Géomatique - GO01 - cours n°1 Poste 41.22 Bureau O.208.

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1 Géomatique - GO01 - cours n°1 Nathalie.molines@utc.fr Poste 41.22 Bureau O.208

2 1. - Présentation de l’UV Objectifs, programme, natures des enseignements (cours, TD, projet) 2. Qu’est ce que l’information géographique et la géomatique ? -(on garde pour le cours suivant la définition des SIG) 3. Historique rapide de la cartographie puis de la convergence entre cartographie numérique et SGBD 4. Références (ouvrages, revues, sites Internet) fondamentales 5. Le cours en ligne Plan du cours n°1 - UV GO01 -

3 Objectifs et résultats de l’UV - UV GO01 - 1. - présentation de l’UV Objectifs : Connaissances fondamentales propres aux NTIC dédiées aux traitement de l’information géographique. Une première expérience pratique des outils de la géomatique. Résultats attendus : Compréhension des grandes approches de modélisation numérique du territoire. Acquisition du vocabulaire et des connaissances générales permettant de dialoguer avec l’ensemble des acteurs de la géomatique (cartographie numérique, base de données localisées, chaîne de traitement de l’information géographique) Niveau d’autonomie sur les logiciels SIG leader du marché bureautique (Mapinfo, ArcGis) : approche vectorielle, matricielle, réseau et 3D

4 12 septembrecours n°1 Objectifs du cours, des TD et des TP - déf. de l’information géographique + tour d'horizon de l'utilisation des SIG 19 septembrecours n°2 Définition et exemples d'usage des systèmes d’information géographique 26 septembrecours n°3 Modélisation du territoire - vecteur et raster 3 octobrecours n°4 Conception et structure de bases de données + modélisation des relations spatiales 10 octobrecours n°5 Traitement de l’information géo : SQL, caractérisation des données géo 17 octobrecours n°6 Traitement de l’information géo : analyse raster 24 octobrecours n°7 panorama des données géographiques françaises 31 octobre VACANCES TOUSSAINT 7 novembrecours n°8 Géoréférencement 21 novembrecours n°9 Cartographie thématique et SIG 28 novembrecours n°10 analyse spatiale : SIG et organisation des secours intervention C.Monoeart SDIS59 5 décembrecours n°11 Géovisualisation 3D intervention de T. Joliveau, CNRS, UMR 5600, St Etienne 12 décembrecours n°12 analyse spatiale : SIG et gestion des déchets intervention extérieure N. Perrin, Agglo. Grenobloise 19 décembrecours n°13 SIG recherche : (télédétection et couplages SIG/modèles appliqués à l'hydrologie) intervention de D. Ruelland - CNRS, UMR 5569 Montpellier 9 janviercours n°14 SIG et aide à la décision 16 janviercours n°15 Conduite du projet informatique dans une coll. territoriale 1. - présentation de l’UV

5 Programme des travaux dirigés mercredi 12 septembre TD n°1Mapinfo 1 mercredi 19 septembre TD n°2Mapinfo 2 mercredi 26 septembre TD n°3Mapinfo 3 mercredi 3 octobre TD n°4ArcGis 1 mercredi 10 octobre TD n°5ArcGis 2 mercredi 17 octobre TD n°6ArcGis 3 mercredi 24 octobre TD n°7ArcGis 4 Spatial Analyst mercredi 31 octobreVACANCES TOUSSAINT mercredi 7 novembreTD n°8Recherche et collecte d info : GPS mercredi 21 novembre MEDIANmedian machine 1 mercredi 28 novembre MEDIANmedian machine 2 mercredi 5 décembre TD n°9ArcGis 5 3D Analyst mercredi 12 décembre TD n°10ArcGis 6 Network analyst mercredi 19 décembre TD n°11mini projet noté mercredi 9 janvier TD n°12mini projet noté mercredi 16 janvier TD n°13mini projet noté 1. - présentation de l’UV

6 Quelle information ? Quels outils informatiques ? Dans ses travaux, un organisme doit manipuler des informations de types différents : –des textes et des chiffres –des graphiques et des images –des cartes et des plans Des outils informatiques spécifiques existent pour gérer chaque type d’information 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

7 Les textes et les chiffres peuvent être organisés sous forme de tableaux ou de fichiers sont pris en charge par des outils informatiques spécifiques : les SGBD 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

8 Les Systèmes de Gestion des Bases de Données (SGBD) Les SGBD (Systèmes de Gestion de Base de Données) permettent –d’organiser –mettre à jour –interroger les données alphanumériques ParcellesPropriétaires Quelles sont les parcelles que possède M. Dupont ? X 206 X 207 Z 100 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

9 Les graphiques et les images sont saisis à partir des objets papiers ou dessinés directement avec l’ordinateur, peuvent être intégrés dans les bases de données Photos, croquis, de plans techniques, films 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

10 Outils graphiques et CAO/DAO –du dessin technique et de la conception assistée (CAO) Les outils pour gérer cette information graphique relèvent : –du dessin « artistique » ou de communication 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

11 Les cartes et les plans sont des objets graphiques, qui peuvent être « dessinés » comme les précédents mais ils ont une spécificité : géographiques, ils renvoient à une localisation dans l ’espace 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

12 « l’information géographique est la représentation d’un objet ou d’un phénomène réel, localisé dans l’espace à un moment donné » (P. Quodverte, Cartographie numérique et information géographique, 1994) L’information géographique 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

13 L ’information géographique Elle est localisée sur la surface terrestre –dans un système de coordonnées défini... y x –…et renvoie à un système de projection précis 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

14 L’information géographique –thématique : quelle est la nature du phénomène ? Un point remarquable A deux composantes –Spatiale : Que trouve-t-on à tel endroit ? Où trouve-t-on telle caractéristique ? Une rue Un bâtiment d’habitat Les bâtiments industriels 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

15 La composante spatiale Les caractéristiques spatiales d’un objet sont de différents types : Polygones Points Lignes x y –de forme point, ligne, polygone simple, complexe –de relations à d’autres objets voisinage distance intersection –de position 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

16 Les relations spatiales –voisinages (de bordures communes entre des lignes et des polygones ou entre des polygones) Voisinage Connexion Non connexion –connexions/déconnexions (entre des points ou des lignes) Elles sont nombreuses et liées à la géométrie des objets : Superposition –superposition (espace commun entre des polygones ou des lignes et des polygones) distance = 200 m –distances à vol d’oiseau ou selon un réseau. 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

17 A quoi sert un SIG ? à structurer l’information géographique pour : –la gérer, –l’interroger, –l’analyser, –la visualiser, –la transmettre. 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

18 Une organisation par plans d’information Source des données : ESRI, IGN et SPOT Image Réseau routier Rues Id Type 1 Rue 2 Rue 3 Chemin 4 Rue 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

19 Une organisation par plans d’information Source des données : ESRI, IGN et SPOT Image Hydrographie Rivières Id Type 1 Fleuve 2 Rivière 3 Canal 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

20 Gérer des plans d’information Source des données : ESRI, IGN et SPOT Image Occupation du sol Occsol Id Type 1 Urbain 2 Forêt 3 Agriculture 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

21 Gérer des plans d’information Source des données : ESRI, IGN et SPOT Image Combinaison des plans 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

22 Faire des requêtes spatiales Sélection par requête attributaire d’un tronçon de cours d ’eau Recherche automatique par requête spatiale des bâtiments et équipements sportifs à moins de 200 m du cours d ’eau sélectionné 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

23 L’informatique pour décrire et analyser le territoire logiciels de Dessin Assisté par Ordinateur (DAO) logiciels de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) logiciels de Publication Assistée par Ordinateur (PAO) logiciels de Systèmes de Gestion de Bases de Données (SGBD). logiciels de statistique. logiciels de Cartographie Assistée par Ordinateur (CAO). logiciel de traitement et d'analyse d'images issues de la télédétection. logiciels de Systèmes d'Information à Référence Spatiale (SIRS). logiciels de modélisation et de simulation. logiciels de statistique spatiale (géostatistique). outils à base d'intelligence artificielle (systèmes à base de connaissance). Les principaux outils informatiques utilisés 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

24 Comparatif des usages des outils CAO- DAO (UM03) et des SIG (GO01) Une application de CAO-DAOUne application de PAO Une application de SIG ~ donne la priorité : - à la représentation des données - aux fonctions de dessin ~ est destiné à créer un dessin qui évoluera peu ~ concerne un volume de données limité ~ donne la priorité : - à la compréhension - à l'esthétique du do- cument ~ s'intègre dans la chaîne graphique en fin de production ~ donne la priorité : - à l'organisation et à la gestion des données, - à leur géoréférencement - à la connaissance de leur qualité (métadonnées) - aux fonctions de mise à jour, de consultation et d'analyse spatiale ~ enregistre un volume de données complexe et étendu ~ utilise un système géométrique de référence ~ permet le développement d'applications métier Tableau comparatif proposé par le Conseil National de l’Information Géographique - 2002 - 2. - définition de l’information géographique et de la géomatique

25 Evolution de la cartographie Axe selon l’évolution des idées Concept de représentation Géométrie Des visions du monde conflictuelles Globalisme Science et mesure Concept de distribution Apport de l’écologie Axe selon les avancées technologiques Technologie manuelle Techno. Magnétique Techno mécanique Techno. Optique Techno. Photo-chimiques Techno. Electroniques Point de vue de l’ouvrage : « Elements of Cartography », 6th edition, Arthur H. Robinson, Joel L. Morrison, Phillip C. Muehrcke, A. Jon Kimerling, Stephen C. Guptill, ed. John WILEY&Sons, 1995 3. - histoire de la cartographie

26 Axe selon l’évolution des idées Concept de représentation Point de vue de l’ouvrage : « Elements of Cartography », 6th edition, Arthur H. Robinson, Joel L. Morrison, Phillip C. Muehrcke, A. Jon Kimerling, Stephen C. Guptill, ed. John WILEY&Sons, 1995 3. - histoire de la cartographie Evolution de la cartographie - C’est le concept sur lequel est fondé toute la cartographie - Les premières cartes étaient très figuratives - Objet de culte

27 Axe selon l’évolution des idées Géométrie : Moyen de déterminer la forme et la taille de la terre ainsi que la position relative des éléments de l’environnement Point de vue de l’ouvrage : « Elements of Cartography », 6th edition, Arthur H. Robinson, Joel L. Morrison, Phillip C. Muehrcke, A. Jon Kimerling, Stephen C. Guptill, ed. John WILEY&Sons, 1995 3. - histoire de la cartographie Carte réalisée au 15 e S sur la base des écrits de Ptolémé au 2 e S. Evolution de la cartographie

28 Axe selon l’évolution des idées Des visions du monde conflictuelles La religion prévaut sur les maths et les sciences Point de vue de l’ouvrage : « Elements of Cartography », 6th edition, Arthur H. Robinson, Joel L. Morrison, Phillip C. Muehrcke, A. Jon Kimerling, Stephen C. Guptill, ed. John WILEY&Sons, 1995 3. - histoire de la cartographie Carte réalisée au 13 e S pour servir de retable dans une cathédrale anglaise. Evolution de la cartographie

29 Tracé sur la pierre, le bois, l’argile. Les Égyptiens ( il y a 5 000 ans environ) établissaient sur des tablettes, des listes de lieux, des catalogues de mesures et des plans. Tous ces documents représentent surtout l’environnement immédiat ou les mouvements des astres; Au fil des temps la géographie s’est dégagée de l’astronomie qui était liée étroitement à la religion; Le monde méditerranéen centre politique et économique du temps est devenu le foyer de la cartographie; La navigation, le commerce et la vie intellectuelle y étaient très actifs. Avant la Renaissance Tablette d'argile représentant Babylone. La terre est un disque circulaire orienté nord-ouest et entouré d'eau (4000 av J.C.) 3. - histoire de la cartographie Historique de la cartographie

30 Reprise du commerce maritime; les états affirment leur puissance et les états monarchiques ont soif d’or; Les marchands sont à la recherche de routes efficaces pour le commerce des épices; Les navigateurs ont besoin de cartes plus rigoureuses (Christophe Colomb sur la route des Indes arrive en Amérique) Les Espagnols et les Portugais dominent les mers et tracent des "Portulans". C’est un tracé précis du littoral avec baies, havres, une toponymie détaillée et la rose des vents. Le géographe Flamand, Mercator établi un système de projection avec une méthode empruntant des notions de géométrie, d’astronomie et de mathématique. L’invention de l’imprimerie permettra la reproduction de cartes. Vers 1570, le premier atlas d’Ortelius (géographe Flamand) contient des cartes du monde et des cartes régionales. Mercator construit un premier globe terrestre. À la Renaissance ( vers le XV e siècle) la Carte dite pisane (fin XV e siècle) d'origine génoise - la plus ancienne carte marine occidentale connue 3. - histoire de la cartographie Historique de la cartographie

31 Apparition de nouvelles inventions : l’horloge à ressort (estimation des longitudes) la photographie (applications de la photographie aux mesures physiques Les innovation de la révolution industrielle contribue à l’essor de la cartographie. Jusqu’au XIXe siècle la carte semble être réservée exclusivement aux commerçants, aux explorateurs (recherche de nouveaux territoires) et aux militaires (défense). Carte bathymétrique de la Manche. Bathymetric map of the English Channel (Philippe Buache, 1752) Au XVIIIe et XIXe siècle 3. - histoire de la cartographie Historique de la cartographie

32 Évolution de la technique donne à la carte de nouvelles utilités (gestion du territoire). La carte devient plus précise, plus rigoureuse Aujourd’hui => Vers le SIG Carte de la ville de Gêne – 1913 Ref. http://sunsite.informatik.rwth- aachen.de/Maps/ 3. - histoire de la cartographie Historique de la cartographie

33 La carte devient un instrument de mesure : mesures topographiques, mesures statistiques. La carte est un instrument d’analyse des phénomènes: phénomènes physiques, phénomènes humains. La carte c’est un instrument montrant le dynamisme: courants marins, dynamique des rives, évolution du développement urbain etc. Évolution de nouvelles techniques modernes donne à la carte de nouvelles utilités. La carte devient un outil de gestion du territoire. La carte : un instrument de gestion du territoire Le Dr John SNOW et l’étude du Choléra à Londres vers 1850 [LON 01] 3. - histoire de la cartographie Historique de la cartographie

34 Exemples pionniers d'utilisation de cartes multivariées: atlas des chemins de fer irlandais (19e siècle), épidémie de choléra à Londres en 1854 [DRO 02].  Le SIG de l'inventaire canadien des terres (CGIS) au milieu des années 1960: potentiel agricole, récréatif, faunique, forestier et utilisation du sol; innovations technologiques (numérisation par balayage, vectorisation, partition des données en feuillets et couches Tomlinson.  Les débuts de l'ère informatique et ses applications en géographie: plans intégrés de transport à Détroit et Chicago (1950-60), Département de géographie de l'Université de Washington Les débuts de l’analyse spatiale 3. - histoire de la cartographie

35 L'obstacle technologique n'en est plus un capacit é du mat é riel r é seau m é thodes d'acquisition des donn é es (scanner, GPS, images satellites … standardisation de l'information Tendances technologiques 3. - histoire de la cartographie

36 logiciels de Dessin Assisté par Ordinateur (DAO) logiciels de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) logiciels de Publication Assistée par Ordinateur (PAO) logiciels de Systèmes de Gestion de Bases de Données (SGBD). logiciels de statistique. logiciels de Cartographie Assistée par Ordinateur (CAO). logiciel de traitement et d'analyse d'images issues de la télédétection. logiciels de Systèmes d'Information à Référence Spatiale (SIRS). logiciels de modélisation et de simulation. logiciels de statistique spatiale (géostatistique). outils à base d'intelligence artificielle (systèmes à base de connaissance). Les principaux outils informatiques utilisés L’informatique pour décrire et analyser le territoire 3. - histoire de la cartographie

37 Fiches techniques du CNIG (sur Internet) COLLET C. Le SIG en mode image. Presses Universitaires Romandes, Lausanne, 1992, 186 p. DENEGRE J., SALGE F. Les systèmes d'information géographique. "que sais-je", Paris, Ed. PUF, 1996, 128 p. DEMERS, Michael N. Fundamentals of geographic information systems. New York : J. Wiley & Sons, 486 p., 1997 ESSEVAZ-ROULEZ M., La mise en œuvre d’un SIG dans les collectivités territoriales, Techni-Cotés Editions, 2005, 275p. LAURINI R., MILLERET-RAFFORT F. Les Bases de données en Géomatique. Hermès : Paris, 1992. LAURINI R, THOMPSON D. Fundamentals of spatial information systems. Academic Press : London, 1992. LONGLEY P. A., GOODCHILD M. F., RHIND D. W. Geographic information systems and science, ed. Wiley, col. GIS : Chichester, 454 p., 2001. RIMBERT S. Carto-graphies. Paris, Ed. Hermès, 1990, 224 p. ROBIN M. Télédéctection. des satellites aux SIG, Paris, Ed. Nathan université, col. Géographie, 2002, 318 p. ROUET P. Les données dans les SIG. Paris, Ed. Hermès, 1991, 280 p. SERVIGNE S., LIBOUREL T. Fondements des bases de données spatiales, Paris, Ed. Hermès, 2006, 236 p. BIBLIOGRAPHIE BIBLIOGRAPHIE Ouvrages généraux 4. – Références

38 Revues et périodiques "SIG la lettre" "Revue internationale de géomatique", ed. Hermès, plus spécialement tourné vers le monde de la recherche en géomatique. "Génie Urbain" : Revue mensuelle des ingénieurs des villes de France. Cette revue publie périodiquement un dossier sur le thème des systèmes d’information géographique. A voir le n°415, mars 1995 : " l’évolution des systèmes d’information géographique " "Géomètre" : Revue mensuelle des géomètres-experts. Cette revue publie de nombreux dossiers thématiques sur les techniques géomatiques : photogrammétrie, SIG appliqués aux petites communes, positionnement par GPS,... A voir le n°11, novembre 1996 : " SIG et petites communes " "Maires de France", à voir le n° d'avril 1997 : " Les systèmes d’information géographique ", "URBA0" : Revue mensuelle spécialisée dans les SIG et les outils pour l'urbanisme. Disponible au point doc GSU. "XYZ" : Revue mensuelle de l’Association française de topographie. Si cette revue publie essentiellement des articles à caractère très technique, elle s’appuie toujours sur des applications pratiques réelles dont de nombreuses intéressent les collectivités locales. "La Lettre Informatique et Collectivités Locales" : lettre d’information hebdomadaire donnant l’actualité des événements techniques et économiques du secteur informatique pour les collectivités locales. 4. – Références

39 Références Internet : Des cours de géomatique Cours de bases de données de M. Maingueneaud http://asi.insa-rouen.fr/SIG/CoursBD/ Ecole Nationale des Sciences Géographiques - Marne la Vallée – France- http://www.ensg.ign.fr/Formation/Formation_Continue/Formation_interne/Supports_de_cours/Suppor ts_de_Cours.html http://www.ensg.ign.fr/Formation/Formation_Continue/Formation_interne/Supports_de_cours/Suppor ts_de_Cours.html Université de St Etienne, département de géographie, Cours de Thierry Joliveau - http://www1.c2m.univ-st-etienne.fr/joliveau/Enseignement/SIG/Introduction_SIG.htm http://www1.c2m.univ-st-etienne.fr/joliveau/Enseignement/SIG/Introduction_SIG.htm UQAM – Montréal - Québec : Structures des données appliquées aux SIG, Benoît St-Onge 1995 - http://www.unites.uqam.ca/dgeo/geo7530/index1.htm http://www.unites.uqam.ca/dgeo/geo7530/index1.htm Des ressources intéressantes http://www.geoportail.fr/ Géoportail le portail des territoires et des citoyens http://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d%27information_g%C3%A9ographique Wikipédia http://www.arcorama.fr / Blog tecnho sur les SIG d’ESRI http://georezo.net/ Géorézo,portail de forums et de références en géomatique – http://www.forumsig.org/ Forum SIG Les sites logiciels SIG : http://www.esri.com/ http://www.mapinfo.com/ http://www.projet-sigle.org/ portail collaboratif francophone spécialisé dans les domaines de l’information géographique 4. – Références

40 Cours en ligne http://tice.utc.fr/portail_UV/detailuv.php?uv=GO01&page=uv&lang=fr http://tice.utc.fr/portail_UV/detailuv.php?uv=GO01&page=uv&lang=fr