3. Aspects techniques des SIG


Quelques fonctions de base des SIG

Le SIG est essentiellement un outil qui facilite l'intégration de données diverses, et qui permet de les transformer selon des formats compatibles, de les croiser, de les analyser et enfin d'afficher le résultat de ces analyses sous forme cartographique. Les fonctionnalités de base des SIG sont les suivantes:

Illustration simple de la fonction de croisement. Une carte avec trois polygones (zones) et 3 classes, à savoir 1, 2 et 3 est recouverte avec une autre carte contenant, elle aussi, 3 polygones et 3 classes A, B et C. La couche résultante de croisement contient 8 polygones avec les noms de classe suivants: A1, A2, A3, B1, B2, B3, C2 et C3.


Les  principales composantes d'un SIG

Les systèmes d'information géographique sont composés de trois éléments: l'ordinateur, les logiciels, et la composante humaine (personnel et organisation) qui font fonctionner le système.

a) Le matériel informatique du SIG

Le matériel informatique nécessaire pour faire tourner un SIG inclue des unités communes à n'importe quel système de gestion automatisé de base de données, un ordinateur central, plusieurs unités de disques pour enregistrer des données et des programmes, un système de bandes magnétiques pour la sauvegarde de données, des unités de visualisation de graphique en couleur, et autres éléments périphériques commun aux ordinateurs.

Un SIG possède, en outre, plusieurs composantes spécifiques, incluant: un convertisseur analogique/numérique ou un scanner, qui est employé pour convertir l'information géographique des cartes sous forme numérique; un traceur, qui imprime les cartes et d'autres sorties graphiques du système, et pour finir, une table à digitaliser à option.

b) Les logiciels du SIG

Les logiciels assurent les suivantes fonctions principales: L'entrée de données implique la conversion des données cartographiques d'observations terrestres, d'images satellitaires ou bien encore de photographies aériennes dans des formats numériques compatibles avec le système.

La plupart de SIG sont équipés de table numériques qui permettent à l'aide d'un curseur, de créer directement de nouveaux plans d'information à partir de cartes papiers. Ce travail nécessite une certaine expérience et requiert parfois un travail ultérieur de structuration et/ou de nettoyage des fichiers résultants (pour fermer par exemple les surfaces ou résoudre des intersections erronnées).

L'utilisation de scanner est un moyen de plus en plus utilisé pour automatiser la numérisation de grandes quantités d'information. Ce système élimine le travail de digitalisation manuelle des lignes et assure une bonne qualité géométrique. Bien que cette méthode soit plus rapide que la digitalisation manuelle, elle n'est pas adaptée à tous les cas de figure et nécessite d'une carte d'origine peu chargée, au risque de numériser une partie des informations toponymique ou d'un long travail de nettoyage des fichiers scannés.
 

La qualité des sources des données et la méthode d'intégration choisie pour ces données, affecteront la qualité des produits finaux issus du SIG; et ceci quelque soit la sophistication du matériel ou des logiciels utilisés. Il est fréquent que les inventaires des ressources naturelles soient incomplets ou anciens, il est alors préférable de mettre à jour cet inventaire avant de commencer toute la phase de numérisation de ces données.

La gestion de base de données comprend principalement les fonctions suivantes: structuration,  requête, analyse et enregistrement des données attributaires.

 
Le traitement des données couvre deux types d'exécution:

Le traitement, selon sa  nature, peut opérer conjointement sur les données spatiales et attributaires ou sur seulement l'un des types de données. On peut citer quelques traitements classiques tels que le croisement de différentes cartes thématiques, traitement des superficies et des distances, aquisition d'information statistique à partir de données attributaires; changement des légendes, le changement d'échelle et de projection, la création d'une zone tampon, ou bien encore la représentation en trois dimensions à partir d'un modèle numérique de données d'élévation de terrain tel que celui de la figure à droite.

La restitution des données et leur présentation peut être sous forme d'affichage écran par l'intermédiaire d'un moniteur couleur, cette visualisation pouvant elle même être exportée sous forme de fichiers graphiques, soit sous forme de sortie cartographique papier.

c) Ressources humaines et organisation

Il est courant de présenter un SIG en ne décrivant que les aspects logiciels et matériels de celui-ci. On oublie alors l'une des composante essentielle: la composante humaine, la seule à même de faire fonctionner et de piloter le système de manière pertinente et efficace.
 
Le SIG  ne doit être perçu comme un "outil miracle"  par le gestionnaire de ressources. La qualité des données qu'il produit sera à la hauteur de la qualité des données sources et de leur pertinence vis à vis de la problématique posée. Le résultat sera donc à l'image de la maîtrise des outils et concepts des SIG et de leur bonne application dans un cadre thématique donné, et cela quelque soit le niveau de complexité des outils utilisés.

Comme pour tout travail cartographique, la collecte de données et la création de nouvelles base de données géoréférencées, exigent des niveaux de compétence pointus, une formation adaptée des personnels chargés de cette collecte et de la saisie,  et un contrôle qualité à toutes les étapes. En d'autres termes, outre la qualité du  matériel et des logiciel acquis, l'utilisation pertinente d'un SIG requiert un effort en matière de formation, de planification, d'organisation et de suivi afin d'assurer une bonne qualité et l'intégrité du produit final.

La coordination entre des spécialistes d'horizons divers est également un des éléments clés de cette réussite. L'expertise spécifique, apportée par des thématiciens (ex: production vivrière, gestion de forêt, aquaculture) devra être mise à profit tout au long du développement d'applicatifs "métiers" et permettra aux informaticiens et spécialistes de base de données, de construire un modèle de données adapté à ces contraintes thématiques. Les cartographes et spécialistes en télédétection peuvent être également associés à certaines phases de développement.

Dans la plupart des pays en voie de développement, la collecte d'information sur les ressources naturelles et le recensement des systèmes de traitement existant, restent toujours relativement peu développés. Par conséquent, le développement d'une nouvelle application à un niveau national ou régional requiert, dans bien des cas, l'amélioration des systèmes existants de collecte, voir la création de nouveaux réseaux de collecte. La FAO, comme les autres agences d'assistance technique, se doit donc de développer sa propre compétence en matière de SIG, ainsi que dans les domaines associés (télédétection, cartographie), afin de fournir l'expertise technique requise au niveau national.



Formats ou modèles de données: vecteurs et rasters

Au sein d'un SIG, le monde réel est représenté généralement à partir de l'un des deux grands modèles de données suivants: le modèle vecteur ou le modèle raster.

 
Modèle vecteur : l'ensemble des objets sont représentés à partir de points, lignes ou surfaces, définies en coordonnées réelles ( X,Y). Chaque ligne étant définies par une succession de points appelés vecteurs, et chaque surface étant définie par les arcs qui tracent ses limites.  Modèle raster ou maillé: le monde réel est représenté par une succession régulière de cellules, selon un maillage défini. A chaque cellule est associée une valeur donnée. 

La plupart des SIG ont la capacité de transformer les données d'un format à l'autre. Les figures suivantes illustrent le passage d'une représentation selon le modèle vecteur, vers le modèle raster:

Chaque modèle a ses propres avantages et inconvénients

  Avantages Inconvénients
Raster 
  • Il est plus facile d'écrire des programmes pour traiter les données 
  • Modèle assurant une meilleure compatibilité avec les données maillées telles que images satellitaires numériques
  • Meilleure compatibilité avec certaines  sorties du type traceurs  à  jet d'encre ou terminaux graphiques 
  • Requiert beaucoup de  mémoire  pour des bases de données contenant beaucoup d'attributs 
  • Difficultés à représenter exactement les lignes (lignes topographiques, route, chemins de fer, etc.) à moins que la taille de la cellule soit petite. 
  • Nécessité de disposer d'un dispositif de conversion vecteur raster pour intégrer des données vecteur (ex: banque de données topographique nationale) 
Vecteur 
  • Beaucoup moins de mémoire requise 
  • Possibilité de représenter la carte dans sa résolution initiale 
  • Possibilité de représentation d'attributs multiples.
  • Les fonctions spatiales d'analyse sont beaucoup plus complexes 
  • Certaines données de variable continues (ex: altitude, images satellitaires) ne peuvent être représentées sans traitement préalable (classification ou discrétisation)


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