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Licence professionnelle Génie Civil et Génie électrotechnique FORMATEC Préparé

Licence professionnelle Génie Civil et Génie électrotechnique FORMATEC Préparé par : Dr. KOKOU K. Azoko Géographe-cartographe, Spécialiste en SIG et télédétection Tél : 90886157 COURS D’INTRODUCTION AUX SYSTEMES D’INFORMATION GEOGRAPHIQUE (SIG) 2 Sommaire Sommaire ................................................................................................................... 2 Objectifs pédagogiques .............................................................................................. 4 Introduction ................................................................................................................. 5 A- CONCEPTS GENERAUX DES SYSTEMES D’INFORMATION GEOGRAPHIQUE ........ 7 I. Définitions ................................................................................................................ 7 1. Cartographie ........................................................................................................... 7 2. Géomatique ............................................................................................................ 7 3. Système d’information géographique (SIG) ............................................................ 8 4. Information géographique ....................................................................................... 8 III. Les fonctionnalités des SIG ................................................................................... 9 IV. Modes d’acquisition des données ......................................................................... 9 V. Les composantes des SIG ................................................................................... 10 1. Données géographiques ou spatiales................................................................... 10 2. Primitives graphiques ........................................................................................... 10 3. Données associées ou descriptives...................................................................... 11  Sa position géographique dans l’espace............................................................ 12  Sa relation spatiale avec les autres objets spatiaux : topologie ......................... 12  Son attribut, c’est à dire ce qu’est l’objet (nature) .............................................. 12 VIII. Notion de couche .............................................................................................. 13 IX- Les domaines d’application ................................................................................. 15 I. La notion d’échelle ................................................................................................. 17 II- La mise en œuvre des SIG ................................................................................... 17 a/ Le matériel ............................................................................................................ 17 b/ Le logiciel .............................................................................................................. 18 c/ Les données ......................................................................................................... 18 d/ Utilisateurs ............................................................................................................ 18 e/ La méthode ........................................................................................................... 18 3 III- La représentation informatique des données géographiques .............................. 18 1. Le mode matriciel ou raster .................................................................................. 19 2. Le mode vectoriel ................................................................................................. 21 3- Les modèles numériques de terrain (la 3D) .......................................................... 22 IV Intérêt et inconvénients des représentations raster et vecteur ............................. 23 1 - Le mode raster .................................................................................................... 23 2 - Le mode vecteur .................................................................................................. 24 3 - Les conversions vecteur-raster ........................................................................... 25 V- Les géodatabases ................................................................................................ 25 VI- Le géoréférencement .......................................................................................... 26 VII-Les systèmes de projections ............................................................................... 28 VIII- Les systèmes de positionnement par satellite ................................................... 29 4 Objectifs pédagogiques Cette unité d’enseignement permet à l’étudiant de ➢ Maîtriser les concepts de base d’un système d’information géographique, ➢ Manipuler et représenter l’information géographique ; 5 Introduction Les systèmes d'information géographique (SIG) regroupent différentes méthodes et techniques informatiques, permettant de modéliser, de saisir sous forme numérique, de stocker, de gérer, de consulter, d'analyser, de représenter des objets ou des collections d'objets géographiques, avec la particularité essentielle de prendre en compte les caractéristiques spatiales de ces objets au même titre que les attributs descriptifs qui y sont attachés. La dénomination « SIG » recouvre une grande variété de réalisations logicielles construites suivant des choix techniques différents, aux fonctionnalités et aux performances très diverses. Les systèmes d’information géographique ont la particularité de faire appel à de nombreux domaines scientifiques et techniques et à de nombreuses méthodes, allant de la géodésie aux systèmes de gestion de bases de données, en passant par le traitement d’images, l’algorithmique géométrique, la modélisation et l’interpolation géométrique, la statistique, la cartographie automatique, l’analyse spatiale, etc. Construire un système d’information géographique sans s’éloigner de la rigueur scientifique est une tâche complexe, aussi bien en termes de définition des concepts, d’organisation fonctionnelle et d’architecture logicielle. La vocation principale d’un Système d’Information Géographique est de rassembler au sein d’un outil unique des données diverses mais localisées dans l’espace géographique, des outils de mise à jour cartographique, des outils d’analyse des données, ainsi qu’il offre la possibilité d’élaborer les synthèses nécessaires à la prise de décision. Ces données sont souvent utilisées dans les opérations de cartographie, essentiellement pour l’actualisation de la base de données cartographique, (qui consiste à produire des cartes mises à jour, à la saisie des différentes données collectées par les équipes sur le terrain). Avec l’essor de l’informatique est apparu le besoin de numériser l’information géographique et d’en confier la gestion à l’ordinateur. Ainsi sont nés les Systèmes d’Information Géographique (SIG), que l’on peut définir de manière simple comme des systèmes informatiques de traitement d’informations localisées. 6 « Un SIG est un système informatique de matériels, de logiciels, et de processus conçus pour permettre la collecte, la gestion, la manipulation, l'analyse, la modélisation et l'affichage de données à référence spatiale afin de résoudre des problèmes complexes d'aménagement et de gestion ». Un SIG est donc un ensemble de données repérées dans l’espace, structurées de façon à pouvoir en extraire commodément des synthèses utiles à la décision Au sens large, le SIG comprend aussi bien à l’ensemble des données géographiques numérisées relatives à une application, que le logiciel qui les manipule. Au sens restreint du terme, le SIG désignera le seul outil informatique (logiciel à fonctionnalité spécifique). C’est un Système informatique capable d’assurer la gestion, la production, l’actualisation et l’archivage des cartes. Les SIG ont bénéficié des progrès réalisés indépendamment dans les deux branches importantes de l’informatique : - D’une part la conception assistée par ordinateur (CAO), dont dérivent le dessin assisté par ordinateur (DAO) et la cartographique assistée par ordinateur, - D’autre part les systèmes de gestion de bases de données (SGBD) A ces deux catégories d’outils correspondent les deux types de données manipulées par un SIG : les données (géo)graphiques, objet que l’on représente, et des données descriptives, porteuses de l’information relative aux premières. 7 A- CONCEPTS GENERAUX DES SYSTEMES D’INFORMATION GEOGRAPHIQUE I. Définitions 1. Cartographie La cartographie est définie comme étant l’ensemble des études et des opérations Scientifiques, artistiques et techniques intervenant à partir des résultats d’observations directes ou de l’exploitation d’une documentation, en vue de l’élaboration de cartes, plans et autres modes d’expression, ainsi que dans leur utilisation. Elle est aussi définie comme une visualisation de l’information. La cartographie comporte plusieurs spécialités : ❖ Géodésie et topographie (Opérations de levés et implantation de points de base) ❖ Photogrammétrie (acquisition de données par les photographies aériennes) ❖ Télédétection (ensemble des connaissances et des techniques utilisées pour déterminer des caractéristiques physiques et biologiques d'objets par des mesures effectuées à distance, sans contact matériel) ❖ Cartographie (gestion, production et visualisation de l’information) ❖ SIG et Gestion de base de Données 2. Géomatique La géomatique regroupe l'ensemble des outils et méthodes permettant d'acquérir, de représenter, d'analyser et d'intégrer des données géographiques. La géomatique se résume à trois activités à savoir :la collecte, le traitement et la diffusion des données géographiques. La géomatique est étroitement liée à l'information géographique. 8 Les SIG font partie de la Technologie Géomatique, qui a pour objet la gestion des données à référence spatiale et qui fait appel aux sciences et aux technologies reliées à leur acquisition, leur stockage, leur traitement et leur diffusion. 3. Système d’information géographique (SIG) Un système d’information géographique est un système informatique de matériels, de logiciels et de processus conçu pour permettre : la collecte, la gestion, la manipulation, l’analyse, la modélisation, l’affichage de données à référence spatiale, afin de résoudre des problèmes complexes d’aménagement et de gestion de l’espace. C’est aussi un ensemble de données repérées dans l’espace, structuré de façon à pouvoir en extraire commodément des synthèses utiles à la décision. 4. Information géographique L’information géographique désigne toute information relative à un point ou à un ensemble de points spatialement référencés à la surface de la Terre. Elle est d’importance capitale pour tous ceux qui ont à gérer un espace ou des objets dispersés dans un espace donné. Ainsi l’information géographique (IG) est une information ayant une référence au territoire, soit sous la forme de coordonnées, de nom de lieu, d’adresse postale ou autre. II. Objectifs des SIG ➢ Définir les bases de la référence spatiale, ➢ Développer et utiliser des outils pour localiser les différents éléments du territoire, existants ou à mettre en place, ➢ Intégrer ou rendre intégrables les données obtenues en fonction des systèmes de référence choisis, ➢ Offrir des données et information de qualité, ➢ Améliorer leur traitement, stockage et diffusion grâce à l’informatique, ➢ Analyser différents scénarios décisionnels à partir des informations obtenues. 9 Pour atteindre ces objectifs, un SIG répond à cinq questions principales : • OÙ ? « (répartition spatiale des objets) » • QUOI ? (Proximité, superposition, que trouve-on à cet endroit ?) • COMMENT ? (Relations qui existent entre les objets = analyse spatiale) • QUAND ? (Analyse temporelle) • SI ? (Scénario d’évolution, simulation, études d’impact) III. Les fonctionnalités des SIG Les cinq principales fonctionnalités d’un SIG sont : l’abstraction, l’acquisition, l’archivage, l’ analyse et l’affichage. 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, cœur même du SIG, Affichage : restitution graphique. IV. Modes d’acquisition des données Dans la pratique, les données géographiques proviennent de sources différentes, ont des modes d’acquisition différents, sont sur des médias différents, on dit qu’elles sont multi sources. Certaines données sont directement mesurées sur le terrain (levés topographiques) ou captées à distance (système de positionnement Global GPS, photos aériennes, images satellitaires), ou saisies à partir de cartes ou de plans existants, ou récoltées par des organismes de production de données et ensuite importées. Il s’agira d’intégrer ces données hétérogènes, car de qualité, de fiabilité, de précision et d’extensions spatiales bien différentes. Les principales méthodes d’acquisition de données : ➢ Numérisation 10 ➢ Balayage électronique (Scannérisation) ➢ Photogrammétrie ➢ uploads/Geographie/cours-sig-formatec-2019.pdf