Ce document intitulé "Système d’Information Géographique (SIG)" est destiné aux étudiants de Master MIND. Il couvre les notions suivantes:
- Introduction aux SIG
- Définitions et composants d’un SIG
- Domaines d’application et exemples d’analyse
- Questions auxquelles un SIG peut répondre
- Organisations utilisant les SIG
Cours SIG et EDG pour Master MIND -SIG - ArcGIS
Télécharger PDFChapitre II: Partie 2
Système d’Information Géographique (SIG)
Introduction
Conçu au Canada dès les années 1970, (Tomlinson, 1967) afin d’affronter les problèmes liés à la compréhension et à la conduite du développement du territoire, de l’eau et des ressources humaines.
La décennie 1980-1990 a été marquée par la montée en puissance des systèmes d’information géographique (SIG).
Développement technologique :
- Numérisation de l’IG en vue de la traiter automatiquement
- Spécialisation des capteurs embarqués
- Sophistication des outils de traitement d’images
- Propagation de leur utilisation dans le monde entier
Différents termes pour décrire les SI enrichies de références spatiales :
- SIRS (Système d’Information à Référence Spatiale)
- SIT (Système d’Information du Territoire) ou Automated Mapping and Facilities Management (AM/FM)
- Land Information System (LIS)
- Land and Resource Information System (LRIS)
- Geographic Information System (GIS)
Traduite en français à SIG
Définitions
Qu’est ce qu’un Système d’Information (noté SI) ?
Représente l'ensemble des éléments participant à la gestion, au stockage, au traitement, au transport et à la diffusion de l'information au sein d'une organisation.
Le système d'information coordonne les activités de l’entreprise. Il est le véhicule de la communication dans l'organisation.
Un SI est un système de communication permettant de communiquer et de traiter l’information. Ces données qui peuvent être de différentes natures (textuelles, numériques et audiovisuelles), représentent toutes, des phénomènes du monde réel.
Qu’est ce qu’un SIG ?
Est un système informatique permettant, à partir de diverses sources de :
- Rassembler et Organiser
- Gérer, Analyser et Combiner
- Élaborer et présenter
des informations localisées géographiquement, contribuant notamment à la gestion de l'espace.
Le SIG peut intégrer des informations de diverses sources (cartes, terrain, photos, images satellisables …)
Le SIG est capable de gérer, analyser et combiner l’IG (composante sémantique, composante géométrique et composante graphique)
Facilite l’accès à l’IG, sa mise à jour, son traitement
Le SIG est capable d’élaborer et de présenter de l’IG, produire de l’IG (à jour)
Le SIG est un système capable de saisir, stocker, organiser, représenter, interroger et mettre à jour de l’IG.
Un ensemble de données repérées dans l’espace, structuré de façon à pouvoir en extraire des synthèses utiles à la prise de décision
L’ensemble des structures, des méthodes, des outils et des données constitué pour rendre compte de phénomènes localisés dans un espace spécifique et faciliter les décisions à prendre sur cet espace
Le SIG est un système d’aide à la décision
Quelle organisation a recours à un SIG ?
Toute organisation publique ou privée dont les activités intègrent une utilisation de l’IG :
- Domaine militaire
- Aménagement du territoire (urbanisme, environnement, développement économique)
- Gestion de réseaux (énergie, télécom, eau)
- Immobilier (cadastre, géomètres, agences immobilières, logements sociaux)
- Transport (gestion de trafic, gestion de flottes, transports publics)
- Les risques (services d’urgence, observatoires des risques naturels)
- Agriculture (Gestion des sols, gestion forestière)
- Commerce (géo-marketing, production de cartes, GPS)
- Analyse des phénomènes socio-économiques ex. Les épidémies
Les questions auxquelles doit répondre un SIG lors de sa mise en œuvre :
Quel que soit le domaine d’application, le SIG doit répondre à Cinq questions :
- Où : où se situe le domaine d’étude et quelle est son étendue géographique ?
- Quoi : Quels objets peut-on trouver sur l’espace étudié ?
- Comment : comment les objets sont-ils répartis dans l’espace étudié, et quelles sont leurs relations ? C’est l’analyse spatiale
- Quand : quel est l’âge d’un objet ou d’un phénomène ? C’est l’analyse temporelle.
- Et si : que se passerait-il, s’il se produisait tel événement ?
Exemples :
- Comment évolue l’épidémie du COVID-19 en Algérie ?
- Quel est l'état des routes de la commune de BEZ?
- Où implanter des postes de surveillance d'incendie de forêt ?
- Quelles sont les communes concernées par un taux de chômage élevé ?
Composants d’un SIG
Le logiciel
Le logiciel doit être puissant, facile à utiliser et évolutif ;
Principaux composants d’un logiciel SIG :
- Outils pour saisir et manipuler les informations géographiques
- Système de gestion de base de données
- Outils géographiques de requête, analyse et visualisation
- Interface graphique utilisateur pour une utilisation facile.
Les logiciels commerciaux les plus connus :
- ArcGIS (couche : .shp ou GéoDataBase)
- MapInfo (Table : .tab)
- GéoConcept
- Géomédia
- APIC
Les logiciels Open source :
- PostgreSQL /PostGIS
- ArcReader et ArcExplorer
- GRASS GIS
- GMT
- Quantum GIS
Interopérabilité : Rendre les données compatibles malgré des technologies et formats différents
L’OGC : Open Geospatial Consortium : Standards d’échange d’IG
Le Matériel
Le matériel est adapté pour accueillir des logiciels puissants et doit correspondre aux standards informatiques les plus récents.
Les SIG fonctionnent aujourd’hui sur une très large gamme d’ordinateurs :
- Serveurs de données
- Ordinateurs de bureaux connectés en réseau
- Ordinateurs de bureaux utilisés de façon autonome.
Les utilisateurs
Une très grande communauté d’utilisateurs :
- Les experts
- Les utilisateurs avancés
- Les utilisateurs en consultation
Le développement des SIG sur Internet
La démocratisation de l’usage des SIG : La communauté des usagers du SIG s’accroit de jour en jour, de façon importante
Les méthodes
La mise en œuvre et l’exploitation d’un SIG requiert :
- Le respect de certaines règles et procédures propres à chaque organisation.
- Faire appel à une connaissance technique et à divers savoir-faire :
- Compétences en géodésie
- En analyse des données
- Savoir traduire en requêtes informatiques les questions posées au SIG
Les Données
Les données doivent correspondre aux besoins des utilisateurs et doivent être mises à jour régulièrement et être organisées avec rigueur ;
Les données : Composante la plus importante des SIG.
Comment on peut avoir des données géographiques ?
- Acquises auprès de producteurs de données.
- Collectées et Structurées en interne
Synthèse
Les points essentiels abordés :
- L’apparition et la démocratisation des SIG
- Définition d’un SIG : les définitions sont multiples
- Les domaines où le SIG s’intègre et s’avère important sont de plus en plus nombreux :
- Ex. Analyse de phénomènes socio-économiques très divers pour une prise de décisions efficaces
- Un SIG est un système regroupant plusieurs composants qui interagissent entre eux afin d’assurer le bon fonctionnement du système.
Question 1:
Est-ce que le SIG est un logiciel?
Question 2 :
Quel est le principal intérêt de l’utilisation des SIG dans l’Analyse des phénomènes socio-économiques suivants ?
- Analyse du risque routier (accidentologie)
- Analyse de l’évolution des épidémies : ex. COVID-19
- Analyse du risque des feux de forêts
Réponse aux Questions précédentes
Re_Q1: Le logiciel SIG est un composant du SIG
Re_Q2: Un SIG est donc un système utile à la prise de décision qui regroupe
- Une problématique : analyse d’un phénomène intégrant l’IG
- Collecte, organisation et stockage des données relatives à ce phénomène
- Avoir du logiciel (SIG du marché) et du matériel adapté
- Du savoir-faire et des acteurs humains bien formés
Fonctionnalités des SIG : les « 5A »
- Abstraction
- Acquisition
- Archivage
- Analyse
- Affichage
Fonctionnalités des SIG: Abstraction :
Répondre à la question : A quoi va servir les données représentant le territoire ?
Modélisation, du monde réel suivant différents prismes
Prise en compte de certains phénomènes du monde réel jugés importants par rapport à l’objectif visé au détriment d’autres (moins importants)
La construction du schéma conceptuel de données
Exemple d’un schéma conceptuel: le thème routier
Élaborer le schéma conceptuel du thème routier en supposant qu’un tronçon de route peut être un chemin-piste ou tronçon revêtu. Ce dernier peut être un tronçon à une chaussée ou une autoroute.
Fonctionnalités des : Acquisition
Où trouver de l’information?
En cas d’absence de la donnée en format numérique, il faut la créer soi-même.
Utiliser différentes techniques d’acquisition selon le type de l’IG.
Raster : acquisition à partir de : photo aérienne, plan scanné ou carte scannée, une image satellite (télédétection)
Vecteur : les sources sont :
- Soit indirectes (par vectorisation des plans, photos, images satellites préalablement géoréférencées)
- Soit directes (provenant de levées de terrain)
Scanérisation : Conversion des informations analogiques (image) en valeurs numériques (0 et 1) correspondantes, manipulables par ordinateur.
Géoréférencement : Opération qui consiste à attribuer à une image des coordonnées géographiques (connues ou selon des repères géographiques) permettant de la positionner dans un système de référence.
Fonctionnalités des SIG : Archivage
Où et comment stocker les données ?
Utiliser différents espaces de stockage (disque dur, serveur, etc.)
Petits projets : il est envisageable de stocker les informations géographiques comme de simples fichiers
Grand volume de données : il est essentiel d’utiliser une base de données et un SGBD et plus récemment …
Ex: PostgreSQL/ postGIS, oracle spatial, big data: NoSQL (mongoDB, neo4J,etc.)
Fonctionnalités des SIG : Analyse
Comment interroger au mieux le SIG ?
Répondre aux questions que vous vous posez au travers de l’exploitation du SIG et peut se faire de différentes manières
Analyse non spatiale/aspatiale : Résultat sous forme de diagrammes
Analyse spatiale à partir de la sémantique : se fait par requête et par calcul. La cartographie en est souvent le support
Analyse spatiale géométrique : qui se base sur la position de l’objet, sa forme et les relations qui existent éventuellement. La distance entre les objets est une des fonctionnalités simples de l’analyse spatiale.
Exemple 1 : Analyse du crime de vol
Affichage de la répartition géographique des données sur un plan d’une ville, un service de police (décideur) veut analyser le crime de vol, que faut-il faire?
- Commence par positionner sur la carte les adresses des effractions enregistrées, chaque point de vol est décrit par toutes les informations complémentaires (adresse, heure du vol, type d’effraction, etc.)
- Restituer le résultat sous forme de carte :
- Une carte avec les points de vols
- Une carte plus détaillée en affichant les incidents avec différents symboles pour représenter l’heure du jour, la méthode d’effraction utilisée ou les types d’objets de valeur ayant été volés.
Exemple 2 : Analyse du crime de vol
Par interrogation de la BDG effectuer une requête ou une sélection
Requêtes attributaires ou spatiales: Le service de police de l’exemple précédent effectue la requête suivante : obtenir une table de crimes correspondant à une catégorie donnée.
Exemple 3 : Analyse du crime de vol
Requêtes spatiales en délimitant la zone concernée. Consulter les crimes dans cette zone en vue de trouver des liens entre eux.
Fonctionnalités des SIG: Affichage
Comment exploiter les données afin de permettre à l’utilisateur d’appréhender des phénomènes spatiaux ?
Les résultats d’analyse sont restitués sous différentes formes :
IG: Représentation cartographique respectant les règles de la cartographie (sur ordinateur, sur papier, etc.)
Le résultat sous forme de carte géographique est jugé plus perceptible lors de la prise de décision!!
Synthèse
Les points essentiels abordés :
- Les principales fonctionnalités d’un SIG : les 5 A
- Les données constituent le noyau des SIGs
- Analyse des données et restitution des résultats d’analyse :
- Reporting (rapport, diagrammes)
- Visualisation cartographique
Exemple d’analyse de phénomène via les SIG en vue d’une prise de décision
Londres 1854 : analyse de l’épidémie de choléra à Soho
Résultat: la contamination de l’eau potable à l’origine de l’épidémie :
Comment ?
Dr John Snow trace l’emplacement des pompes et l’habitat des victimes dans le quadrilatère touché et qui compte une douzaine de pompes
La pompe contaminée est repérée
Conclusions
Concepts fondamentaux des SIG:
- SI, SIG, composants et fonctionnalités
- Les données constituent le noyau des SIGs
- Analyse des données et restitution des résultats d’analyse pour la prise de décisions :
- Reporting (rapport, diagrammes)
- Visualisation cartographique
FAQ
Q1: Quelles sont les sources de données les plus utilisées?
Q2: Comment procéder pour collecter des données vectorielles (fonctionnalité d’Acquisition de données)?
Q3: Quel est le principal intérêt de l’utilisation des SIG dans l’Analyse des phénomènes socio-économiques suivants ?
- Analyse du risque routier (accidentologie)
- Analyse de l’évolution des épidémies : ex. COVID-19
- Analyse du risque des feux de forêts