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Introduction et concepts fondamentaux de SIG

• Un système d'information géographique (SIG) est un système d'information qui permet de créer, d'organiser et de présenter des données alphanumériques spatialement référencées, c'est-à-dire localisées dans l'espace.
• En amont du processus : on retrouve le terrain (télédétection, levé topo, mesure terrain, GNSS), la carte (digitalisation) et la photo aérienne (scannérisation).
• En aval du processus : on retrouve la carte (analytique, communication), les tableaux, la vue 3D et les graphiques.

Les composantes du SIG

• Un système d'information géographique est constitué de cinq composantes majeures : les logiciels, les données, les matériels informatiques, la méthode et les utilisateurs.

Les fonctions d'un SIG (les 5A)

• Les cinq fonctions clés d'un SIG sont : Abstraction, Acquisition, Archivage, Analyse et Affichage de données à caractère spatial.

Applications SIG

• Architecture : utilisé pour la planification spatiale, l'analyse environnementale et la visualisation de projets architecturaux.
• Ingénierie : sert d'outil de prise de décision pour des projets d'ingénierie.
• Gestion des connaissances : utilisé pour les sites web.

Différences et similarités entre SIG et DAO

• Les SIG et les DAO partagent la présentation graphique de cartes.
• Les logiciels de DAO (AutoCAD) sont destinés au dessin et les objets graphiques ne sont pas rattachés à des données descriptives externes, ce qui les rend moins fonctionnels pour la production cartographique.
• DAO ne possède pas les capacités analytiques des SIG.

Capacités analytiques du SIG

• Géotraitement : transformation et traitement des données géographiques pour générer de nouvelles informations.
• Analyse spatiale : étude des relations entre objets ou phénomènes pour révéler d'éventuels processus sous-jacents.
• Analyse multicritère : combinaison de couches de données pour évaluer des critères comme le développement ou la conservation.
• Modélisation et simulation : création de modèles numériques pour simuler des événements ou phénomènes naturels et leurs impacts.

Structure des données en SIG

• Dans un SIG, les différentes informations sont organisées par couches homogènes, rassemblant un même type d'objets.

L'information géographique

• L'information géographique est une information qui a une référence au territoire et qui est localisée par des coordonnées (X,Y/longitude, latitude) et des données littérales (noms de lieu, adresse postale, etc.).

Méthodes de représentation des données SIG

• Vecteur : utilisation de points, lignes et polygones pour représenter des objets géographiques.
• Raster : utilisation d'une grille de pixels pour représenter des phénomènes continus (élévation, température).
• Vecteur : Les données géographiques sont représentées à l'aide de formes géométriques (points, lignes ou polygones).
• Raster : Les données géographiques sont représentées à l'aide de pixels qui prennent différentes valeurs (champ, ferme, oued).

Systèmes de coordonnées

• Les coordonnées géographiques (latitude, longitude) sont définies sur une surface sphérique ou ellipsoïdale et sont exprimées en degrés. Elles servent à repérer un lieu sur la surface terrestre.
• Les coordonnées Lambert (X,Y) sont des coordonnées projetées utilisées en cartographie, basées sur une projection conique conforme, exprimées en mètres.
• Les coordonnées géographiques sont issues des lignes imaginaires que sont les parallèles et les méridiens.
• Les parallèles sont des cercles autour de la Terre, parallèles à l'équateur.
• La latitude d'un point mesure l'angle par rapport à l'équateur et s'exprime en degrés (°), minutes (') et secondes (").
• Les méridiens sont des grands cercles de la sphère dont le plan contient l'axe de rotation.
• La longitude d'un point mesure l'angle par rapport au méridien de Greenwich et s'exprime en degrés (°), minutes (') et secondes (").
• Les coordonnées projetées se définissent sur une surface plane, à deux dimensions, et sont toujours basées sur un système de coordonnées géographiques.

Systèmes de projection

• Pour cartographier la Terre sur une surface plane, on utilise une projection, ce qui permet de mesurer directement sur la carte, mais entraîne toujours des déformations (des angles, surfaces ou distances).
• Une projection cartographique projette systématiquement des emplacements de la surface d'un ellipsoïde vers une surface plane à l'aide d'algorithmes mathématiques.
  • Selon la surface : conique, cylindrique, azimut.
  • Selon la direction : normale, oblique, transverse.
  • Selon la déformation : conforme, équivalent, équidistance.

Introduction et concepts fondamentaux de SIG Web

• Le SIG Web est une forme de SIG qui utilise les technologies web pour accéder, manipuler, analyser et visualiser des données géographiques et spatiales à travers un navigateur internet. il est accessible en ligne, ce qui facilite l'accès et les outils d'analyse.

Caractéristiques clés d'un SIG Web

• Accessibilité : via un navigateur web, sans nécessiter l'installation de logiciels spécifiques.
• Collaboration et partage : partage facile de données et analyses entre différents utilisateurs.
• Mise à jour continue : les utilisateurs ont toujours accès à la version la plus récente, sans nécessiter de mises à jour manuelles.
• Interface utilisateur simplifiée : interfaces utilisateur plus conviviales et intuitives.
• Interactivité et personnalisation : interaction en temps réel avec les données.
• Intégration et extensibilité : facilement intégré à d'autres applications web et systèmes.

Architecture d'un SIG Web

• L'architecture d'un SIG Web repose sur la diffusion des données spatiales via Internet en utilisant les technologies du Web et suit un modèle client-serveur.
• Le client (ex : un navigateur web) envoie une requête pour demander des données cartographiques.
• Le serveur traite la demande et envoie une réponse avec les données demandées.
• Serveur cartographique : interface simple pour les applications cartographiques basées sur le web.

Services Web Cartographiques

• WMS : service de visualisation.
• WCS : service d'accès aux données Raster.
• WFS : service d'accès aux données Vecteur.
• WFS-T : service de modification des données Vecteurs.
• WPS : service de traitement.
• CSW : service de catalogage.

Base de données spatiales

• La base de données est une représentation des objets et des comportements du monde réel dans un système informatique.
• Données centralisées, ensemble de données structurées, organisation des données en tables, typage des données et gestion de la sécurité.

Étapes de Modélisation

• Monde réel : modélisation du monde réel en monde de l'information géographique.
• Modèle conceptuel : modélisation de l'information géographique en données géographique.
• Modèle logique : modélisation des données géographique en données numériques.
• Modèle physique : implémentation du modèle logique dans une base de données.

Modèle de données

• Le modèle de données est réalisé lors de la phase de conception de la base de données.
• Contraintes : clé primaire identifiant unique et obligatoire, clé étrangère faisant le lien entre les tables.
• Organisation logique des données en tables :
  • Colonnes : définition du type de données (texte, numérique, date, géométrie).
  • Lignes : une ligne par entité, nombre illimité de lignes.
• Une table de base de données est structurée, gère de grandes données et permet des relations entre tables.
• Une feuille Excel est plus libre, mais moins organisée et limitée en volume et en relations.

Langage SQL

• Structured Query Language.
• Seul langage permettant d'agir sur les données.
• Créé en 1980, normalisé ISO.
• Langage simple et puissant, logique et non procédural, exécuté ligne à ligne.

LDD Définition des données / LMD Manipulation des données

• CREATE : création de données.
• ALTER : modification d'objet.
• DROP : destruction des données.
• INSERT : ajout de ligne.
• UPDATE : mise à jour de ligne.
• DELETE : suppression de ligne.
• SELECT : consultation des données.
• 95% des requêtes SQL utilisent la commande SELECT. Les clauses de la commande : SELECT FROM WHERE.
  • Point : représenté par ses coordonnées X, Y.
  • Ligne : chemin entre plusieurs points représenté par un tableau de points.
  • Polygon

Fonctions spatiales

• Les fonctions spatiales permettent de traiter les données géométriques en SIG et se divisent en trois types.
  • Récupération : récupérer les propriétés et mesures d'une géométrie.
    • ST_Area : calcule l'aire d'une géométrie.
    • ST_Perimeter : calcule son périmètre.
    • ST_Length : calcule sa longueur.
  • Comparaison : comparer deux géométries selon leurs relations spatiales.
    • ST_Distance : calcule la distance entre deux géométries.
    • ST_Touches : vérifie si deux géométries se touchent.
    • ST_Overlaps : vérifie si deux géométries se chevauchent.
  • Construction : créer de nouvelles géométries à partir d'autres.
    • ST_Union : retourne la fusion de deux géométries.
    • ST_Intersection : retourne la zone commune entre deux géométries.
    • ST_Difference : renvoie la géométrie de la partie A qui n'appartient pas à B.

Thèmes des PPT

• La géomatique au service de la prévention des risques naturels : Cas des inondations.
• Les SIG avancés permettent de cartographier et simuler les zones à risque d'inondation, aidant ainsi à la prévention, la gestion et l'alerte précoce face aux catastrophes.
• L'intégration de l'apprentissage automatique et des SIG permet de prédire les phénomènes environnementaux en analysant des données spatiales et temporelles pour anticiper les évolutions et prendre des décisions éclairées.
• La géomatique 2.0, en combinant le Big Data et le data mining, permet une analyse spatiale avancée en exploitant de grandes quantités de données pour extraire des informations pertinentes et prendre des décisions éclairées.
• Les SIG avancés permettent d'optimiser les réseaux de télécommunications en analysant les données spatiales pour améliorer la couverture, la gestion des infrastructures et la qualité du service.
• Les SIG avancés permettent d'étudier la dynamique du trait de côte et d'élaborer des stratégies de gestion du risque d'érosion côtière en analysant les changements spatiaux et temporels des zones littorales.
• Les SIG avancés exploitent la 3D et les technologies immersives pour une visualisation et une analyse spatiale plus réalistes et interactives.
• Les SIG avancés évolueront vers l'intégration de l'IA, du cloud et du big data pour une analyse spatiale plus précise et automatisée.
• Les SIG avancés permettent de modéliser et d'anticiper l'impact des changements climatiques sur la gestion optimisée des barrages hydroélectriques.
• Les SIG avancés intégrés au BIM améliorent la gestion des infrastructures en reliant données spatiales et modélisation 3D pour une planification optimisée.
• Les SIG avancés basés sur le web et le cloud facilitent l'accès, le partage et l'analyse des données spatiales en temps réel depuis n'importe où.
• Les SIG avancés permettent le développement de plugins QGIS pour automatiser le calcul des indices spectraux et optimiser l'analyse des images satellitaires.
• Les SIG avancés intégrés au machine learning améliorent l'analyse prédictive et l'extraction automatique d'informations à partir des données spatiales.