sys-866 système d’information géographique et télédétection

SYS-866 SIG et télédétection

© LANDRY 2005

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Système d’information géographiqueSystème d’information géographiqueet télédétection et télédétection


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• Concepts de base


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Définition

• Un SIG est un Système informatique permettant, à partir de diverses sources, de rassembler et d’organiser, de gérer, d’analyser et de combiner, d’élaborer et de présenter des informations localisées géographiquement, contribuant notamment à la gestion de l’espace.C

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pts


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Le contenu des SIG

• L’information géographique est :• géoréférée, c.-à-d. qu’elle possède une

référence spatiale (coordonnées X,Y,Z)• numérique, même si certains auteurs

considèrent qu’un système d’information peut très bien être non informatisé

• visualisable : c’est l’idée de carte potentielle que l’on affiche, imprime sur demande

Conce

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Le contenu des SIG

• L’information géographique est constituée de couches d’information représentant les multiples faces de l’environnement social et physique, c’est l'image du millefeuille.

Conce

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Le contenu des SIGLe

s SIG

Source : Dao 2002


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Le contenu des SIG• Les SIG sont des outils informatiques qui

permettent de manipuler des données géoréférées. Les SIG comprennent 4 fonctionnalités de base:• la saisie - (numérisation des données).• le stockage (base de données graphiques et

attributaires).• l’analyse (requête, modélisation, simulation).• la sortie (production de cartes, tableaux et

graphiques, exportation et transfert de fichiers).

Conce

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Terminologie• Des termes voisins sont également utilisés :

• Géomatique• collecte de données, télédétection, mesures de

terrain, relevé d’élévation, etc.

• Système d'information à référence spatiale (SIRS)

• terme en usage notamment au Canada

• Système d'information du territoire (SIT)• cadastre, aménagement du territoire

• Système d'information de l'environnement (SIE)

Conce

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Disciplines reliée aux SIGC

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Source : Dao 2002


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Fonctions des SIGC

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Identification Qu’est-ce que cet objet?

Localisation Où se situe-t-il?

Description Quelle est son aire, sa forme, sa structure?

Évolution Quels sont les changements depuis…?

Modélisation Quelles sont les causes de cela?

Simulation Que se passe-t-il si on change ceci?

Optimisation Comment atteindre ce but avec ces contraintes?

• Quelques questions auxquelles peuvent répondre les SIG :


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Fonctions des SIG• COLLET & HUSSY (1995) établissent une

distinction entre SIG de gestion et SIG d’exploitation

• SIG de gestion : «… concernent les institutions publiques ou privées dont le rôle est de fournir une information à caractère spatial cohérente, fiable et actualisée ».

• SIG d’exploitation : «… proposent un environnement de description (cartographie, animation, …) et d’analyse (interrogation, modélisation spatiale, simulation) ».

Conce

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Le paradigme des SIGC

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Réalité

Information

Simulation

Modèles

Données

Décision

Observation et mesure

Comparaison et évaluation

Analyse et synthèse

Intégration et sélection

Communication


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Réalité

Information

Simulation

Modèles

Données

Décision





Communication

La réalité géographique est observée depuis l’Antiquité et mesurée depuis la période scientifique. Notre société dispose de moyens d’acquisition et donc d’un volume considérable de données descriptives. Il devient important de bien choisir et intégrer les données pertinentes.


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Réalité

Information

Simulation

Modèles

Données

Décision





Communication

La masse de données à traiter est si vaste qu’un humain ne peut la gérer. Il faut donc effectuer des synthèses pour dégager les faits significatifs et filtrer les interférences. La construction de modèles conceptuels peut permettre la représentation des faits.


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Réalité

Information

Simulation

Modèles

Données

Décision





Communication

Ces modèles permettent d’organiser la connaissance du monde réel, d’analyser les faits et de simuler le comportement des systèmes. La simulation permet de vérifier et de valider les hypothèses sous-jacentes. Les modèles perfectionnés fournissent des informations pertinentes et ciblées sur le système observé.


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Réalité

Information

Simulation

Modèles

Données

Décision





Communication

L’organisation structurée de ces informations peut ensuite être communiquée aux intéressés.


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Réalité

Information

Simulation

Modèles

Données

Décision





Communication

Cette démarche analytique est le propre de l’ensemble des disciplines scientifiques! L’apport des SIG est d’utiliser ce formalisme pour construire des versions informatiques des modèles évoqués. Donc de prendre en charge la transformation et le traitement des données pour produire une information significative et ainsi faciliter la prise de décision.


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Réalité

Information

Simulation

Modèles

Données

Décision





Communication


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Les composantes d’un SIGC

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Les composantes d’un SIG• Deux types de données inter-reliés:

• Données spatiales (géobase)• Comporte la description des points, des lignes et

des polygones représentant les entités spatiales (objets). Représentation de la structure géométrique du territoire.

• Données thématiques• Tableaux spécialisés reliés aux entités spatiales par

un lien (physique ou relationnel). Peut être remplacés par l’usage de couches thématiques (layers).

• Rapidité de recherche vs facilité d’entretien vs espace de stockage

Conce

pts


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Données spatiales (géobase)

• Varies en fonction de l’échelle• Échelle de 1:50,000

• maison est un point.• route ou rivière sont une ligne• forêt est un polygone

• Échelle de 1:2,000• maison est un polygone.• route ou rivière sont deux lignes• forêt est un polygone dont les parties et

sous-parties sont mieux définies

Conce

pts


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Les composantes d’un SIG

• Système de gestion de base de données (SGDB)• Saisir et entretenir les tableaux de

données thématiques• Sélection et/ou extraction d’objets en

fonction d’attributs thématiques

Conce

pts


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• Système de gestion de données localisées (SGDL)• Numérisation des documents

analogiques (cartes, photos …)• Gestion des systèmes de coordonnées

(projection, unités, …)• Édition cartographique• Sélection d’objets selon leurs

localisation

Conce

pts


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• Les systèmes de gestion de base de données (SGDB) et de données localisées (SGDL) sont parfois suffisant pour mettre en place un système d'information du territoire (SIT). Par contre un SIG doit nécessairement comprendre des fonctions d’analyse complémentaire.C

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• Fonctions d’analyse complémentaire• Traitement et analyse d’images de

télédétection.• Analyse spatiale (locale), filtrage,

orientation, pentes, patrons, textures, rehaussement …

• Analyse statistiques des données• Univariée, bivariée et multivariée ;

paramétrique et non paramétrique• Synthèse des données thématiques,

relations mathématiques fonctionnelles

Conce

pts


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• Fonctions d’analyse complémentaire• Analyse spatiale

• Dérivation de règles expliquant la distribution géographique des faits

• Caractérisation de l’espace• Généralisation des données localisées• Modèles de distribution géographique• Techniques d’auto-corrélation spatiale,

d’interpolation numérique

Conce

pts


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• Fonctions d’analyse complémentaire• Modèles et simulation

• Modélisation et simulation des processus et de leur comportement spatial

• Rarement intégrés dans le SIG car trop variés et trop spécifiques

• Le SIG doit être « ouvert »– Soit permettre d’intégrer ses propres modèles– Soit permettre de transiter les données

(exporter et importer) pour ensuite faire l’analyse spatiale

Conce

pts


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Les types de décision

• Pour solutionner un problème ou régler un litige, deux ingrédients sont requis:• Des faits

• Connus, universellement admis• Inconnus ou contestés

• Des valeurs, des principes ou des croyances• Partagés par tous les intervenants• Contestés

Conce

pts


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Les types de décisionC

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pts

LégaleDésaccord sur les faitsAccord sur les valeurs

Vérifier

TechniqueAccord sur les faits

Accord sur les valeurs

Résoudre

CulturelleDésaccord sur les faits

Désaccord sur les valeurs

Négocier

PolitiqueAccord sur les faits

Désaccord sur les valeurs

Persuader

Adapté de Berry (1993)

Faits

Vale

urs

Admises

AdmisContestés

Contestées


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La représentation informatique

• Représentation de l’espace géométrique• Le mode d’encodage varie d’un logiciel

à l’autre• Les modes de représentation sont

matriciel (rastré, maillé) ou vectoriel• La qualité des résultats, la précision de la

localisation et la nature des traitements possibles varient aussi selon le mode de représentation

Conce

pts


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• Représentation de l’espace géométrique• En y regardant de plus près, on

discerne de plus en plus de détails, et ceci presque sans limite d’échelle

• Représenter le territoire de façon très précise nécessiterait une base de données infiniment grande

• Les données sont donc réduites à une quantité finie et manipulable

Conce

pts


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• Réduction des données• Les variations géographique sont

représentées par des éléments discrets ou des objets pouvant être traités par des moyens informatiques

• Cette « conversion » se fait selon certaines lignes directricesC

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• Le mode matriciel• Divise l’ensemble du territoire en une

grille régulière de cellules (pixel)• Image formée de lignes et de colonnes

• L’espace continu est donc partitionné en unités indépendantes qui ne contiennent qu’un seule valeur

• Une image par thématique, donc beaucoup d’espace mémoire

Conce

pts


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Formats matricielC

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Source : Thériault 1996


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• Le mode vectoriel• Utile les concepts géométriques de

points, de lignes, de polygones et de polyèdres (objets 3D)

• Ne remplis pas nécessairement tout l’espace

• Se concentre sur où il y a quelques chose

• Discontinuité intrinsèque

Conce

pts


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• Modes matriciel vs vectoriel• Conceptuellement, le matriciel est plus

simple• Analytiquement, le vectoriel est plus

puissant• Le vectoriel permet de conserver

précisément la localisation des objets• Partition fine de l’espace vs

coordonnées réelles

Conce

pts


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• Le matriciel simple (rastré)• Le format le plus élémentaire• Chaque cellule est codée avec une

valeur numérique ou nominale (catégories) représentant le type dominant pour cet espace

• Principale contrainte• Taille fixe des cellules

– Trop petites = trop d’espace mémoire– Trop grandes = perte d’information– Trop grandes = masquage des particularités

Conce

pts


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• Le matriciel séquentiel (run-length)• Plus efficace lorsque plusieurs cellules

voisines partagent la même valeur• Résultat de l’auto corrélation spatiale• Moins d’espace mémoire que le rastré

Conce

pts


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• Le matriciel arborescent (quad-tree)• Subdivision « hiérarchique » du

territoire• arbre quaternaire ou tétrarbre (3D)

• Sépare en 4 sections et conserve les quadrants uniformes

• Itérations jusqu’à l’obtention d’uniformité complète ?• Limité par la précision spatiale recherché

• Stockage définitivement plus compact

Conce

pts


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• Le mode vectoriel• Ensemble d’objets dotés de

caractéristiques géométriques et thématiques

• Trois types d’objets• Le point (sans dimension)• La ligne

– Une ligne sinueuse est représentée par une série de lignes droites

• La zone (surface)– Peut être représentée par l’ensemble des points

la formant ou par un chaînage de segments

Conce

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