SYSTÈMES D'INFORMATION GÉOGRAPHIQUE : MÉTHODES ET LOGICIELS

Sofia Meurisse (INSERM U 986)

Ecole doctorale Pierre Louis - Saint Malo10 octobre 2012

2

Plan

• Définition

• Particularités des données traitées dans un SIG

• Listing des fonctionnalités d’un SIG

• Quel logiciel pour quel besoin

• La réalité de la pratique

3

Définition

Un SIG est un ensemble organisé de matériels

informatiques, de logiciels, de données

géographiques et de personnel capable de saisir,

stocker, mettre à jour, manipuler, analyser et

présenter toutes formes d'informations

géographiquement référencées

(F. de Blomac, 1994)

4

Informations géographiquement référencées

© INSERM U 986, 2012

• Georéférencement• Donner à l’information sa dimension géographique avec un

CRS (système de coordonnées de référence)

• Géocodage• Permet de passer d’une adresse à des coordonnées

géographiques ( longitude, latitude )• Place Châteaubriand 35412 Saint Malo

latitude : 48.6511988longitude : -2.0239391

5

Exemple de Géoréférencement

Image jpeg

Carte où nous avons projeté des événements géocodés

6

Système des coordonnées de Référence (CRS)

• Système de référence géodésique (ellipsoïde)

• Système de référence cartographique (projection plane)

• Référentiel EPSG (European Petroleum Survey Group)(http://www.epsg.org)• Identifier les coordonnées pour

décrire la position sans ambiguïté• Définir les transformations

7

Projection - Distorsion

France en WGS84 France en Lambert93

Ellipsoïde commun

8

Données Spatiales

• Pointsévènements, points de mesure,centroides des communes,…

• Lignesroutes, rivières,…

• Polygonescommunes, départements, régions,…

• Rastersimages représentant par ex. la densité de population,la qualité de l’air, la température, l’occupations des sols, etc. avecune résolution variable

Points, polygones, rasters : le type guide sur le type d’analyse spatiale

9

Données spatiales : Data management

• Géoréférencer, géocoder• Transformer• Importer, transformer des formats de fichiers• Naviguer, zoomer, consulter• Superposer, combiner• Couper, agréger • Extraire l’information ou compter des événements dans un rayon

donné• Calculer des distances• Déterminer les voisins d’un individu, d’un objet• Calculer des itinéraires optimaux• …

10

Données spatiales : Data management

11

Données spatiales : Analyse

• Observations par nature dépendantes• Autocorrélation spatiale

• Echelle d’un phénomène et échelle des mesures• Des points de mesure éloignés ne peuvent pas renseigner

sur la variabilité à petite distance

• MAUP (Modifiable Areal Unit Problem)• Est-ce que nos résultats persisteraient si on changeait le

zonage qui nous est imposé?

• Ecological fallacy (des informations agrégées ne donnent pas forcement d’information au niveau de l’individu)

12

Données spatiales : Analyse

Autocorrélation spatiale

K de Ripley

Morans I

13

Données spatiales : Analyse

Modélisation

Krigeage

Régression spatiale

14

Données spatiales : Epidémiologie spatiale

Recherche des clusters (satscan)

Disease mapping (winbugs)

© INSERM U 986, 2012

Fenêtres de taille variable qui se déplacent en couvrant tout le territoire (cercles ou ellipses) dans le but de trouver le cluster le plus probable. p valeur associé au cluster, obtenue par des simulations de Monte Carlo (Dwass [1957]).

Nb de cas observés/ Nb de cas attendus en lissant les différences des distributions d’âge, de sexe, …,les différences des précisions en prenant en compte le voisinage.

Disease Mapping

15

Logiciels SIG – Quel SIG, pour quelle méthode?

• Arcgis, Mapinfo (Data Management et quelques fonctions d’analyse, très bien pour présenter des résultats)

• Qgis, Grass (Data management, plus d’analyse interface avec R)

• Winbugs (module spatial), Satscan (épidémiologie spatiale)

• R (data management mais lent pour les rasters, toutes les analyses sont possibles)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_des_logiciels_SIG

16

En pratique

• Géocodage

• Concordance de l’adresse que vous avez soumis à l’adresse que vous avez récupéré

• Précision du point retourné

• De fonctions qui ne marchent pas comme on l’attend (transformations et projections à la volé)

ID_adresse adresse1 5, allée Maurice Dormann, 78000, VERSAILLES, France2 79, rue Notre Dame des Champs, 75006, PARIS, France3 16, rue Joseph Frantz, 91590, LA FERTE ALAIS, France4 6, place de la Gare, 57400, SARREBOURG, France

ID adresse Adresse Passee

Exactitude AdressePassee

Nombre Reponses

Exactitude AdresseRetournée Latitude Longitude Numero Rue

Code Postal Ville Departement Region Pays

1 5, allee Maurice Dormann, 78000, VERSAILLES, France 87 1 87 48.800717 2.152853 5 allée Maurice Dormann 78000 Versailles Yvelines Île-de-France France

2 79, rue Notre Dame des Champs, 75006, PARIS, France 87 1 87 48.842775 2.331738 79 rue Notre-Dame-des-Champs 75006 Paris Paris ÃŽle-de-France France

3 16, rue Joseph Frantz, 91590, LA FERTE ALAIS, France 87 1 87 48.484931 2.364634 16 rue Joseph Frantz 91590 La Ferté-Alais Essonne Île-de-France France

17

18

En pratique

• Des fonctions propres d’un logiciel à l’autre (on ne peut pas compter le nombre des points dans un polygone avec ArcGis)

• Importation des données (espace au niveau du nom de la variable avec ArcGis, xls et non xlsx, des virgules à la place des points,…)

• C’est bien d’avoir au moins deux logiciels (ArcView et R)• Et pour des grand jeux des données : C++, Python

19

Références

• Livres• Applied Spatial Data Analysis with R

Roger S. Bivand - Edzer J. Pebesma - Virgilio Gomez-Rubio• Statistical Methods in Spatial Epidemiology

Andrew B. Lawson• Cartographic Science - A Compendium of Map Projections, with

Derivations - Donald Fenna• Sites internet

• logiciel et présentations (!) par Luc Ancelin https://geodacenter.asu.edu/

• Très bonne introduction pour R http://rug.mnhn.fr/semin-r/PDF/semin-R_carto_RBaudoin_170311.pdf