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1 Chapitre I Introduction aux systèmes d’information géographique. I.1. Introdu

1 Chapitre I Introduction aux systèmes d’information géographique. I.1. Introduction. Un Système d’Information Géographique (S.I.G) est un 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 (Figure I.1). Figure I.1 : Informatisation des données géo référencées à l’aide du SIG. Les S.I.G se placent au croisement de quatre disciplines auxquelles ils empruntent une partie de leurs histoires, de leurs principes et de leurs technologies (Figure 2). Figure I.2 : Les disciplines contribuant au S.I.G. 2 La connaissance de plusieurs concepts est nécessaire : Les systèmes de référence et les systèmes de projection, l’analyse des données, les processus de modélisation, le traitement statistique et le traitement graphique. I.2. La structure de l'information géographique. L’information spatiale dans un S.I.G est sous forme de couches superposables reliées à des données alphanumériques structurées dans une base de données (Figure I.3). Figure I.3 : La structure de l'information spatiale dans un S.I.G. I.3. Les modes de représentation de l’information géographique dans un S.I.G. Il existe deux modes de représentation de l'information géographique dans un S.I.G:  le mode maillé ou Raster en anglais  le mode vectoriel (ou vecteur). 3 Ces deux modes synthétisées en images de la manière suivante (Figure I.4) : Figure I.4: Les modes de représentation de l’information géographique dans un S.I.G. I.4.Les données de base. I.4.1. Les données Raster. La réalité est décomposée en une grille régulière et rectangulaire, organisée en lignes et en colonnes, chaque maille de cette grille ayant une intensité de gris ou une couleur. La juxtaposition des points recrée l'apparence visuelle du plan et de chaque information. Une forêt sera "représentée" par un ensemble de points d'intensité identique (Figure I.5). Figure I.5: Décomposition d’une zone d’étude selon une grille. Les données raster sont sous forme d’une matrice de pixels (pictures elements) découpant régulièrement l’espace et dont la valeur est représentative de l’information à mesurer sur le 4 terrain. Une image raster peut être un plan scanné, une photographie aérienne ou une image satellitaire (Figure I.6). Figure I.6: Exemples de données raster: Photographie aérienne, image satellitaire, plan scanné. I.4.2.Les données vectorielles. Les limites des objets spatiaux sont décrites à travers leurs constituants élémentaires, à savoir les points, les arcs, et les arcs des polygones. Chaque objet spatial est doté d'un identifiant qui permet de le relier à une table attributaire (Figure I.7). Par exemple : une table MapInfo, une table MS-Access, ou une table Oracle. 5 Figure I.7: Lien entre les données graphiques et les données alphanumériques dans un S.I.G.  Les points : définissent des localisations d'éléments séparés pour des phénomènes géographiques trop petits pour être représentés par des lignes ou des surfaces qui n'ont pas de surface réelle comme les points cotés.  Les lignes : représentent les formes des objets géographiques trop étroits pour être décrits par des surfaces (ex: rue ou rivières) ou des objets linéaires qui ont une longueur mais pas de surface comme les courbes de niveau.  Les polygones : représentent la forme et la localisation d'objets homogènes comme des pays, des parcelles, ou des types de sols. (Figure I.8) Figure I.8 : Exemples de données vectorielles. I.5. Les domaines d'application des S.I.G. Les domaines d'application des SIG sont aussi nombreux que variés. • Tourisme : gestion des infrastructures, itinéraires touristiques. 6 • Marketing : localisation des clients, analyse d’un site sur le plan commercial. • Planification urbaine : cadastre, POS, voirie, réseaux assainissement. • Protection civile : gestion et prévention des catastrophes. • Transport : planification des transports urbains, optimisation d'itinéraires • Hydrologie : état des eaux superficielles, réseau d’observations sur les eaux de charriage. • Forêt : cartographie pour aménagement, gestion des coupes et sylviculture. • Géologie : prospection minière. • Biologie : études du déplacement des populations animales. • Télecoms : implantation d'antennes pour les téléphones mobiles. I.6. L’intérêt des S.I.G. L’un des principaux intérêts des S.I.G est de pouvoir croiser les informations entre elles et d'en tirer une plus-value. Les S.I.G permettent de : • stocker les informations de façon claire et définitive • gérer une multiplicité d'informations attributaires sur des objets. • comprendre les phénomènes, prévoir les risques par le biais de simulations. • établir des cartographies rapides • localiser dans l'espace et dans le temps • réagir rapidement après des événements ayant un impact sur le territoire • calculer des coûts ou des bénéfices • associer un plus grand nombre de partenaires aux choix d'aménagement • fournir des itinéraires et des plans adaptés I.7. Quelques exemples de questions auxquelles un S.I.G peut répondre. • Quel est l'état des routes sur une commune ? • Qu'est-ce qui a changé depuis 2010 ? • Quelles sont les parcelles concernées par une inondation éventuelle ? • Quelles sont les zones sensibles en cas de glissement de terrain ? • Quel est le chemin le plus rapide pour aller de la caserne des pompiers à l'incendie ? • Que se passe-t-il si une substance toxique se déverse à tel endroit ? • Où implanter des postes de surveillance d'incendie de forêt ? • Où se trouve les zones favorables à la culture du blé ? • Comment évolue la déforestation en Algérie ? • Quelle est l’avancée du sable venant du Sahara. 7 I.8. Les possibilités offertes par les S.I.G. Les S.I.G permettent de : • disposer les objets dans un système de référence géoréférencé, • convertir les objets graphiques d'un système à un autre • faciliter la superposition de cartes de sources différentes • extraire tous les objets géographiques situés à une distance donnée d'une route • fusionner des objets ayant une caractéristique commune (par exemple : toutes les maisons raccordées à un réseau d'eau potable) • déterminer l'itinéraire le plus court pour se rendre à un endroit précis • définir des zones en combinant plusieurs critères (par exemple : définir les zones inondables en fonction de la nature du sol, du relief, de la proximité d'une rivière) I.9. Conclusion. Les S.I.G sont des outils d'aide à la décision et de prospective, très utiles dans une stratégie d'aménagement de l'espace. Une des finalités des S.I.G est de produire des cartes et des analyses, afin d'élaborer un diagnostic, aider à la décision et servir d'appui aux débats. 8 Chapitre II Les bases de données. II.1. Introduction. La bonne compréhension des bases de données est absolument nécessaire pour la maitrise des systèmes d’information géographique dont la puissance de traitement de l’information et la finesse des analyses découlent principalement des systèmes de gestion de bases de données qui y sont intégrés. II.2. Qu'est-ce qu'une base de données ? Une base de données (son abréviation est BD, en anglais DB, database) est une organisation particulière d'une masse d'informations ou d'observations. C’est une entité dans laquelle il est possible de stocker des données de façon structurée et avec le moins de redondance (répétition) possible. Son but est donc de simplifier l'accès aux données et d'économiser l'espace occupé par les fichiers informatiques en réduisant la redondance d'informations Les données doivent pouvoir être utilisées par des programmes, par des utilisateurs différents. Ainsi, la notion de base de données est généralement couplée à celle de réseau, afin de pouvoir mettre en commun ces informations, d'où le nom de base. On parle généralement de système d'information pour désigner toute la structure regroupant les moyens mis en place pour pouvoir partager des données selon une architecture clients- serveur ou trois-tiers (Figure II.1). Figure II.1 : Architecture clients - serveur - Architecture trois tiers. Le bon fonctionnement d'une base de données dépend avant tout de son organisation et c'est là où réside la principale difficulté. Il faut commencer par réfléchir à la structure de l'information avant de faire quoi que ce soit. Immédiatement après, il faudra bien cibler les 9 besoins de l'utilisateur. Le choix du logiciel (MS-Access, Oracle, …) ne vient qu'après et dépendra de la complexité et du volume des données. II.3. Les « modèles » des SIG Comment décrire les objets localisés sous forme numérique ? Il y a la géométrie Il y a la sémantique Et il y a le modèle, c’est-à-dire l’analyse de la « réalité » et sa schématisation pour rendre utilisable l’ensemble de ces données. Il existe deux types de modèle : Le modèle métrique ou spaghetti Le modèle topologique. II.3.1. Le modèle métrique (spaghetti) Soit chaque segment est décrit indépendamment l’un de l’autre (cf. fig. 1.15) : le segment S1 a pour sommets A et B qui sont décrits par deux coordonnées chacun, le segment S2 a pour sommets B’ et C, …. Figure II.2 1ère interprétation de la « réalité » Soit les objets sont décrits par polygones (cf. fig. 1.16) : le polygone P1 est constitué de quatre sommets A, B, C et D qui sont décrits par deux coordonnées chacun. Le polygone P3 est aussi constitué de quatre sommets mais dont deux (C’ et D’) se superposent avec les sommets C et D du uploads/Geographie/ polycopie-cours-sig-m1.pdf