Systèmes d'information géographique

Qu'est-ce que signifie "SIG" ?

Ces trois lettres sont en fait l'abréviation de "Système d'Informations Géographiques".

Parmi les SIG, nous pouvons identifier des fournisseurs de données tels que OpenStreetMap, Géoportail, Google Maps ou encore Google Earth. De nombreuses applications peuvent se baser sur ces fournisseurs de données; Openscales et Openlayers en sont des exemples parfaits. Il existe également de nombreux systèmes de stockage et des services autour de ces données, comme Pachube, PostGIS ou encore GPX/KML.

Systèmes d'Informations Géographiques :

Les buts des SIG sont d'acquérir, d'organiser, de gérer, de traiter, de représenter et de restituer des données géographiques.

Ces systèmes présentent des informations dans une représentation plus ou moins réaliste d'un environnement spatial, tous basés sur des primitives géographiques telles que les points, les vecteurs, les polygones... Mais il est également possible de retrouver des informations que l'on dit "attributaires" : ce sont les routes, les forêts, les bâtiments... présents dans l'environnement représenté. D'autres informations dites "contextuelles" sont également présentes : il peut s'agir du nombre d'habitants, de la superficie...

Voici un exemple de représentation d'environnement :



Cette image provient d'OpenStreetMap. Nous pouvons voir les primitives géographiques comme des rectangles pour les bâtiments. Il y a également des informations attributives telles que la présence des parkings...

Les fournisseurs de données :

- OpenStreetMap :

C'est un projet qui a pour but de présenter des cartes du monde entier sous licence libre. Ce qui signifie que toute personne ayant besoin de sources de données d'informations géographique pour une réutilisation personnelle ou commerciale peut s'appuyer sur les données fournies par OpenStreetMap.

Le projet fut lancé en juillet 2004 par Steve Coast au University College de Londres. OpenStreetMap repose sur un système de création et de modification des données par les utilisateurs. Pour ce faire, il suffit de se créer un compte gratuitement sur openstreetmap.fr. Il existe de nombreux tutoriels permettant aux nouveaux utilisateurs d'apprendre comment rajouter des données manuellement ou grâce à leur GPS sur les cartes existantes mais souvent incomplètes et parfois même erronées.

Un site tel qu'OpenStreetMap fournit une aide précieuse. Par exemple, lorsqu'il y a eu le tremblement de terre en Haïti, les cartes ont été mises à jours par des utilisateurs ayant eu la possibilité d'être sur places. Ces nouvelles cartes indiquaient avec précision les emplacements des camps de réfugiés et ont été d'une grande aide aux secouristes.

- Géo Portail :

Le Géo Portail fourni l'accès aux cartes de France (uniquement) en 2D mais également en 3D. C'est un projet gouvernemental ("e-gouvernement") qui a pour but de fournir aux utilisateurs une carte qui doit être la plus exacte possible. Ainsi, les données qui alimentent ces cartes ne sont fournies que par des organismes publiques tels que l'IGN (Institut Géographique National).

Ces données peuvent être réutilisées pour le développement d'applications :
 * Web : En JavaScript Ou en Flash.
 * Mobile : Pour du développement Android ou iOS.

Il y a pour cela de nombreux moyens de trouver de l'aide sur le site du Géoportail tels que des exemples d'utilisations, des forums, ou des sujets d'aide.

Ce site fourni également de nombreuses informations sur le territoire Français :



- Google Maps :

Google Maps fourni des cartes du monde entier, mais d'une qualité inégale. En effet, Google rempli en priorité les zones du monde qui sont susceptibles d'être les plus consultées par ses utilisateurs telles que les grandes villes ou les pays développés. Il existe donc encore de nombreux "flou" dans cette application, cependant elle reste une des plus utilisées sur le Web. Les données fournies par Google Maps sont soumis aux conditions d'utilisations de Google, et sont spécifiées à usage personnel et non commercial. Le site est alimenté par les données fournies par des sociétés telles que TeleAtlas ou DigitalGlobe.

Il existe de nombreuses APi autour de Google Maps :


 * Web : Maps JavaScript, Maps API for Flash...
 * Mobiles.

Google Maps propose également de nombreux "plus" :

Il y a la possibilités de créer des cartes personnalisées et de les partager, le site est modifiable par la communauté, propose des itinéraires, le trafic en temps réel et dispose également d'un mode "Street View" qui permet de visualiser une rue. Il faut cependant noter que cette dernière fonctionnalité n'est pas présente dans tous les pays.

Bonus : Taper "Rugdevein 44, Bergen, Norge" dans Google Maps, passer en mode Street View et observer la rue !

- Google Earth :

Google Earth est également fourni par Google et donc soumis aux conditions d'utilisation de ce dernier. Cette application nous permet de visualiser la planète en 3D. Google Earth est une application qui utilise "SketchUp". Pour pouvoir s'en servir il est nécessaire d'installer un plug-in et de pouvoir faire tourner du JavaScript et du Flash sur son ordinateur.

Comme les autres fournisseurs de données, il est possible de trouver facilement des guides du développeur ou une communauté prête à répondre aux questions... Afin de permettre de développement personnel d'API.

Nous pouvons trouver de nombreuses fonctionnalités sur ce site comme :


 * Des plans d'enseignements : Il y a des cours tout fait qui sont proposés aux professeurs des écoles sur des thèmes de géographie et parfois même d'histoire qui incluent des manipulations de Google Earth.
 * Une vue de la Lune.
 * Une vue des océans.
 * Des vues des bâtiments en 3D.
 * Des images historiques...

Réutilisation des données :

- Openscales :

Qu’est ce que c’est ?

OpenScales est un framework cartographique open-source, actuellement disponible en version 2.0, permettant notamment d'utiliser les formats cartographiques usuels:
 * WMS (Web Map Service): Permet de produire des cartes de données géoréférencées à partir de différents serveurs de données. Cela permet de mettre en place un réseau de serveurs cartographiques à partir desquels des clients peuvent construire des cartes interactives. Le WMS est décrit dans des spécifications maintenues par l'Open Geospatial Consortium.
 * WFS (Web Feature Service): Protocole décrit dans des spécifications maintenues par l'Open Geospatial Consortium. Le service WFS permet, au moyen d'une URL formatée, d'interroger des serveurs cartographiques afin de manipuler des objets géographiques (lignes, points, polygones...).

Il est écrit en Action Script 3, et dispose également d'une couche de plus haut-niveau basée sur Flex pour l'instanciation en Map XML. Une couche de sécurité est prévue pour l’authentification à un service. Ce qui permet d’utiliser les données de l’IGN à travers l’API Géoportail. OpenScales est multiplate-formes: En plus des ordinateurs, ce framework peut être utilisé sur mobile grâce à Adobe Air.

OpenScales est développé à grande majorité par des français, dans la région lyonnaise, le tout étant chapeauté par la société Atos.

Exemples d'utilisations

D'un point de vue de son utilisation actuelle, on peut par exemple observer que l'Elysée l'a utilisé pour référencer les différents déplacements du Président de la République dans l'hexagone comme sur l'image ci-dessous.



Ensuite, l'application Cyclomedia combine des données aériennes et panoramiques pour permettre à l'utilisateur d’obtenir des informations sur la hauteur des bâtiments par exemple



Enfin, OpenScales permet de superposer différentes couches, ou alors de diviser une carte en plusieurs zones, et de rattacher diverses informations à ces couches/zones. Sur l'image suivante, on peut observer des données démographiques (population, chef-lieu, superficie) de divers départements ou régions.



- Openlayers :

Qu’est ce que c’est ?

Il s'agit d'une bibliothèque de fonctions JavaScript qui permet la mise en place d'applications web cartographiques fluides. Il peut être utilisé avec beaucoup de fournisseurs de données tels que : OpenStreetMap, Google Maps ...

Pourquoi l’utiliser ?

+ Personnalisable / Rapide

+ Facile d’utilisation

Voici un exemple d'utilisation :

Locate me!  Track my position



Stockage et services de données :

- Pachube :

Qu’est ce que c’est ?

Pachube est un Web Service d’échanges de données libres en temps-réel. En effet, il permet à une machine connectée à Internet, au travers d'une API (Advanced Programming Interface), de fournir ses propres données (valeurs de capteurs, flux réseaux), mais également recevoir et utiliser celles de la communauté. Ces données, également nommées "feeds", sont transmises dans un format compatible (JSON, XML ou CSV). De plus, il existe par exemple de nombreux programmes Arduino compatibles et la documentation de l’API permet néanmoins à n’importe quel programmeur de créer un programme sur la plateforme de son choix.

Pourquoi l'utiliser ?

L’intérêt de Pachube est de pouvoir:
 * Créer des applications qui rendent nos données utiles
 * Permettre de collaborer et résoudre les problèmes
 * Monitorer et comprendre le monde qui nous entoure

Qui l'utilise ?

La majorité des utilisateurs actuels sont:
 * Les citoyens préoccupés par le niveau des radiations ou la baisse des températures
 * Les consommateurs d’énergie pour gérer leurs coûts
 * Les agriculteurs pour optimiser leurs récoltes en anticipant les changements climatiques

Environ 100 pays utilisent Pachube pour un total de plusieurs millions échanges de données par jour comme illustrés sur l'image ci-dessous



Comment ça marche ?

Pour utiliser Pachube, il faut commencer par créer un compte. Ensuite, à partir de l'identifiant fourni par Pachube, il suffit de configurer l'appareil afin de rendre accessibles ses données, qui seront échangées au travers de l'API. Bien qu'il existe une formule gratuite permettant d'utiliser Pachube, une gamme de forfaits/options permettent d'échanger entre 5 et 250 feeds, de disposer d’un archivage allant de 1 mois à une durée indéterminée, et la possibilité ou non de créer des feeds privés.

- PostGIS :

Qu’est ce que c’est ?

PostGIS est un plugin qui active la manipulation d'informations de géométrie 2D (points, lignes, polygones) par le SGBD PostgreSQL. Il est reconnu grâce à sa conformité à l’OGC ( Open Geospatial Consortium ). Ce qui fait de lui un des plugins les plus utilisés. De plus, il s'agit d'un logiciel libre.

Comment l’utiliser ?

PostGIS est accessible grâce à des logiciels externes comme :
 * GRASS GIS (GPL)
 * OpenJUMP (GPL)
 * Quantum GIS (GPL)

Ou grâce à des librairies pour intégrer au sein des applications :
 * PHP – MapServer (BSD) (+ génération SVG)
 * Java – Geotools (LGPL)

Exemple d’utilisation

Données en entrée sous forme de fonctions PostgreSQL :

Ex : INSERT INTO buildings VALUES ( 4,'E.D.F', GeometryFromText( 'POLYGON((63 90,82 90,82 117,63 113.15,63 90))', -1 ) );

Données en sortie :



Conclusion : 

Les Systèmes d'Informations Géographiques sont un domaine vaste. Ils existent de nombreux fournisseurs de données qui permettent ainsi de trouver beaucoup d'informations de nature différente sur chacun d'entre eux. Ils rendent ainsi possible le développement de nombreux sites et applications qui utilisent ces données.

Les Systèmes d'Informations Géographiques pourraient par exemple servir lors de projets développés à Polytech tels que ECOM pour :
 * Inclure des cartes des prix de livraisons en fonction de la zone géographique
 * Marquer sur une carte les points de relais ou magasins proches.

GARCIA Flavien, MICHEL Thibaud, MOIROUX Aurélie.