Les formats d’échanges pour les données géographiques

Objectifs du cours  Description des différents type de formats :  Capacités,  Type de données,  Pour quels besoins.  Panorama d’une partie des formats d’échanges de données existant. 2

Plan du cours  Format d’échange : Définition  Pour quels besoins  Description des formats :  Vecteurs,  Raster,  « Autres ». 3

Un format d’échange : Définition

Un format  Un format de données possède :  Une structure de données permettant aux outils de manipuler les données de manière générique.  Un type de format, binaire ou texte,  Binaire : non humainement interprétable mais volume de données transporté faible.  Texte : humainement interprétable mais format plus volumineux. Exemple : WKB et WKT dans PostGIS 5

Différents types de formats  Formats natifs (ou format de production) : format dans lequel l’information est physiquement produite et / ou stockée .Shp,.Tab, database…  Format d’échange : format destiné à être échangé entre deux applications sur un réseau.  XML, GEOJSON, KML, GML… 6

Serveur Echanger des données via un réseau entre deux entités d’un système Le rôle des formats d’échanges Serveur Client.Shp.TAB Postgre SQL Format d’échange 7 Format de production

Des formats d’échange géographiques  Les formats d’échange géographiques impliquent de véhiculer les informations contenant a minima :  la géométrie des données,  Eventuellement :  La projection des données dans l’espace,  Un style de représentation,  Des attributs non géométriques  Des métadonnées. 8

Quels formats d’échange ? Pourquoi ?

Cas simple: SI avec une seule application web  L’application fournit un point d’accès permettant de manipuler mes données. -> Possibilité pour l’application d’exploiter les données aux formats natifs, -> Pas de nécessité d’un format d’échange, Base de données Application 10

Cas 2 : SI à Clients multiples et un seul organisme  Un pool de données de références exploité par plusieurs clients connus -> Une collectivité gère les données du réseau d’assainissements et les utilise dans 2 clients cartographiques : un pour la gestion des eaux pluviales, l’autre pour la voirie. Format d’échange Serveur Client 1 Client 2 11

Echanger des données entre deux entités d’un système Le rôle des formats d’échanges Serveur Client Format d’échange Partageant une représentation commune des données 12

Cas 2 : SI à Clients multiples et un seul organisme  Avantages :  Maintenance des données,  Réutilisabilité des données,  Format d’échange  Nécessité d’un format d’échange, pouvant être spécifique à ma structure et avec des éléments auto-descripteur minimaux 13

Cas 3 : SI à plusieurs partenaires  Plusieurs pool de données pouvant être utilisée par plusieurs clients Format d’échange Serveur2 Client P2 Client P3 Serveur1 14

Cas 3 : SI à plusieurs partenaires  Exemple : Système d’information sur l’Eau (SIE), SI national pour la gestion des données sur l’eau.  Format d’échange  Nécessité d’un format d’échange commun (interopérabilité technique).  Nécessité d’un modèle de données commun définissant la nature des objets échangées (interopérabilité sémantique). 15

Cas 4 : Mise à disposition des données  Les données sont délivrées depuis un serveur à n’importe quel client souhaitant s’y connecter. Format d’échange Client Serveur 1 16 Client

Cas 4 : Mise à disposition des données Pour le client : Nécessité d’un format standardisé. Avantages :  Pour le SI :  Modularité, évolutivité,  Pour les développements :  Bénéficier des Framework de développements commun pour manipuler ces formats (cf : Openlayers) 17

Les principaux formats d’échange

Les formats vecteurs Echange d’entité géométrique de type Point, Courbe, polygone …. 19

GeoJSON  JSON : JavaScript Object Notation  Structure : hierarchique, clé-valeur, non typé  Format texte (non XML) indépendant de tous langage de programmation (Nb : Conçu pour être manipulé par du JavaScript coté client)  Concis  JSON : JavaScript Object Notation  Structure : hierarchique, clé-valeur, non typé  Format texte (non XML) indépendant de tous langage de programmation (Nb : Conçu pour être manipulé par du JavaScript coté client)  Concis 20 Geo pour géographique et JSON … ben pour JSON

GeoJSON JSON  Un document JSON ne comprend que deux éléments structurels :  des ensembles de paires clé-valeur non typé;  des listes ordonnées de valeurs.  Ces deux éléments représentent 3 types de données :  des objets ;  des tableaux ;  des valeurs génériques de type tableau, objet, booléen, nombre, chaîne ou null. JSON  Un document JSON ne comprend que deux éléments structurels :  des ensembles de paires clé-valeur non typé;  des listes ordonnées de valeurs.  Ces deux éléments représentent 3 types de données :  des objets ;  des tableaux ;  des valeurs génériques de type tableau, objet, booléen, nombre, chaîne ou null. 21

GeoJSON  Actuellement version 1.0 (Nouvelle version prochainement)  Comme JSON, GeoJSON est peu structuré,  Le GeoJSON standardise et contraint la structure des objets géographiques échangés. 22

GeoJSON  Les objets échangés sont de type Feature, FeatureCollection ou géométrie.  Une FeatureCollection est une collection de Feature,  lesquels possède une objet de type géométrique,  et éventuellement des propriétés additionnelles, 23

GeoJSON 24

GeoJSON  Les objets géométriques partagent une structure commune  Ils peuvent être de type : Point, LineString, Polygon, Multipoint, MultilineString, MultiPolygon ou une GeometriesCollection 25

GeoJSON Ils est possible de spécifier pour chaque objet  la projection utilisée (par défaut WGS84).  Et une BBox 26

GeoJSON Récapitulatif :  Format vecteur,  Format concis, peu structuré.  Géométrie basique,  Rempli un objectif de manipulation et de visualisation coté client d’objets géographiques simples. 27

KML  Keyhole Markup Language,  Format utilisé dans GoogleEarth et GoogleMap et poussé par Google,  Standard OGC (GoogleEarth 5.0 étend le standard),  Format très répandu en raison de la puissance et de la facilité d’utilisation des outils Google. 28

KML  Un format XML se concentrant sur la visualisation et la représentation des données.  Essentiellement vecteur, possibilité de draper des images  Un seul CRS possible : LonLat84_

KML (à modifier à faire sur la base d’exemple) Possibilité d’encoder :  Une géométrie,  Des documents (photos, html…),  Un style,  Une temporalité, 30

KML(à modifier à faire sur la base d’exemple) Possibilité d’encoder avec l’extension :  Un parcours animé, Un parcours animé 31

KML (à modifier à faire sur la base d’exemple) 32

KML Conclusion :  Un langage XML structuré, soutenu par Google,  Crée pour la visualisation de données, (manipulation de données possibles)  Peu d’éléments pour la structuration des données : Géométrie basique, manipulation des attributs peu poussée.  Possibilité d’étendre le format (grâce au XML, par exemple vers du GML) 33

GML Un langage pour l’échange structuré de données spatio-temporelles. Un autre point de vue sur la représentation du monde réel. GeoJSON, KML Ce cube et cette pyramide représente une maison. GML Cette maison a des murs et un toit dont la géométrie est un cube et une pyramide. 34

GML  Un format d’encodage XML des standards conceptuels ISO :  ISO : Objets temporels  ISO : Géométrie  …  Egalement, spécification ISO 19xxx pour transformer les standards conceptuels en format opérationnel  Description des objets spatio-temporels très complète,  Plutôt complexe (spécification de 500 p) 35

GML Une partie des normes ISO (Une trentaine au total). 36

GML exemple naturedsi à prendre dans sdi fmin206 Une partie des normes ISO (Une trentaine au total). 37

GML  Totalement auto-descripteur :  Dictionnaires d’attributs,  Encodage XML des CRS,  Dictionnaire d’unité.  Permet de modéliser le monde réel via le concept de Feature  Feature = représentation abstraite d’une entité du monde réel.  En fournissant des objets de base (LineString, Period…) mis en œuvre dans un schéma d’application (modèle conceptuel des données). 38

GML Utilisation :  Aujourd’hui peu d’outils sont capables de manipuler l’entière complexité du GML  Ce format fait l’objet de spécialisation propre à une communauté :  CityGML : Urbanisme,  WaterML : Hydrologie,  GeoSciML: Géologie,  INSPIRE  Par la définition de schéma d’application. 39

GML 40

GML  définit par le langage XML Schéma,  A mettre en œuvre pour des échanges de données géospatiales,  Pour s’adapter à des SI multipartenaires et assurer l’intéropérabilité sémantique des données  Et à des représentations plus avancées du monde réel. 41

Les formats raster Ou données maillées 42

Problématique générale  Transporter un volume d’information important sur le réseau,  A chaque « pixel » est associée une valeur,  Une scène de 1Km 2 avec une résolution de 10 m par pixel possède pixels. ->Implique qu’a minima, une partie de l’information soit transportée dans un format binaire.  Transporter les informations permettant de repositionner les « pixels » dans l’espace. 43

Données Problématique générale En conséquence, la majorité des formats matriciels :  Sont des formats binaires,  Possède la structure suivante : 44 Header (en-tête) Données Fichier

GeoTIFF  Format binaire.  Spécialisation du format d’image TIFF 6.0 grâce au mécanisme d’extension de Tag privés TIFF,  Permet de transporter les informations de positionnement de l’image dans les Tag GeoTIFF.  Un fichier GeoTIFF comprend donc une image sous la forme d’une matrice de valeur et des métadonnées de positionnement.  Un fichier GeoTIFF peut être multi-bandes. 45

GeoTIFF: exemple d’en tête geotiff image sat  Format binaire.  Spécialisation du format d’image TIFF 6.0 grâce au mécanisme d’extension de Tag privés TIFF,  Permet de transporter les informations de positionnement de l’image dans les Tag GeoTIFF.  Un fichier GeoTIFF comprend donc une image sous la forme d’une matrice de valeur et des métadonnées de positionnement.  Un fichier GeoTIFF peut être multi-bandes. 46

GML in JPEG 2000 exemple de fichier jpeg 2000  Comme TIFF, JPEG 2000 :  est un format de compression de l’image,  Permet d’associer des métadonnées à l’image,  Comme GeoTIFF, des balises de métadonnées permettent de transporter les informations de spatialisation.  Mais ces métadonnées sont encodées en GML et répondent au schéma conceptuel de l’ISO

NetCDFexemple de fichier netcdf  Format matriciel auto documenté pour le transport des données scientifiques,  Une partie métadonnée décrivant les attributs du tableau,  Le tableau de valeurs.  Sa structure permet d’échanger des données multidimensionnelles (X, Y, Z, Temps, Valeur1…)  Utilisé en océanographie, météorologie pour gérer la hauteur et le temps.hauteur et le temps. 48

Les formats RSS Flux 49

Le GeoRSS  Un complément géographique aux différents formats de syndication :  Atom;  RSS 1.0,  RSS 2.0,  2 formats :  GeoRSS simple,  GeoRSS GML,  Simplicité versus étendue des possibles. 50

Le GeoRSS  Diffuser des brèves à des fins :  D’alertes,  D’actualités  …  Exemple :  GeoNames (service toponymique) GeoNames (service toponymique)  Earthquakes alerts Earthquakes alerts  Triptrackers Triptrackers 51

Récapitulatif

Formats d’échanges géographiques  Le choix d’un format d’échange diffère en fonction de :  La nature des données échangées :  Vecteur,  Matriciel,  Par la nature de l’application  Localisation, visualisation,  Echange de données métiers et manipulations des données,  Agrégation de flux, 53