Géocodage & Collecte des Données avec GPS

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1 Géocodage & Collecte des Données avec GPS

2 Géocodage Définitions: Géocodage et Référence géographique
Définition de la géographie du recensement Hiérarchie administrative/statistique Sytème de Codage Méthodes de collecte de données Collection Directe Appareiment d’adresses Bénéfices pour les ONSs

3 Définition du géocodage
“Le géocodage peut être généralement défini comme l'attribution d'un code à une localisation géographique. Cependant, le géocodage réfère, le plus souvent, à une attribution plus spécifique de coordonnées géographiques (latitude et longitude) à une adresse individuelle.” (traduction libre) Reference: UN Report of the Expert Group Meeting on Contemporary Practices in Census Mapping and Use of Geographical Information Systems (2007)

4 2 situations: Un process plus général pour assigner des codes géographiques à des entités géographiques dans une base de données numérique. Concrètement, l’opération de géocodage consiste à affecter des coordonnées géographiques à des adresses ou à des objets spatiaux. Cette affectation est en général réalisée avec des outils informatiques (géocodeurs) ou en mode GPS. Example: Conversion des adresses de rues en coordonnées géographiques (Lat., Long.)

5 Géocodage et Référence géographique
Géocodage et Références géographiques: L’information géographique contient soit une référence géographique explicite (latitude & longitude ou grille de coordonnées nationales) ou une référence géographique implicite (adresse, code postal, nom de route…). Le géocodage, processus automatique, est utilisé pour transformer les références implicites en références explicites et permettre ainsi de localiser les objets et les événements sur la terre afin de les analyser. Géoréférencement: Opération qui consiste à aligner des données géographiques à un système de coordonnées connu de telle sorte qu'elles puissent être mises en relation avec d'autres données géographiques pour être analysées, interrogees et visualisées. There is a common misunderstanding between Geocoding & Georeferencing so it is imoportant to emphasize a general meaning of each. Not exclusive and from the perspective of the previous definition…

6 Hiérarchies administratives aux fins du recensement
Définir la géographie du recensement Développer le système de codage géographique The size of a region necessitates subsets or hieararchies of administrative units. Theses internal political boundaries or larger areal units should be suitable to users needs and accommodate available datasets for census/GIS development Etablissement de la liste des unités administratives et statistiques 6

7 Définition de la géographie du Recensement
Hiérarchie administrative: Etablissement d’une liste de toutes les unités administratives et des unités statistiques de report Définition des rapports entre les types de limites d’unités administratives et d’unités de report (déclarantes) Rapport avec les autres unités de déclaration statistique ou de gestion (électorales, régions sanitaires, agglomérations, etc.) Délimitation des districts de recensements: “résolution” appropriée pour les besoins de l’ONS et des utilisateurs Compatibilité avec les unités administratives The size of a region necessitates subsets or hieararchies of administrative units. Theses internal political boundaries or larger areal units should be suitable to users needs and accommodate available datasets for census/GIS development

8 Suite… Concordance avec les recensements antérieurs:
Préserver, dans la mesure du possible, les limites du précédent recensement; Si on est amené a définir de nouveaux districts de recensements, pour augmentation de la population: subdiviser un DR existant plutôt que de changer ses limites Si les limites sont modifiées, des méthodes d’aptation plus complexes sont nécessaires Des fichiers de compatibilité ou d’ équivalence doivent etre compilés: pour reportier les codes de chaque DR du présent recensement et le code tiré d’un dénombrement antérieur. On indique dans ses fichiers si des unités ont été divisées ou agrégées.

9 Exemple de hiérarchie administrative
pays région province district sous-district Localité rurale Localité urbaine The size of a region necessitates subsets or hieararchies of administrative units. Theses internal political boundaries or larger areal units should be suitable to users needs and accommodate available datasets for census/GIS development District de recensement “ward” District de recensement 9

10 Exemple d’une hiérarchie admin. imbriquée
Provinces Districts Localités The size of a region necessitates subsets or hieararchies of administrative units. Theses internal political boundaries or larger areal units should be suitable to users needs and accommodate available datasets for census/GIS development Districts de recensement 10

11 Système de géocodage hiérarchique
Un système de codage Attribuer un code unique à chaque DR: Traiter et grouper les données de dénombrement relatives aux ménages dans chaque DR et agréger ces informations par unité admin./stat. pour diffusion; Assurer un lien entre les données des entités géographiques du SIG et les données tabulaires du recensement (une approche basée pleinement sur le SIG pour la catographie censitaire). Flexible: possibilité d’incorporer de futures subdivisions administratives Compatible avec d’autres systèmes de codage utilisés dans le pays At the Enumeration stage is important that the coding scheme be flexible. This requires a critical review of spatial data and census data during the pre-enumeration stage for more efficient and improved geocoding

12 Système de codage Pour chaque district de recensement: Un numéro de code unique Système hiérarchique: Les Unités géographiques sont numérotées à chaque niveau de la hiérarchie administrative (intervalles entre les nombres pour permettre des insertions ultérieures) Par exemple: au niveau de la province, les unités peuvent être numérotées 5, 10, 15 et ainsi de suite (de même pour les unités administratives de niveau inférieur et les DR). Plus de chiffres sont nécessaires à des niveaux inférieurs L'identificateur unique de chaque district de recensement (unité de niveau le plus bas): concaténation des identificteurs des unites admin. Unités dont fait partie le district de recensement The size of a region necessitates subsets or hieararchies of administrative units. Theses internal political boundaries or larger areal units should be suitable to users needs and accommodate available datasets for census/GIS development 12

13 Example d’un système de Codage
Un petit pays pourrait utiliser le système de codage suivant: Province chiffres District chiffres Localité chiffres DR chiffres Un district de recensement qui a pour code le district de recensement numéro 73 est situé dans la province 10, district 25 et localité 105. Ce code unique est stocké dans la base de données comme un entier (long) ou une chaîne de 13 caractères. The size of a region necessitates subsets or hieararchies of administrative units. Theses internal political boundaries or larger areal units should be suitable to users needs and accommodate available datasets for census/GIS development 13

14 …cont. La variable entière offre l’avantage de sélectionner et intérroger facilement les sous-ensembles qui constituent le code (SQL) Exemple de requête: SELECT ID > AND ID < Va trouver tous les DRs au sein de la localité numéro 155 dans la base de données ou sur la carte sous forme numérique The size of a region necessitates subsets or hieararchies of administrative units. Theses internal political boundaries or larger areal units should be suitable to users needs and accommodate available datasets for census/GIS development 14

15 (cont.) Des conventions de codage spéciales doivent être développées dans le cas ou les unités admin. and les unités statistiques ne sont pas imbriquées. Maintenance: les services nationaux de statistique devrait maintenir une liste maîtresse (“Master List”) des DR et des unités administratives et de leurs codes respectifs et de rendre compte de changements apportés à cette Liste au SIG et à la des bases de données du recensement. The size of a region necessitates subsets or hieararchies of administrative units. Theses internal political boundaries or larger areal units should be suitable to users needs and accommodate available datasets for census/GIS development 15

16 Autres Hiérarchies Un pays donné Pays Province District Localite
Here the subsets are scaled from countries to the census block as the resulting Enumeration Area. NOW in most developing countries the smallest zone comprising the Enumeration Area is the census district. As we can see there is still significantly smaller areal units where coding and geographic coordinates can be built upon. district de recensement Blocks Building Dwelling

17 Coding Scheme Here we have an Example from in a US context, obviously not universal but the general XX can be observed. Here we have (explain numbers) It can go even further to entail the block and dwelling in some instances

18 Methods de Collecte Données
Deux méthods principales: Collecte Directe Appariement d’adresses How to Geocode Information in PHCs: Data ciollection Methods

19 Collecte Directe Numériser à partir des cartes topographiques disponibles Collecte directe utilisant les techniques de terrain (ex.GPS) Numérisation à partir des cartes topographiques Global Positioning System (GPS) Areas, Street, Dwelling There are…. DCA--Digitizing/Direct Collection-GPS MA—Address locator database & a reference layer or street network database in a GIS/Joining addresses to an existing spatial database for the are of interest or available data

20 Géocodage au numéro de rue par interpolation linéaire:
Le géocodage au numéro de rue est nécessaire pour les études à l’échelle d’une ville. Ce type de géocodage est utilise lorsqu’il existe une base de donnees detaillee du reseau de rues et un fichier d’adresses. Une base de données du réseau de rues comportant la description de la géographie des tronçons de rues, leurs noms, côté droit et gauche et les numéros de leurs extrémités : début droit, début gauche, fin droit, fin gauche. Les coordonnées du point à géocoder sont alors calculées par interpolation linéaire.

21 Appariement d’adresses (“Address Matching”)
Tronçon de rue Réseau de rues Left of Street First Avenue #1 #51 #99 Left of Street First Avenue #2 #32 #100 address number #1 #99 Right of Street Main Street Second Avenue Address matching requires a Database containing records representing the geometry of street segments between consecutive intersections, and the address range on each side of each segment (a Street Centerline Database). Addresses are geocoded by finding the appropriate street segment record, and estimating a location based on linear interpolation within the address range. For example, 51 Main Street in Manhattan, lies on the left street segment whose address range runs from 1 to 99, or 51/99 = % of the distance from the start of the segment to the end. Assumption: - addresses are uniformly spaced – Accuracy of the street centerline database There are…. DCA--Digitizing/Direct Collection-GPS MA—Address locator database & a reference layer or street network database in a GIS/Joining addresses to an existing spatial database for the are of interest or available data #2 #100 Nodes Right of Street Second Avenue

22 Exemple: Géocodage de l’adresse 10 rue Nelson Mandela, New York
Le moteur de géocodage cherche dans le fichier de référence le tronçon de voie associé à une plage de numéros comportant le 10, dont le type est égal à 'rue', dont le nom est égal à ‘Nelson Mandela', et correspondant à la commune recherchée. Le point est positionné sur le tracé de la rue par interpolation linéaire du numéro de rue à positionner entre les valeurs de numéro début et fin du tronçon Niveau de précision: quelques dizaines de mètres

23 Staff Expertise Recommendations
Task/condition Direct collection Matching Existence of digital base map for country Highly desirable Statistical staff with expertise in use of GPS Essential Not Essential Acquisition of large numbers of GPS receivers Geo-referenced list of addresses or equivalent Excellent address matching algorithms Requires reliance on external providers for digital base maps and software products, Requires a high level of continued support If not properly maintained the revert to the traditional approach would require significant time and energy

24 Géocodage: Bénéfices pour les ONS
Permet de générer des cartes de haute qualité pour leur utilisation dans la phase de collecte Permet de réduire le travail requis pour mettre à jour les cartes pour les recensements futurs Les techniques de codage sont transparentes et transférables L’office National de Statistique est souvent en charge du système de codage du pays et pourra faire valoir ceci dans la coordination nationale pour l’infrastructure nationale de données spatiales

25 En guise de conclusion Les technologies sont accessibles et permettent la délimitation indépendamment de l'existence d'adresse De nombreuses méthodes sont disponibles et les technologies existent pour soutenir les cadres de géocodage précis. Le système géocodage constitue une valeur ajoutée pour l'analyse géographique de données statistiques, basée sur les SIG This meeting is a step in that direction AND UNSD will at the end of thissyear with the update from the handbook come up with the conclusions from this discussionThe foundation has been laid with an established m….. Several outlined benefits of Geocoding systems have been discussed AND There is a need to elaborate on specific methods of geocoding in our future work within statistics and it is hoped that all of us can contribute to this dialogue

26 Introduction au GPS Comment fonctionne le GPS Sources d’erreur et de précision Choisir un GPS Avantages & Limites du GPS

27 Global Positioning Systems (GPS)
La technologie a révolutionné le domaine de la cartographie au cours des dernières années. Les prix des récepteurs GPS ont chuté. Les méthodes GPS ont été intégrées dans de nombreuses applications. Les groupes d'utilisateurs sont très répandus (la gestion des reseaux publics, topographie, navigation). GPS a contribué à améliorer et avancer la recherche sur le terrain dans des domaines tels que la biologie, la foresterie, la géologie, l'épidémiologie et des études de population.

28 Global Positioning Systems (cont.)
GPS est devenu un outil majeur dans les applications cartographiques pour le recensement Localisation des élements ponctuels tels que les centres de service ou villages Les coordonnées peuvent être téléchargées ou saisies manuellement dans un système de cartographie numérique ou SIG, et peut être combiné avec des informations géoréférencées existantes.

29 Comment fonctionne le GPS
Les récepteurs GPS captent les signaux transmis depuis plus de 24 satellites de - 21 satellites actifs et trois de rechange. Le système est appelé NAVSTAR, et est mis à jour par le US Department of Defense Les satellites tournent autour de la terre en six plans orbitaux à une altitude d'environ kilomètres. À tout moment donné, de cinq à huit satellites GPS sont dans le "champ de vision" d'un utilisateur sur la surface de la terre La position sur la surface de la terre est déterminée en mesurant la distance entre plusieurs satellites, selon la méthode de triangulation. How GPS Works

30 The global positioning system (GPS)

31 The global positioning system (cont.)
Les satellites GPS effectuent le tour de la Terre deux fois par jour… Le signal du satellite: Trois types d'informations codées, essentielles pour déterminer une position; Le récepteur: 1. Calcule la distance pour le premier satellite dont l’utilisateur est capable de capter son signal. 2. Calcule la distance à un deuxième satellite pour lesquel il est capable de capter un signal. 3. Répète l'opération décrite sous le point 2 avec un troisième satellite . Notes to explain why we need three satellites to indentify a location.

32 How GPS determines a location’s coordinates
b c

33 Sources d’erreurs du signal GPS
Retards dus à des perturbations atmosphèriques Dispersion des signaux en trajets multiples (“multipath”) Erreurs dues à l’horloge du récepteur

34 Differential GPS

35 Précision des GPS Pour les récepteurs GPS relativement pas chers:
Dans les 15 à 100 mètres pour des applications civiles. Le GPS différentiel réduit les erreurs Précision de l'ordre de m peut être réalisée avec du matériel très abordable et dans un délai d’observation plus court. Les systèmes plus chers et une collecte des données plus longue pour chaque lecture de coordonnée peut permettre d'obtenir une précision submétrique

36 Séléctionner une unité GPS
Les récepteurs GPS disponibles dans le commerce varient en prix et capacités techniques Les spécifications techniques déterminent la precision avec laquelle on peut mesurer les positions Plus le récepteur est puissant, plus il sera coûteux La précision des systèmes standard est tout à fait suffisante pour de nombreuses applications cartographiques. Récepteurs varient également en termes de facilité d'utilisation et de capacités de suivi (“tracking”) qui sont utiles pour la navigation

37 Avantages et limites des GPS
Relativement peu coûteux, faciles à utiliser dans la collecte de données sur le terrain Les unités modernes requierent très peu de formation pour une bonne utilisation Les données recueillies peuvent être integrees directement dans les bases de données SIG en minimisant les d'entrée de données intermédiaires ou des mesures de conversion de données Couverture disponible dans le monde entier Une précision suffisante pour de nombreuses applications de cartographie censitaire- haute précision réalisable avec correction différentielle.

38 Limites Signal peut être dispersé dans des zones urbaines denses ou forestières. Dans les milieux urbains denses, les erreurs possibles du GPS standard (norme ~ 15m jusqu'à 100 mètres) peuvent ne pas être suffisantes La précision du GPS Standard peut exiger les techniques du GPS différentiel Le GPS différentiel est plus chèr, nécessite plus de temps dans le domaine de la collecte de données, post-traitement plus complexe pour obtenir des informations plus précises Un très grand nombre d'unités GPS peut être nécessaire pour seulement une courte période de collecte des données.

39 Where’s your Datum

40 Merci pour votre attention

41 Geocoding Classifications (cont.)
Initial creation of Civil Divisions through digitizing or segmentation/pixel based-approaches Low to Zero levels of sampling through the accurate placing of coded units, but flexible enough to include changes Appropriate detail that fits with the boundaries of a geographic area for a given country The GC classification can be created through digitizing and placement of coded units that fit with the boundaries of a geographic area for a given country

42 Le principe du géocodage :
Le géocodage consiste à associer à un point de l’espace ses coordonnées dans un système défini. Pour un système d’information géographique travaillant en deux dimensions, il s’agit donc de définir la position d’un point par un couple de coordonnées (X, Y). Le point ainsi repéré peut alors être intégré dans le SIG pour y faire l’objet de traitements mettant en jeu sa position géographique. Concrètement, l’opération de géocodage consiste généralement à associer à une adresse postale un couple de coordonnées (X, Y). Ainsi le 10, rue Le Brun à Paris (siège de l’Institut d’Analyse Géographique) est associé au couple de coordonnées : X = Y = (dans le système de coordonnées Lambert 2 étendu). Types de géocodage et données de références : Pour automatiser cette opération, les SIG sont dotés de géocodeurs qui permettent de déterminer les coordonnées d’une adresse en utilisant des données géographiques de référence dont les coordonnées sont connues. En fonction de la précision du géocodage souhaité les données de références peuvent être des coordonnées de communes, de rues, ou de points remarquables. Géocodage à la commune : Dans le cas d’un géocodage à la commune le point géocodé est associé aux coordonnées du centroïde de la commune auquel il appartient. Avec une telle méthode, toutes les adresses d’une même commune sont géocodées en un même point. Pour une commune de surface importante, l’erreur de positionnement peut atteindre plusieurs kilomètres. Ce type de géocodage peut être utilisé pour des études à l’échelle nationale, régionale ou départementale. Il a l’avantage d’être relativement simple et rapide à mettre en œuvre. Géocodage au numéro de rue par interpolation linéaire : Le géocodage à la rue ou au numéro de rue est nécessaire pour les études à l’échelle d’une ville. Ce type de géocodage met en œuvre un fichier de référence comportant la description de la géographie des tronçons de rues, le type de voie, leurs noms, leur commune de rattachement coté droite et gauche et les numéros de leurs extrémités : début droit, début gauche, fin droit, fin gauche. Les coordonnées du point à géocoder sont alors calculées par interpolation linéaire. Exemple : Géocodage de l’adresse 10 rue Le Brun, Paris Le moteur de géocodage cherche dans le fichier de référence le tronçon de voie associé à une plage de numéros comportant le 10, dont le type est égal à 'rue', dont le nom est égal à 'Le Brun', et correspondant à la commune recherchée.

43 Operational Considerations
Recueillir des données précises au niveau de localisations ponctuelles (ou très faible niveau géographique tel un îlot) et de l'attribution des codes à utiliser dans la diffusion. Coding the centroid, building corners, or building point of entry coordinates for a unit such as a block of land, building or dwelling Coordinates must contain latitude and longitude or standardized x and y points for gridded interpolation. A Z or Zed coordinate may represent altitude or elevation Codes cover each geographic unit and have a combinational relationship to distinguish different units (Enumeration Areas/Blocks) More detailed operational features of geocoding include…

44 Portee du geocodage ? Permet une approche basee pleinement sur le SIG pour la catographie censitaire (Movement into a fully GIS based approach to census mapping) Permet de Generer des cartes de haute qualite pour leur utilisation dans la phase de collecte Reduire le travail requis pour mettre a jour les cartes pour les recensements futurs. Aggreger des enregistrements en unités personnalisées pour satisfaire aux exigences de l'utilisateur So in Relationship to Other Census Processes: Geocoding Capabilities Enhance the national infrastructure beyond statistical applications Promote cooperation between agencies Reduce redundancies in field work over time Are Easily adaptable to administrative boundary changes

45 Definition of Geocoding (cont.)
Operationnelle Le geocodage est un processus informatise qui transforme l'information sur une unité, à partir de laquelle les informations statistiques sont recueillies, en un ensemble de coordonnees decrivant la position geographique de cette unite. This can be in the form of street addresses, postal codes, or by boundary. 45

46 Géocodage (ESRI) Opération SIG de conversion d'adresses en données spatiales qui peuvent être affichées en tant qu'entités sur une carte, généralement en référençant les informations d'adresse à partir d'une couche de données de segment de rue. Le géocodage est le processus utilisé pour attribuer un identificateur géographique (code) aux détails cartographiques et aux enregistrements de données. Les géocodes ainsi créés permettent d'apparier géographiquement les données. (STATCANADA)ou Le géocodage est le processus utilisé pour attribuer un code géographique à des traits physiques sur les cartes et aux enregistrements de données. Ces codes permettent d'apparier géographiquement les données. (STATCANADA)

47 Data Maintenance Cleaning Addresses
Retaining only the key address elements Establish a Matchcode (indicator of which address elements will determine the geocode) Eliminating extraneous characters Standardizing Spelling Tells you how the geocode was derived-for instance based on a street address and matched exactly to a street segment in the program which may be of block group accuracy…another match code might represent county level accuracy.

48 Quelques Problèmes Besoin d’un grand nombre (coûteux), necessitant un aussi grand nombre d’opérateurs, pour des campagnes de mesure ponctuelles