   ((10 10, 20 10, 10 20, 10 10)),   ((20 10, 10 20, 20 20, 20 10))  ) )

Système de coordonnées

Les objets spatiaux (géométries vectorielle et raster) sont définis par des coordonnées.

Pour placer correctement les objets et savoir où son placées les coordonnées, on définit un système de coordonnées.

N’hésitez pas à consulter cet article sur le sujet :

Géolocalisation et systèmes de coordonnées

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