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SIG: Présentation

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Objectifs

Comprendre ce qu’est un SIG et comment peut-il être utilisé.

Mots clés :

SIG, informatique, cartes, données, système d’information, analyse spatial

Aperçu

Tout comme nous utilisons un traitement de texte pour écrire des documents et traiter des mots sur un ordinateur, nous pouvons utiliser une application SIG pour traiter l’information spatiale sur un ordinateur. SIG est synonyme de ‘système d’information géographique’.

Un SIG est constitué d’une :

  • base de données –– l’information géographique que vous visualiserez et

    analyserez en utilisant des composants matériels et logiciels informatiques.

  • Composants matériels –– ordinateurs utilisés pour stocker les données, afficher les graphiques et traiter les données.

  • Logiciel informatique –– programme informatique qui s’exécute sur un composant matériel informatique et qui vous permet de travailler avec des données numériques. Un programme informatique qui fait partie du SIG est appelé une application SIG.

Avec une application SIG vous pouvez ouvrir et afficher des cartes numériques sur votre ordinateur, créer de nouvelles données spatiales à ajouter sur une carte.

Voyons un petit exemple sur l’utilité des SIG. Imaginons que vous êtes un travailleur sanitaire et prenez notez de la date et du lieu de résidence de chacun de vos patients.

Longitude Latitude

Maladie

Date
26.870436 -31.909519

Oreillons

13/12/2008
26.868682 -31.909259

Oreillons

24/12/2008
26.867707 -31.910494

Oreillons

22/01/2009
26.854908 -31.920759

Rougeole

11/01/2009
26.855817 -31.921929

Rougeole

26/01/2009
26.852764 -31.921929

Rougeole

10/02/2009
26.854778 -31.925112

Rougeole

22/02/2009
26.869072 -31.911988

Oreillons

02/02/2009
26.863354 -31.916406

Varicelle

26/02/2009

Si vous regardez la table ci-dessus, vous verrez rapidement qu’il y avait beaucoup de cas de rougeole en janvier et février. Notre inspecteur de la santé publique a enregistré l’emplacement de la maison de chaque patient en notant sa latitude et longitude dans la table. En utilisant ces données dans une application SIG, nous pouvons rapidement comprendre beaucoup plus de modèles de maladie :

Figure Patterns of illness:

../../_images/patterns_of_illness.png

L’exemple montrant les enregistrements de la maladie dans une application SIG. Il est facile de voir que les patients atteints d’oreillons vivent l’un près de l’autre.

Plus à propos du SIG

Le SIG est un domaine relativement nouveau, qui est apparu dans les années 1970. Le SIG, utilisant l’informatique, n’était disponible et utilisé que par des entreprises et des universités qui avait un équipement informatique qui coutait cher. De nos jours, quelqu’un ayant un ordinateur individuel ou un ordinateur portable peut utiliser un le logiciel SIG. Au fil du temps , les applications SIG sont aussi devenus plus facile à utiliser — cela a exigé beaucoup de formation pour utiliser une application SIG, mais maintenant il est beaucoup plus facile de commencer à utiliser un SIG, même pour des amateurs et des utilisateurs occasionnels. Comme nous l’avons déjà écrit, un SIG est bien plus qu’un logiciel, le SIG se réfère à tous les aspects de gestion et d’utilisation de données géographiques numériques. Dans les tutoriaux dirigés qui suivent nous nous concentrerons sur l’aspect logiciel du SIG.

Qu’est-ce qu’un logiciel SIG / une application SIG ?

Vous pouvez voir un exemple de ce qu’est une Application SIG sur figure_gis_application. Les Applications SIG sont normalement des programmes avec une interface graphique pouvant être manipulée avec une souris et un clavier. L’application fournit des menus en haut de la fenêtre (Fichier, Edition etc.) qui, lorsque sélectionnés avec la souris, déroulent des panneaux d’actions. Ces actions vous fournissent un moyen de communiquer à l’Application SIG ce que vous voulez faire. Par exemple, vous pourriez utiliser les menus pour demander à l’Application SIG d’ajouter une nouvelle couche à l’écran.

Figure Menus in GIS Application:

../../_images/menus.png

Lorsque vous cliquez dessus, les menus déroulent une liste d’actions qui peuvent être effectuées.

Les Barres d’outils (lignes de petites icônes qui peuvent être cliquées) sont normalement juste en-dessous des menus et fournissent un moyen plus rapide d’accéder aux actions fréquemment nécessaires.

Figure Toolbars in GIS Application:

../../_images/toolbars.png

Les barres d’outils fournissent un accès rapide aux fonctions couramment utilisées. Maintenir la souris au-dessus d’une icône vous indique généralement ce qui se passera si vous cliquez dessus.

Une fonction courante dans les Applications SIG est d’afficher les couches cartographiques. Les couches cartographiques sont stockées sous forme de fichiers sur un disque ou en tant qu’enregistrements dans une base de données. Normalement, chaque couche représentera quelque chose dans le monde réel –– une couche de routes par exemple contiendra des données sur le réseau des routes.

Lorsque vous ouvrez une couche dans l’Application SIG, il apparaîtra dans la vue cartographique. La vue cartographique affiche une image représentant votre couche. Lorsque vous ajoutez plus d’une couche à une vue cartographique, les couches sont superposées les unes aux autres. Regardez les figures figure_map_view_1, figure_map_view_2, figure_map_view_3 et figure_map_view_4 affichant une carte comportant plusieurs couches ajoutées à elle. Une fonction importante de la vue cartographique est de vous permettre d’effectuer un zoom avant pour agrandir, un zoom arrière pour voir une plus grande surface et se déplacer (vue panoramique) dans le plan.

Figure Map View 1:

../../_images/map_view_towns.png

Une vue de la carte avec quelques couches ajoutées. Une couche de villes ajoutée à la carte

Figure Map View 2:

../../_images/map_view_schools.png

Une vue de la carte avec quelques couches ajoutées. Une couche d’écoles ajoutée à la carte

Figure Map View 3:

../../_images/map_view_railways.png

Une vue de la carte avec quelques couches ajoutées. Une couche de voies de chemin de fer ajoutée à la carte

Figure Map View 4:

../../_images/map_view_rivers.png

Une vue de la carte avec quelques couches ajoutées. Une couche de rivières ajoutée à la carte

Une autre fonction courante des applications SIG est la légende de carte. La légende de carte fournit une liste des couches qui ont été chargées dans l’application SIG. Contrairement à une légende de carte papier, la légende de carte ou ‘liste des couches’ dans l’application SIG fournit un moyen de réordonner, cacher, montrer et grouper les couches. Modifier l’ordre des couches se fait en cliquant sur une couche dans la légende, maintenir le bouton de la souris enfoncé puis faire glisser la couche vers une nouvelle position. Dans les figures figure_map_legend_1 et figure_map_legend_2, la légende de carte s’affiche dans la zone à gauche de la fenêtre de l’application SIG. En changeant l’ordre des calques, la façon dont les calques sont dessinées est donc réglable –– dans ce cas afin que les rivières soient dessinés par-dessus les routes plutôt qu’en-dessous.

Figure Map Symbology 1:

../../_images/symbology1.png

Le logiciel de SIG permet facilement de changer la symbolique - la façon dont les informations sont représentées -

Figure Map Legend 1:

../../_images/map_legend_before.png

Changer l’ordre des couches permet d’ajuster la façon dont les couches sont dessinées. Avant de changer l’ordre des couches, les rivières sont représenté sous les routes

Figure Map Legend 2:

../../_images/map_legend_after.png

Changer l’ordre des couches permet d’ajuster la façon dont les couches sont dessinées. Avant de changer l’ordre des couches, les rivières sont représenté au dessus des routes

Enregistrer un logiciel de SIG sur son ordinateur

Il existe de nombreuses Applications SIG. Certaines ont de nombreuses fonctionnalités sophistiquées et coûtent des centaines ou milliers d’euros pour chaque copie. D’autres par contre peuvent être obtenues gratuitement. Décider quelle Application SIG utiliser est une question de moyens financiers disponibles et de préférences personnelles. Pour ces tutoriels, nous allons utiliser l’Application QGIS. QGIS est offert gratuitement et vous pouvez le copier et partager avec vos amis autant que vous le souhaitez. Si vous avez reçu ce tutoriel sous forme imprimée, vous devriez avoir reçu une copie de QGIS avec elle. Si ce n’est pas le cas, vous pouvez toujours visiter http://hub.qgis.org/projects/quantum-gis/wiki/Download pour télécharger votre exemplaire gratuit si vous avez accès à internet.

Données SIG

Maintenant que nous savons ce qu’est un SIG et ce qu’une Application SIG peut faire, abordons la question des Données SIG. Donnée est un autre terme pour désigner information. L’information que nous utilisons dans un SIG contient normalement un aspect géographique. Reprenons l’exemple ci-dessus, concernant l’agent de santé. Elle a créé une table qui enregistre les maladies, sous cette forme:

Longitude Latitude

Maladie

Date
26.870436 -31.909519

Oreillons

13/12/2008

Les colonnes longitude et latitude contiennent la donnée géographique. Les colonnes maladie et date contiennent la donnée non-géographique.

Une caractéristique commune des SIG est qu’ils vous permettent d’associer des informations (données non géographiques) à des endroits (données géographiques). En fait, l’Application SIG peut stocker de nombreux éléments d’information qui sont associés à chaque endroit –– quelque chose que les cartes papier ne font pas très bien. Par exemple, notre agent de santé pourrait stocker l’âge et le sexe de la personne sur sa table. Lorsque l’Application SIG dessine la couche, vous pouvez lui dire de représenter la couche en se basant sur le sexe, ou le type de maladie et ainsi de suite. Avec une Application SIG, nous avons donc un moyen de changer facilement l’apparence des cartes que nous avons créées selon les données non géographiques associées à des endroits .

Les systèmes SIG fonctionnent avec différents types de données. La Donnée vecteur est stockée comme une série de paires de coordonnées X, Y à l’intérieur de la mémoire de l’ordinateur. Les données vecteur sont utilisées pour représenter des points, des lignes et des zones. L’illustration figure_vector_data montre les différents types de données vecteur en cours de visualisation dans une application SIG. Dans les tutoriels qui suivent, nous explorerons plus en détail les données vecteur.

Figure Vector Data 1:

../../_images/vector_data.png

La donnée vecteur est utilisée pour représenter des points (par ex, les villes), des lignes (par ex, les rivières) et des polygones (par ex, les emprises territoriales).

Les données Raster sont stockés comme une grille de valeurs. De nombreux satellites tournent autour de la terre et les photographies qu’ils prennent sont une sorte de données raster qui peuvent être vues dans un SIG. Une différence importante entre les rasters et les vecteurs est que si vous zoomez un peu trop sur une image raster, elle commencera à apparaître ‘carrelée’ (voir les illustrations figure_raster_data_1 et figure_raster_data_2). En fait, ces carreaux sont les cellules individuelles de la grille de données qui composent l’image raster. Nous aborderons les données raster de façon plus détaillée dans les travaux dirigés ultérieurs.

Figure Raster Data 1:

../../_images/raster_data.png

Les données raster sont souvent des images prises par satellites. Nous pouvons voir ici les montagnes de l’Eastern Cape.

Figure Raster Data 2:

../../_images/raster_data_zoomed.png

La même donnée raster, mais cette fois-ci agrandie. On peut y voir la grille des données.

Qu’avons-nous appris?

Faisons le point sur ce que nous avons abordé dans cette partie:

  • Un “SIG” est un système comprenant un ordinateur, un logiciel et des données géographiques

  • Un “Logiciel de SIG” permet de voir des données géographiques et c’est une part importante du Système d’Information Géographique

  • Un logiciel de SIG contient, normalement, une “barre de menu”, une “barre d’outil”, une “carte” et une “légende”

  • Les “Vecteurs” et les “Rasters” sont des données géographiques utilisées dans les logiciels de SIG.

  • On peut associer des données “Non Géographiques” à des données “Géographiques”

Maintenant, essayez !

Voici quelques pistes d’actions à essayer avec vos élèves:

  • Géographie: Décrivez le concept de SIG à vos apprenants comme souligné dans ce tutoriel. Demandez-leur d’essayer de trouver 3 raisons pour lesquelles il pourrait être utile d’utiliser un SIG au lieu de cartes papier. En voici quelques-unes :

    • Les applications SIG vous permettent de créer différents types de cartes à partir des mêmes données.

    • Le SIG est un important outil de visualisation qui peut vous montrer des choses sur vos données et comment elles sont reliées dans l’espace (par exemple, ces épidémies de maladies vues précédemment).

    • Les cartes papier ont besoin d’être classées et requièrent beaucoup de temps pour être exploitées. Le SIG peut contenir une très grande quantité de données cartographiques et rendre rapide et facile la recherche d’un endroit qui vous intéresse.

  • **Géographie:**Pouvez-vous, vous et vos élèves, imaginer comment les données raster de satellites pourraient être utiles ? Voici quelques idées que nous avons eues :

    • Lors de catastrophes naturelles, les données raster peuvent être utiles pour montrer où sont les zones touchées. Par exemple, une image satellite récente prise durant une inondation peut aider à montrer où les personnes peuvent avoir besoin de secours.

    • Parfois, les gens font des choses mauvaises à l’environnement, comme déverser des produits chimiques dangereux qui tuent les plantes et les animaux. Les données raster des satellites peuvent nous aider à surveiller ce type de problèmes.

    • Les urbanistes peuvent utiliser les données raster des satellites pour savoir où sont les quartiers informels et aider dans la planification des infrastructures.

Pour aller un peu plus loin ...

Si vous ne disposez pas d’un ordinateur, la plupart des manipulations détaillées dans ce tutoriel peuvent être réalisées avec un simple “transparent” et un rétroprojecteur puisque le principe des calques est le même. Cependant, l’utilisation d’un ordinateur est plus approprié pour comprendre le fonctionnement d’un SIG.

Pour aller plus loin

Livre: Desktop GIS: Mapping the Planet with Open Source Tools. Auteur: Gary Sherman. ISBN: 9781934356067

Site Internet: http://www.gisdevelopment.net/tutorials/tuman006.htm

Le Guide d’Utilisateur de QGIS contient également plus d’informations détaillées sur l’utilisation de QGIS.

La suite ?

Dans les sections suivantes, nous allons entrer dans les détails, vous montrant comment utiliser une Application SIG. Tous les tutoriels seront faits à l’aide de QGIS. Prochaine étape, penchons-nous sur les vecteurs !