Les systèmes d’informations géographiquesConcepts et propos théoriques

Université de Lille 1UFR de Géographie et d’Aménagement

Master Aménagement Urbanisme et développement des territoires

Emmanuel BonnetMaître de conférences en géographie

1. Les systèmes d’informations géographiques

A. Qu’est-ce qu’un SIG ?

• Système informatique permettant, à partir de diverses sources, de rassembler et d’organiser, de gérer, d’analyser et de combiner, d’élaborer et de présenter des informations localisées géographiquement, contribuant notamment à la gestion de l’espace

C’est surtout :

• Une problématique (décrire, stocker, comparer, comprendre, communiquer, simuler..) • Du matériel (ordinateurs, périphériques, réseaux…) • Des logiciels (Logiciels SIG du marchés, développements spécialisés) • Des données (génériques, spécifiques) • Du savoir faire

Une problématique... pour répondre à des besoins !

Organiser des connaissances thématiques

Analyser le territoire

Améliorer et simplifier la communication ( partenaires , grand public..)

Donner du sens pluridisciplinaire

Décider

Prévoir, simuler, modéliser

Du matériel

Ordinateurs, périphériques, réseaux, GPS…

Des logiciels

Marché de la géomatique : 300 millions d’euros en France en 2001 + 15% /anD’abord des logiciels de DAO et CAODes bases de données

Couplage dans les SIG

MapinfoArcGisGéoconceptOpen GIS

Des données géométriques localisées

Données vecteurs

Données maillées

Référentiel cartographique homogènes

Du savoir-faire !!

Avoir à l’esprit ces paramètres pour réaliser un SIG

Des connaissances méthodologiques et théoriques sont indispensables

Éviter de devenir un pousse bouton !

B. L’information géographique

Les réponses aux questions suivantes sont indispensables :

Où ?: recherche spatiale d'objets par rapport à leurs caractéristiques,

Quoi ?: recherche de caractéristiques d'objets par rapport à leur positionnement,

Comment ?: recherche de relations qui existent entre différents objets, création d'une nouvelle information par croisement d'informations,

Quand ?: recherche de changements intervenus sur les données,

Et si ?: définir en fonction de certaines hypothèsesl'évolution du terrain, étude d'impact.

C. Les fonctionnalités d’un SIG

Un SIG répond à 5 fonctionnalités (les 5 A)

•Abstraction: modélisation de l'information,

•Acquisition: récupérer l'information existante,alimenter le système en données,

•Archivage: stocker les données de façon à les retrouver et les interroger facilement,

•Analyse: réponses aux requêtes, coeur même du SIG,

•Affichage: restitution graphique.

D. Modéliser les problèmes spatiaux

Construire un SIG revient à modéliser le monde réel :

Modélisation du monde réel

Quelques précisions sur les Quelques précisions sur les projections!projections!

► Les projections sont Les projections sont nécessaires à la nécessaires à la traduction de traduction de phénomènes se phénomènes se déroulant à la déroulant à la surface de la sphère surface de la sphère terrestre vers un terrestre vers un plan.plan.

Les coordonnéesLes coordonnées

CoordonnCoordonnées ées géographiqugéographiqu

eses

Coordonnées Coordonnées UNIVERSELLES UNIVERSELLES

continues continues (longitude, (longitude, latitude)latitude)

Coordonnées Coordonnées planes planes

(projetées)(projetées)

Traduit en Traduit en mètre les mètre les

coordonnées coordonnées géographiques géographiques à partir d’un à partir d’un

point de point de référenceréférence

Aucune représentation Aucune représentation cartographique en plan (2 cartographique en plan (2 dimensions), obtenue à la dimensions), obtenue à la suite d’une projection, ne suite d’une projection, ne peut illustrer fidèlement la peut illustrer fidèlement la

surface terrestre sans altérer surface terrestre sans altérer ces éléments:ces éléments:

Les Les directionsdirections, les , les distancesdistances, les , les surfacessurfaces ou ou

les les formesformes des éléments des éléments géographiques géographiques

Les caractéristiques des Les caractéristiques des projectionsprojections

► La nature des La nature des altérationsaltérations:: projection conformeprojection conforme: :

conserve le rapport conserve le rapport local des angles et des local des angles et des formes, des figures.formes, des figures.

projection projection équivalenteéquivalente: conserve : conserve le rapport de surfacele rapport de surface

projection projection équidistanteéquidistante: : conserve les rapports conserve les rapports de distance le long de de distance le long de certaines lignes choisies certaines lignes choisies

Introduction à Introduction à l’analyse spatialel’analyse spatiale

Principes de l’analyse Principes de l’analyse spatialespatiale

►Analyse qui se base sur la localisation Analyse qui se base sur la localisation des entités les unes par rapport aux des entités les unes par rapport aux autresautres

►« l’analyse spatiale est l’étude « l’analyse spatiale est l’étude formalisée de la configuration et des formalisée de la configuration et des propriétés de l’espace produit et vécu propriétés de l’espace produit et vécu par les sociétés humaines »par les sociétés humaines »

La notion de distance est La notion de distance est fondamentale…fondamentale…

► Mesure l’écart Mesure l’écart spatial entre deux spatial entre deux lieux ou objets, fait lieux ou objets, fait référence à référence à « l’espacement »« l’espacement »

► Plusieurs Plusieurs variantes: variantes: euclidienne, euclidienne, Manhattan, Manhattan, distance-coût, distance-coût, distance-tempsdistance-temps

Quelques relations spatialesQuelques relations spatiales

►Connectivité (nœuds)Connectivité (nœuds)►Adjacence (frontières)Adjacence (frontières)►Proximité (distance, zone tampon)Proximité (distance, zone tampon)► IntersectionIntersection►ContenanceContenance►La position relative (N-S-E-O)La position relative (N-S-E-O)►La différence d’altitudeLa différence d’altitude

Exemples d’adjacence et de Exemples d’adjacence et de proximitéproximité

Objectif : réflexion préalable sur la structure d’ensemble du phénomène démarche systématique et systémique

▪ une description « théorique » « globale » d’un phénomène à partir des concepts clés structurant la (les) thématique(s) dont il relève et les finalités de l’application.

• l’alternative approche hypothético-déductive/ approche empirique…

▪ l’inventaire le plus exhaustif possible de l’ensemble des composantes du risque et de leurs interrelations, structuré selon les échelles d’analyse géographique pertinentes

Moyen: la modélisation hypergraphique(Hypergraph Based Data Structure) de l’école de F. BOUILLÉ

4 concepts fondamentaux: Objets Classes Attributs Liens

Le Modèle Conceptuel de Données

identifier les concepts constitutifs du risque / décliner du niveau le plus global au niveau le plus fin tous les types d’objets et types de liens possibles

Démarche d'élaboration d’un SIG

«  Beaucoup de SIG ont été mis en œuvre dans le cadre de démarches intuitives, notamment pour la conception de la base de données. On accumule des primitives géométriques dans des couches graphiques, on ajoute des attributs, et on enrichit progressivement la base de données avec de nouvelles couches et de nouveaux attributs…jusqu’à la prise deconscience de la mauvaise organisation des données suscitée par la rencontre de problèmes d’utilisation. » (H. Pornon, 1993)

F. Et la cartographie … dans les SIG ?

La cartographie n’est pas la finalité des SIG

Il y a aussi la production de données géographiques

Les outils SIG ne permettent pas une cartographie sémiologiquement correcte

… Exportations… maîtriser la chaîne graphique !

La sémiologie graphiqueLa sémiologie graphique

►Les SIG ne font pas de bonnes cartes !Les SIG ne font pas de bonnes cartes !►C’est à l’utilisateur de concevoir la C’est à l’utilisateur de concevoir la

carte, pas au logiciel !carte, pas au logiciel !►Respecter les règles de la sémiologie Respecter les règles de la sémiologie

graphique (J . Bertin entre autres…)graphique (J . Bertin entre autres…)