Ce document intitulé "Système d’Information Géographique" est destiné aux étudiants de Master MIND (Mathématique et Infomatique Décisionnelle). Il s'agit d'un support de travaux pratiques utilisant le logiciel SIG ArcGIS Desktop 10.2.
Il couvre les notions suivantes:
- Introduction aux composants d'ArcGIS Desktop 10.2 et leurs principales fonctionnalités.
- Étapes de mise en œuvre d’une carte thématique.
- Installation et configuration requise pour ArcGIS 10.2.
- Description et utilisation de l'application ArcCatalog pour la gestion des données SIG.
Exercices TP Système d'Information Géographique -SIG - ArcGIS
Télécharger PDFSystème d’Information Géographique
Support de travaux pratiques
Logiciel SIG : ArcGIS Desktop 10.2
Master : MIND (Mathématique et Infomatique Décisionnelle)
SIG
Réalisé par :
Dr. Khalissa DERBAL EPS AMIEUR
Laboratoire des Systèmes Informatique(LSI)
Équipe’Ingénierie des Systèmes d’Information(ISI)
TP2 : Étapes de mise en œuvre d’une carte thématique
Ce support de travaux pratiques vient compléter le cours des SIG, il représente à la fois une mise en pratique des connaissances théoriques sur les SIG en utilisant l’un des logiciels commerciaux les plus connus au monde : ArcGIS.
L’objectif visé de ce support est d’initier l’étudiant à l’utilisation d’un logiciel SIG, lui permettant, grâce à ses diverses fonctionnalités de :
- Acquérir, Créer, Organiser, Stocker, manipuler et Analyser de l’Information Gégraphique (IG).
Le logiciel que nous avons choisi : ArcGIS d’ESRI, est l’un des outils SIG propriétaires les plus utilisés à l’échelle mondiale. Nous utilisons ArcGIS desktop 10.2 avec ces trois applications (ArcCatalog, ArcMap, ArcToolbox) qui interagissent entre elles.
ESRI (pour Environmental systems research institute) est le développeur de ce logiciel depuis 1969. Le siège de la société est basé aux États-Unis, à Redlands, en Californie. Cependant une filiale de l’entreprise destinée aux francophones est basée en France : ESRIFrance.
Ce produit ne cesse de se développer afin de satisfaire les besoins des utilisateurs qui sont pour la plupart, des grandes entreprises avec divers domaines d’applications. Cependant, il faut souligner que de nombreux outils SIG libres sont apparus et qui ont fait leurs preuves : QGIS, PostgreSQL avec la composante PostGIS, etc.
La maîtrise de l’un ou l’autre de ces outils, implique le développement de compétences permettant de travailler avec n’importe quel autre outil ; en prenant en considération les particularités du logiciel utilisé.
TP2 : Étapes de mise en œuvre d’une carte thématique
TP N°=1 : Découverte des composants de l’outil SIG ArcGIS Desktop 10.2
Objectif : découvrir les différents composants d’ArcGIS 10.2 et découvrir leurs principales fonctionnalités.
Le jeu de données vectoriel que nous utilisons est à télécharger à partir de : http://qgis.org/downloads/data/qgis_sample_data.zip
1. Installation du logiciel
L’outil SIG ArcGis 10.2, requiert une configuration minimale pour être installé et exploité sur un poste de travail. En se basant sur des indications rapportées auprès des différents utilisateurs de cet outil. Nous avons donc établi le tableau indicateur suivant (tableau 1):
| Vitesse de processeur | 2,2 GHz au minimum ; processeur HyperThreading (HHT) ou multicœurs recommandé |
|---|---|
| Processeur | Processeurs Intel Pentium 4, Intel Core Duo ou Xeon |
| Mémoire/Mémoire vive | 2 Go minimum |
| Propriétés d’affichage | Profondeur de couleurs 24 bits |
| Résolution de l'écran | 1 024 x 768 minimum recommandée à une taille normale (96 ppp) |
| Espace d'échange | Déterminé par le système d'exploitation, 500 Mo minimum. |
| Espace disque | 970 Mo |
| Carte vidéo/graphique | 256 Mo de mémoire vive recommandé. Les jeux de puces NVIDIA, ATI et Intel sont pris en charge. |
| Accélérateur graphique | 24 bits |
2. Qu’est ce que ArcGIS ?
ArcGIS desktop est un outil-SIG propriétaire, développé par la société Américaine Environmental Systems Research Institute (ESRI1), leader mondial des SIG. Cet outil permet de gérer, visualiser, cartographier, interroger et analyser toutes les données disposant d’une composante spatiale.
Il se décline en trois licences aux fonctionnalités croissantes : ArcView, ArcEditor et ArcInfo. Cette dernière (ArcInfo) est la version complète de ArcGIS Desktop.
ArcInfo possède toutes les fonctionnalités et outils de ArcView et ArcEditor, et dispose d'outils très avancés dans le traitement et la conversion des données.
ArcGIG Desktop comprend une suite d’applications intégrées : ArcMap, ArcCatalog et ArcToolbox qui permettent de réaliser toutes les tâches SIG, de la plus simple à la plus avancée (cartographie, gestion des données, analyse spatiale, mise à jour des données, géo-traitement, etc.).
La figure 1, présente les icones des composants d’ArcGis desktop qui référencient les différentes applications après l’installation du logiciel.
ArcMap ArcCatalog ArcToolBox
Figure 1 : Icônes représentant les applications intégrées dans l’outil SIG ArcGIS
TP2 : Étapes de mise en œuvre d’une carte thématique TP1/Partie1/ Exploration d’ArcCatalog
1. Description
L’application ArcCatalog facilite l’organisation et la gestion de toutes les données SIG. Elle comprend :
- des outils de navigation et de recherche des informations géographiques et de visualisation rapide de tout jeu de données
- des outils de définition de la structure des couches de données géographiques et de manipulation de ces données :
- la création et gestion de données géographique, telle que la structure de géodatabase, un concept propre à ArcGIS que nous découvrirons ultérieurement.
- Gestion des métadonnées normalisées
- Documentation de votre contenu,etc
2. L’interface principale d’ArcCatalog
Une fois lancée à partir de son icône sur votre bureau de démarrage ou à partir de la liste des applications, ArcCatalog démarre tel qu’illustré par la figure 2.
Son interface principale comprend, en plus de la Barre de menu et la barre d’outils, l’arborescence d’ArcCatalog, la fenêtre de prévisualisation et la fenêtre de recherche de :
- L’arborescence d’ArcCatalog, une fenêtre d’exploration de vos données géographiques qui vous permet de naviguer, copier, coller, déplacer, renommer,…vos données.
- La fenêtre de prévisualisation de vos données géographiques, composée à son tour de 3 onglets : « contenu/Content, Aperçu/Preview et Description/ Metadata
Figure 2 : Interface d’ArcCatalog.
2.1. Arborescence du catalogue
Il s’agit de la zone de navigation qui permet l’accès aux données à travers la « connexion » aux répertoires de données (dossiers) situés sur votre poste ou sur un poste distant (un serveur). Vous pouvez également supprimer cette connexion avec l’option déconnexion.
- Connexion à un dossier sur un de vos lecteurs disque
- Déconnexion : supprime la connexion au dossier sélectionné : Click droit🡪 déconnexion ou dans la barre d’outils standard via cette icone
- Connexion à un serveur de bases de données (PostGres, Oracle, SQL server,…)
Remarque : les fichiers Excel, Dbase et Access sont directement gérés par ArcCatalog
- Connexion à des serveurs de données sur Internet
2.2. Fenêtre de prévisualisation
Elle comprend trois onglets :
- Onglet « Contenu/Content » : Donne une information détaillée sur le contenu du répertoire ou le nom et le type de fichier sélectionné dans l’arborescence Catalog, L’affichage se fait de différentes façons : Grandes icônes Liste détail Miniature
- Onglet « Aperçu/Preview » : Permet la visualisation du contenu du fichier sélectionné. Le menu déroulant en bas à gauche de cette fenêtre vous donne le choix entre la représentation géographique du fichier (« Geography ») ou la table de données qui lui y est associée (« Table »).
- Onglet Description/MetaData : On rappelle que les métatdonnées ne sont autres que des données décrivant les données (un concept bien connu dans les SGBDs). Dans le cas de l’IG, ces métatdonnées sont très importantes, elles nous informent sur l’étendu ( zone), la plage d’échelles possibles pour le Zoom, etc. Cependant ces données sont le plus souvent mal ou pas du tout renseignées, notamment pour des données grand public.
2.3. Fenêtre de recherche de données
Dans l’options de recherche, Il faut d'abord indiquer le dossier contenant les données géographiques et les indexer (figure 6) : Barre de menu>>fenêtres>>>rechercher Rechercher
Figure 6 : Rechercher des données géographiques
2.4. Variétés de barres d’outils et personnalisation d’ArcCatalog :
L’affichage des barres d’outils peut être personnalisé, permettant ainsi, d’alléger l’interface d’ArcCtalog à travers barre de menu comme suit : Menu🡪personnaliser/barred’outils
Le tableau 2 présente les barres d’outils les plus utilisées dans ArcCatalog. Il existe d’autres à explorer et auxquels on peut faire appel selon les besoins.
| Barre d’outils standard | contenant entre autres : le lancement d’ArcMap et ArcToolbox |
|---|---|
| Barre d’outils métadonnées | |
| Barre d’outils géographie |
Important : Information (aide/help) apparait automatiquement à chaque fois que la souris est positionnée sur un bouton. Elle permet de renseigner la fonctionnalité visée.
2.5. Définir un système de coordonnées
Tout jeu de données géographiques doit avoir un système de coordonnées. Si la donnée n’en possède pas on lui attribue un système de coordonnées ( géographique ou projeté) selon la région. Dans le cas échéant (non disponibilité de système propre à la région), on lui attribue le système géographique mondiale CS_WGS_1984 ( voir figure 7)
Figure 7 : étapes d’attribution d’un système de coordonnées à un jeu de données
2.6. Types de données manipulées
L’information géographique manipulée dans un SIG est stockée dans différents types de fichiers (.shp,.lyr., dbf,…). Elle peut être également stockée dans une « Géodatabase ». Une brève description de ces types est donnée ci-dessous.
- Une entité : Est un objet géographique décrit par un ensemble d’attributs sémantique, géométrique (point, ligne et polygone) et topologique.
- Classe d’entités : Un ensemble d’entités similaires décrites par un ensemble d’attributs : Attributs identiques, type de géométrie identique, Etendue géographique commun, ID, forme(shape en anglais), Stockés dans une table attributaire. Chaque ligne dans la table (un enregistrement), correspond à une entité
- Jeu de classes d’entités ou couverture/theme : Un ensemble de classes d'entités reliées, de même système de coordonnées. Son intérêt est de permettre d’intégrer spatialement ou thématiquement des classes d'entités reliées. À titre d’exemple, le thème hydrographie est un jeu de classes d'entités pouvant être organisé en un ensemble de classes d'entités : les points hydrologiques (puit), des lignes hydrologiques (rivière) et des polygones hydrologiques (lacs).
- Fichier de forme : C’est un fichier qui stocke les coordonnées géographiques décrivant la forme géométrique (shape) de l’objet : point, ligne et polygone, il peut être lié (joint) à une table de données classique (.dbf par exemple) à condition que ces deux fichiers possèdent un champ commun. À titre d’exemple, la jointure d’un fichier de forme représentant les wilayas d’Algérie et une table de recensement de la population avec un attribut commun code wilaya ou nom wilaya
- Fichier de couche(.lyr) par exemple ne stocke pas les données spatiale ou attributaire ; il stocke uniquement la symbologie et les propriétés d’affichage associées à une classe d’entités ou un jeu de données rasters spécifique.
- Géodatabase : est la structure de données native d'ArcGIS. C’est un ensemble de jeux de données géographiques de différents types ou un magasin physique contenant des informations géographiques, utilisant principalement un système de gestion de bases de données ( Microsoft Access, Oracle, Microsoft SQL Server, postgreSQL, ou un système de fichiers. Les géodatabases varient en taille et en nombre d'utilisateurs ; de petites bases de données mono utilisateur basées sur des fichiers jusqu'aux géodatabases de groupe de travail, de département ou d'entreprise, plus volumineuses, auxquelles ont accès de nombreux utilisateurs. On parle de deux types : Géodatabase personnelle et Géodatabase fichier.
Important : Tous les utilisateurs de SIG travaillent avec trois types de jeu de données fondamentaux : Classes d'entités et jeu de classes d’entités (qui ressemble à un dossier rempli de fichiers de formes Esri), Tables attributaires (fichiers dBASE, tables Microsoft Access, feuilles de calcul Excel, SGBD, etc.)
2.7. Création de nouvelles données
La création de différents types de données (celles précédemment définies)peut se faire à partir de : menu fichier🡪nouveau ou Menu contextuel : click droit🡪nouveau ( voir figure 9)
Figure 9 : création de nouvelles données
- a. Création de données spatiales
- Géodatabase personnelle : crée un fichier *.mdb
- Géodatabase fichier : crée un répertoire contenant plusieurs fichiers.
- Fichier de formes : crée 3 fichiers *.shp, *.shx, *.dbf
- b. Couche ou groupe de couches et de données tabulaires : Une fois le nouvel objet créé il faut définir ses Propriétés à partir de son menu contextuel (voir figure 10).
Figure 10 : création de couche groupe de couches et de données tabulaires
Activité d’apprentissage 1 :
A la fin de cette activité vous devez être capable d’exécuter les principales fonctionnalités d’ArcCatalog : Organiser et manipuler les données en les consultant, mettre à jour leurs métadata, les manipuler, etc.
- 1. Se connecter à un dossier ou répertoire :
- Créer un répertoire sur votre disque local et nommer-le Dataset_TP1_SIG
- Stocker dans ce répertoire le jeu de données géographiques de test que vous allez téléchargé à partir du lien : http://qgis.org/downloads/data/qgis_sample_data.zip
- Lancer ArcCtalog et connecter-vous au dossier précédemment crée de deux manières différentes.
- Explorer les données du dossier crée à travers la fenêtre de prévisualisation
- On propose d’explorer tout particulièrement le sous-répertoire shapefiles
- Mettre à jour quelques meta-data en faisant une recherche sur internet
- 2. Manipuler des données géographiques
- Changer le nom d’un shapefile dans Arc catalog et observer les changements dans l’explorateur windows. Que constatez-vous ?
- Faites l’opération inverse. Que constatez-vous ?
- Rechercher des données dans le dossier crée ; On propose de rechercher, lakes, rivers et regions militaires.
- Dans la table attributaire regions, ajouter un champ que vous appelez description de type texte qui décrit la region en quelques mots. Ce champ doit être renseigné pour chaque region ( de façon automatique. ( vous pouvez renseigner certaine régions de l’Alaska en faisant des recherche sur internet).
- Créer de nouvelles données :
- Géodatabase hydrologie(le theme)et une géodatabase transport
- un shape file population des regions de l’Alaska, ne contenant que le nom de la régions et la population.
- Citez quelques avantages d’utilisation d’une géodatabase
NB. Vous Devez reprendre le contenu de ce tp avant de réaliser cette activité
Consignes pour la rédaction des rapports:
- Le nom du rapport (fichier envoyé) doit inclure le les noms de chacun des binômes
- La question doit être réécrite suivie de la réponse (commandes +screenshots)
Je compte sur votre honnêteté : Le travail rendu doit être le fruit de votre propre effort
FAQ
1. Qu'est-ce qu'ArcGIS Desktop ?
ArcGIS Desktop est un outil-SIG propriétaire, développé par la société Américaine Environmental Systems Research Institute (ESRI), leader mondial des SIG. Cet outil permet de gérer, visualiser, cartographier, interroger et analyser toutes les données disposant d’une composante spatiale.
2. Quelles sont les principales applications d'ArcGIS Desktop ?
ArcGIS Desktop comprend une suite d’applications intégrées : ArcMap, ArcCatalog et ArcToolbox qui permettent de réaliser toutes les tâches SIG, de la plus simple à la plus avancée (cartographie, gestion des données, analyse spatiale, mise à jour des données, géo-traitement, etc.).
3. Qu'est-ce qu'une géodatabase ?
Une géodatabase est la structure de données native d'ArcGIS. C’est un ensemble de jeux de données géographiques de différents types ou un magasin physique contenant des informations géographiques, utilisant principalement un système de gestion de bases de données ( Microsoft Access, Oracle, Microsoft SQL Server, postgreSQL, ou un système de fichiers.