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2ème Université du TGE ADONIS – 6-8 Décembre 2010 – VALPRE (LYON)

Françoise PIROT

Ingénieur de Recherche UMR8564 CNRS-EHESS

Centre de l’Inde et de l’Asie du Sud

Centre de Ressources Numériques M²ISA

Méthodologies pour la Modélisation de

l’Information Spatiale Appliquée aux SHS

CONSTRUIRE UNE INFRASTRUCTURE POUR LES SCIENCES HUMAINES ET SOCIALES

Laure SALIGNY

Ingénieur d'EtudesMSH de DIJON – UMS 2937

* Transfert de compétences et de savoirs faire du domaine de l’Information géographique, des sciences géographiques, des sciences géomatiques aux géosciences humaines

Centre de Ressources Numériques M2ISAMéthodologies pour la modélisation de l’Information Spatiale Appliquée aux SHS

Objectifs

* Accessibilité, diffusion et Stockage de données géospatiales et/ou géolocalisées

* Mise en place d'un Portail : annonces, ressources, documents, dépôts et téléchargements de données

* Développement d'un Géoportail : * Plateforme Géospatiale dédiée aux traitements et géotraitements

de l ’Information géographique, à la diffusion, le partage, la mutualisation, l'interrogation, l'extraction, l'analyse à partir d'un navigateur et d'un poste client.

* Geocatalogue

* Veille technologique

-

-

*Référentiel spatial :système de coordonnées géographiques (long , lat)système altitudinal (alt)systèmes de projection, changement de systèmes de projection Datum géodésiques, Ellipsoïdes

* Georeferencement direct et indirect

* par geotraitements : données spatiales dérivées, données thématiques spatialisées dérivées

Exemples : Agrégation de données spatiales et/ou thématiques, tessellation (3D), Modèles Numérique de terrain (3D), pentes, ensoleillement, modélisation hydrologique, écoulements des eaux,

Réseau hydrographique, réseau routier, filaire de rue caractérisé par ses thématiques spatialisées, adressage postal spatialisé,

* Création de données géospatiales et/ou geolocalisées numériques en mode vecteur et/ou maillé (raster): * manuellement à partir de documents cartographiques analogiques numérisés en mode maillé par scanner

Le CRN n'assure pas de service de numérisation des documents cartographiques analogiques en mode raster par scanner


Champs d'application / de Compétences (1)

5 - Analyse Spatiale : Geotraitements simples et avancés

6 - Cartographie et rédaction cartographique


Champs d'application / de Compétences (2)1 - Interopérabilité Geospatiale :

� Normalisation des données (Normes Geographiques OGC et ISO / TC 211, Directive INSPIRE)

� Standardisation des données (formats d'échange)

� Métadonnées géographiques (ISO 19115 / TC 211) et moissonnage

� Geoservices Web (WMS, WFS, WPS)

� Serveurs de web services sécurisés

2 – Conception (modélisation spatiale, structuration spatiale, projection,

géotraitements …) de la donnée géospatiale et d’applications de géolocalisation et de cartographie sur le web

3 - Conception et création de Systèmes d'Information Géographique Topologique

4 – Geo-ontologies : métadonnées sur les structures des objets géographiques (TIN, graphes,.....)


La(es) communauté(s) concernée(s)

La communauté concernée est la communauté des Géosciences-humaines

= communauté des géographes, archéologues, historiens, sociologues, anthropologues, économistes, architectes, des digital humanities…

Le CRN s'appuie sur des réseaux et des structures existantes : CCT MASSIG, Réseau ISA, GDR MAGIS, GDR MoDys, GDRE S4, Réseau des MSH

Le CRN accompagne, collabore, forme dans le cadre de projets ou de programmes en mettant à disposition ses savoirs faire, ses compétences, ses outils, son portail, son geoportail : ANR Archaedyn, ANR ModelEspace, ANR e-diasporas-Atlas, ANR Adri-Atlas, ANR CRITERE, ANR TransMonDyn


Pourquoi les Méthodologies pour la modélisation de l'Information Géographique Appliquées aux SHS ?

Différente Structuration des Systèmes d'Information Géographique Des données géographiques possédant des structures, des modèles et des modélisations différentesDonc Formats d'échange variés et nombreux.

Un système d'Information Géographique

correspond à un ensemble de données géospatiales et/ou geolocalisées organisé et structuré

en fonction d'une problématique donnée, d'une application donnée, d'un objectif donné

présente la structure interne de l'information géographique, des phénomènes spatiaux correspondant à une partie du monde réel

Des données géographiques complexes

Correspondant à une Modélisation spatiale et une structuration spatiale de l'information spatiale, à la décomposition du monde réel en phénomènes simples

en fonction d'une problématique donnée, d'une application donnée, d'un objectif donné

Correspondant à une modélisation et à une structuration des objets géographiques entrant dans la composition des données

Néc

e ssi

te

Des objets géographiques complexes

Con

séqu

ence

s

1 - DEFINITIONS DES DONNEES GEOSPATIALES

1.1 - Les données geospatiales sont, par définition, des données déterminées dans un référentiel à 3 Dimensions (x, y, z) à un instant t donné, à un intervalle de temps t. En chaque point de la surface terrestre, une donnée geospatiale est définie par le triplet (x, y, z) où X Longitude Y Latitude Z Altitude

- Les données geospatiales et thématiques sont, elles, déterminées dans un référentiel multidimensionnel (3 dimensions géographiques et n dimensions thématiques ou sémantiques)- Les données géospatiales et/ou thématiques sont obtenues soit à l'aide d'instruments embarqués ou non soit par calcul- Les données geospatiales numériques sont modélisées, visualisées sous formes de cartes géoréférencées, d'images géoréférencées et diffusées via le web

1.2 - Les Données Géospatiales et Geolocalisées sont définies dans un référentiel spatial caractérisé par - Systèmes de coordonnées geographiques selon un ellipsoïde de référence- Systèmes de coordonnées définis dans un système de projection donné- Système géodésique- DATUM géodésique, ellipsoïde de référence

2 - MODELISATION DES DONNEES GEOSPATIALES ET GEOLOCALISEES 2.1 - Modèle geométrique : les objets geographiques sont indépendants les uns des autres, les constituants élémentaires sont le point, la ligne, le polygone

2.2 - Modèle topologique : les objets geographiques sont dépendants les uns des autres, les constituants élémentaires sont le noeud, l'arc, la face du graphe constituée par un ensemble d'arc.


L'INFORMATION GEOGRAPHIQUE EST PAR NATURE COMPLEXE

Spécificités des Données Geospatiales et Géolocalisées (1)


3 – TYPES DE DONNEES NUMERIQUES GEOSPATIALISEES ET GEOLOCALISEES Les Données Geospatialisées et Geolocalisées analogiques sont continues Les Données Geospatialisées et Geolocalisées numériques sont discrètes et sont matérialisées, modélisées par un maillage régulier ou irrégulier, par un semis de point régulier ou irrégulier, un nuage de points régulier ou irrégulier Mode vecteur : L'information spatiale et thématique est geolocalisée au noeud du maillage, se matérialise par un semis de points, un nuage de points Mode maillé ou matriciel ou raster : L'information spatiale et thématique est geolocalisée au niveau de la surface de la maille

Mode vecteur Mode raster ou matriciel

4 - DONNEES GEOSPATIALISEES ET GEOLOCALISEES CONSTITUEES D' OBJETS GEOGRAPHIQUES AYANT DES STRUCTURES INTERNES

4.1 - Structures internes des objets géographiques : 4.1.1- Structures associées au mode maillé ou matriciel: Maillages réguliers (2D, 3D): Grid topologique ou non (exemple : Modèle Numérique de Terrain, MNT)

4.1.2 - Structures associées au mode vecteur: (2D) Shapefile, (2D) graphe planaire topologique sans isthme, graphe dual (3D) Maillages réguliers ou Tessellation: Réseau de triangles réguliers (réseau géodésique), (3D) Maillages irréguliers ou Tessellation: Réseau de triangles irréguliers T.I.N., graphe dual, Diagrammes de Voronoï, polygones de Thiessen)



5 – FORMATS D'ECHANGE ET D'EXPORTExemples : shapefile, coverage, geotif, XML, GML, e00, CityGML (3D), dbase, postgis, postgres, dwg, etc..... Actuellement, il y a environ 80 formats d'échange

SUITE

6 – REMARQUES SUR LA VOLUMETRIE:Les données géospatiales et géolocalisées en mode vecteur sont peu volumineuses

Les données géospatiales et géolocalisées en mode maillé(raster) sont très volumineuses



Exemples

Système d'Information Géographique

Structure GRID


Exemples en Histoire

Confronts : structure de graphe planaire topologique sans isthme


Localisation géographique potentielle des mosquées de la période médiévale

Geotraitements

SYSTEME ECCLESIATIQUE A LA FIN DU MOYEN AGEEN GASCOGNE

Densité relative des établissements religieux en Gascogne

Aire d'influences des établissements religieux en gascogne

Méthode des polygones de thiessen

Méthode Focale

2008 - F. Pirot – H. Labarthe


3D VISU 2D

3D VISU 3D

EXEMPLES EN GEOGRAPHIE DIFFERENTES REPRESENTATIONS D'UN MÊME THEME : RELIEF LIEU : SYRIE

Télédétection

2010 – F. Pirot


Exemples


Réalisations et Outils collectifs :

Le portail : annonce d'événements, de colloques, d'informations, donne accès à des documents déposés: supports de formation, articles, bulletins, communications, séminaires, liens, données géospatiales et/ou thématiques déposées et stockées selon la norme ISO 19115 (formulaire utilisé lors du dépôt des données géospatiales et/ou géolocalisées pour renseigner les métadonnées géographiques validé en décembre 2006 par Nicolas LESAGE, chef de la cellule de normalisation à la Direction Technique de l'IGN)�Le géocatalogue

� Pour le stockage des données � Pour le moissonnage

Nécessite un travail de clarification et de diffusion des normes et des standards ( fruits des travaux de recherche effectués par les groupes de travail et de recherche aussi bien au niveau international (ISO / TC 211 et OGC ), européen (Directive INSPIRE) que national (IGN, CNIG)�Le GéoPortail : répond aux exigences de la directive INSPIRE pour les services en ligne, aux consignes de l’OGC et de l'ISO/TC211


Exemples: GeoPortail

Formats des données spatiales et thématiques

Structures des données spatiales et thematiques

Dépôt des données géospatiales: Métadonnées ISO 19115

Réunion de travail TGE ADONIS – 09 0ctobre 2008 – F. Pirot

Portail M²ISA

La mise en oeuvre des métadonnées géographiques correspondant à la norme géographique internationale ISO 19115 a été validée en Décembre 2006 par Nicolas LESAGE, chef de la cellule de Normalisation à la Direction Technique de l'IGN

Référentiel spatial

Système de coordonnées

Système de projection

Datum, ellipsoïde


Portail M²ISA Dépôt des données géospatiales: Métadonnées ISO 19115

INTEROPERABILITE GEOSPATIALE : Organismes internationaux Open Geospatial Consortium (OGC), ISO 191XX/TC211

19118 (encodage)

19136(GML)

19126(FACC)

19127 (codesgéodésiques)

19125-1&219128

(WMS)

19132

19139 & 19139-2(profil métadonnées)

19115 & 19115-2(métadonnées)

19111 & 19112(géoréférencement)

19113 &19114

(qualité)19117

(portrayal)19119

(services)

19109(schéma

d'application)

19130(capteurs)

19110(catalogage)19135

(registres)19107

(vecteur)19108

(temps)19123

(données maillées)

19101-1&2 (modèle de référence)

19131 (spécifications de produits)

19103 (Utilisation d'UML)

19104 (Terminologie)

19105(test et conformité)

19106(pro fils)


Les Normes Geographiques de l'ISO/TC211

RemarquesFin Novembre 2010, les normes géographiques de l'ISO/TC 211 sont au nombre de 50 : La norme géographique pour les données géolocalisées est : ISO 6709

NORME GEOGRAPHIQUE INTERNATIONALE POUR LES METADONNEES GEOGRAPHIQUES ISO 19115 du TC 211

COEUR DE LA NORME ISO 19115 Diagramme UML


INTEROPERABILITE GEOSPATIALE : Organismes européens INSPIRE : Une Infrastructure d'Information Spatiale p our l'Europe


Directive INSPIRE

Les services en ligne exigés par INSPIRE sont :

« - Les services de découverte pour rechercher des données au travers des métadonnées - Les services de consultation pour visualiser les données - Les services de téléchargement pour obtenir des copies ou des extraits de bases de données - Les services de transformation qui opéreront les traitements nécessaires à l'interopérabilité (par exemple, le changement de système de cordonnées) - Les services d'appel de services qui permettront d'enchaîner un ensemble de traitements adaptés aux besoins de l'utilisateur »

Les services INSPIRE et l'accès aux données


Open Geospatial Consortium - OGC

Organisation Internationale à but non lucratif fondée pour développer et promouvoir des standards ouverts, les spécifications OpenGIS®.

Objectifs :� garantir l'interopérabilité des contenus, des services et des échanges

dans les domaines de la géomatique et de l'information géographique.� réaliser des systèmes et des services d'informations complexes et ouverts

en favorisant des contenus et des services accessibles à tous et utilisables par tout type d'application

� fournir une plate-forme d'échange pour promouvoir les développements communs


Les spécifications :WMS - Web Map Service : production de cartes géoréférencées (formats JPEG, PNG, GIF ou SVG) par des services web

WFS - Web Feature Service : affichage, mise à jour et interrogation des données géospatiales vectorielles par des services web

WCS - Web Coverage Service : affichage et interrogation des données géospatiales raster par des services web

CSW - Catalog Service Web : catalogage des données par des services web

WPS - Web Processing Service : interfaces de traitement des données géospatiales par des services web

GML - Geography Markup Language : langage dérivé du XML pour encoder, manipuler et échanger des données géographiques. Standard ouvert adopté comme norme internationale (norme ISO 19136)

OGC


Un CRN tourné vers, en lien avec la communauté des géosciences – humaines...

Architecture distribuée du géoportail : mettre en relation les différents laboratoires / unités via leurs données géographiques

Expertises, aides et conseils dans le domaine de l’information géographique pour le montage et/ou dans le cadre de programmes de recherche

Formations, sensibilisations aux normes, aux standards et à l’interopérabilité geospatiale, à la modélisation spatiale et à la structuration spatiale pour la formalisation des Modèles Conceptuels de Données (MCD) pour la création des Systèmes d'Information Géograpique

Un guide des bonnes pratiques (à venir…)

Une veille technologique dans le domaine des sciences geomatiques, les concepts, les théories, les technologies évoluant très rapidement : « Cloud Computing », geoontologies, etc.

- Point de contact : à partir du Portail M2ISA- Personne à contacter : Françoise PIROT, [email protected], tel : 01 49 54 21 67

- Demande : Formulaire à remplir puis entretien si nécessaire

- La prise de contact doit se faire dés le début du projet afin de pouvoir étudier la méthodologie, la démarche envisagée,la faisabilité du projet, le montage financier, le profil de CDD ( double compétence ou non)


Contact avec, Appel au CRN M2ISA

EXEMPLES DE DONNEES GEOSPATIALES ET GEOLOCALISEES EN SHS



LES PEUPLES FRANCOPHONES

2008- GIPTA

2008 – F. Pirot

TOLEDE


Localisation géographique potentielle des mosquées de la période médiévale

SIG2009 – F. Pirot -J. Passini

-

=

14921439

METHODE :

ALGEBRE DE CARTES

Soustraction spatialisée :

1492 - 1439

ETAPE 1 Evolution de l'habitat à Tolède

entre 1430 et 1492

2009 - F. Pirot- J. Passini

Cartes de confiance (ACI – ANR Archaedyn) :Objet : création d’un outil pouvant servir de filtre pour l’interprétation des résultats (hétérogénéité des données archéologiques sources).

Mise en place d’un processus

classified representation

reliability

confidence

buffered reliability rasterize

add outer buffer

rep + reliabrasterize rep

rel_b reliab

relrasterize

inputs output

EXEMPLES EN ARCHEOLOGIE

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Cartes de représentation

Méthode statistique pour représenter la distribution spatiale des découvertes

Cartes de fiabilité

Cartographie de l’intensité de la recherche

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Documents