Concepts, méthodes et usages des SIG

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Le cours Concepts, méthodes et usages des SIG propose une approche générale et plutôt théorique des SIG. Il est donc complémentaire d'autres cours orientés soit vers des questions techniques ou des méthodes pointues.

Il est composé d'un wiki donnant à accès à différentes ressources : fichiers pdf des présentations projetées en cours, textes rédigés, documents extérieurs, Webographie ... : Comment utiliser ce Wiki ?



En introduction, il peut être utile aux néophytes (et aussi aux autres ?) de procéder à un survol rapide de ce qu'est un SIG.

La partie Concepts est consacrée à la présentation des notions et concepts généraux à connaître pour travailler dans le domaine de la géomatique.

La partie Méthodes passe en revue différents types de méthodes SIG qu'elles soient liées aux traitements et manipulation de données, à la gestion du projet et à la conception de systèmes d'information.

La partie Usages étudie les SIG du point de vue des utilisateurs et des domaines d'application.

Il est conseillé aussi de consulter la bibliographie et de la mettre à jour si possible.

Une liste organisée de tags (mots-clés) décrivant la Géomatique est fournie ici. Elle sert à référencer le contenu du cours et en particulier la liste de sites Web stockée sur del.icio.us qu'il est conseillé de consulter dans certaines parties de ce cours.

Concepts

Il n'existe pas une seule conception possible des SIG. Les différentes définitions correspondent à des périmètres différents. Les concepts de SIG et géomatique ont évolué dans le passé et continuent à se transformer en fonction des évolutions rapides des techniques informatiques, de la diffusion de la géomatique dans de nouveaux domaines et des changements dans la société de l'information.

Le modèle conceptuel sous-jacent de ce cours est un SIG comme un ensemble de ressources mises à la disposition d'un projet articulé par un corpus plus ou moins intégré de méthodes. L'exposé en découle. Après des considérations générales, il passe en revue les notions et concepts principaux liés à chaque ressource.



Généralités

Information

Technologie

Organisation et société

CeWiki

Le contenu de ce cours évolue régulièrement, en fonction de mes cours et de mes travaux. Une partie est déjà largement formalisée. Dans ce cas, le Wiki propose des renvois à des fichiers pdf organisés (supports de présentation orale, textes, articles...

D'autres parties sont en construction et correspondent plus à des essais de rédaction, encore très incomplets, le plus souvent sous forme de pages Wiki. Les étudiants du master sont invités à proposer des changements ou des compléments.

Enfin, certains thèmes sont seulement listés et peuvent faire l'objet d'une rédaction spécifique complémentaire de la part des étudiants dans le cadre de l'Atelier de ce cours. Les pages Wiki présentent la synthèse de ce qui se trouve dans un fichier pdf ou ppt présenté en cours.

Origines des SIG

Les SIG constituent un domaine d’activité relativement récent. Les débuts datent du milieu des années 60, le véritable développement du début des années quatre-vingt. C’est un secteur très dynamique. Dans un secteur déjà en croissance, le domaine des SIG est le sous-secteur dans lequel les perspectives de croissances restent les plus fortes. Ce dynamisme est dû à la diversité des applications que permettent les SIG. Les domaines d’application sont très divers: gestion de flottes de véhicules, gestion de l’espace (POS, contraintes), géomarketing, gestion des réseaux techniques (routiers, ferroviaires, eau, assainissement, énergie,...), études d’impact des projets autoroutiers, gestion de l’environnement, études d’aménagement régional, planification des services d’intervention d’urgence, ...Il est peu d’activités modernes dans lesquelles les SIG ne prouvent leur utilité.

Pourtant les SIG trouvent leurs racines dans un passé très lointain. Les sociétés humaines collectent et utilisent de l’information géographique depuis la nuit des temps, pour se repérer, compter, gérer l’agriculture et les villes. Les portulans, cartes, cadastre, plans sont très anciens. La topographie, la cartographie et la géographie sont des disciplines vielles comme le monde et bien antérieures aux SIG pour exister. Un certain nombre de questions posées par les SIG n’apparaissent nouvelles aux utilisateurs modernes, que parce qu’ils découvrent à l’occasion des SIG l’utilité d’appréhender les phénomènes dans l’espace. De plus certaines techniques associées communément aux SIG (comme les superpositions de cartes par exemple) sont plus anciennes (on les réalisait au moyen de calques). Toutefois les SIG représentent une réelle innovation, en ce sens où ils permettent d’automatiser certaines opérations manuelles (correction, combinaison) qui se faisaient sur les plans et d’objectiver les analyses essentiellement visuelles que l’on faisait à partir des cartes.

Définitions

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Géomatique

Pages liées : Concepts

Les disciplines mobilisées pour fournir des méthodes ou des techniques dans le domaine des SIG sont nombreuses. On peut citer : la géodésie, la géographie, la topographie, l’informatique, la mathématique, la cartographie, la photogrammétrie, la statistique, la télédétection, le management,... Le domaine des SIG constitue historiquement un domaine spécifique à part de la géographie et de l’informatique qui a suscité un développement spécifique. On nomme d’ailleurs la nouvelle discipline créée la géomatique et la principale revue française sur les SIG s’appelle la Revue de Géomatique. Mais chacune des disciplines génère sa propre approche des SIG. Les informaticiens contestent par exemple l’existence d’une informatique géographique, en soulignant qu’il n’y a pas de spécificité du point de vue proprement informatique ni dans les méthodes ni dans les concepts.

Histoire

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

* Histoires (fragments)

Webographie :

* de nombreux sites web sur l'histoire des SIG . Voir http://del.icio.us/mastersig/histoire

Bibliographie :

* Foresman T. W., Ed. (1998). The History of Geographic Information Systems, Perspectives from the Pioneers. Upper Saddle River, Prentice Hall, 397 p. BU Saint-Etienne 910 FOR

Les SIG constituent un domaine d’activité récent. Les débuts datent du milieu des années 60, le véritable développement du début des années quatre-vingt. C’est un secteur très dynamique. Dans un secteur déjà en croissance, le domaine des SIG est le sous-secteur dans lequel les perspectives de croissances restent les plus fortes. Ce dynamisme est dû à la diversité des applications que permettent les SIG. Les domaines d’application sont très divers: gestion de flottes de véhicules, gestion de l’espace (POS, contraintes), géomarketing, gestion des réseaux techniques (routiers, ferroviaires, eau, assainissement, énergie,...), études d’impact des projets autoroutiers, gestion de l’environnement, études d’aménagement régional, planification des services d’intervention d’urgence, ...Il est peu d’activités modernes dans lesquelles les SIG ne trouvent pas de d’utilité.

Pourtant les SIG trouvent leurs racines dans un passé très lointain. Les sociétés humaines collectent et utilisent de l’information géographique depuis la nuit des temps, pour se repérer, compter, gérer l’agriculture et les villes. Les portulans, cartes, cadastre, plans sont très anciens. La topographie, la cartographie et la géographie sont des disciplines vielles comme le monde et bien antérieures aux SIG pour exister. Un certain nombre de questions posées par les SIG n’apparaissent nouvelles aux utilisateurs modernes, que parce qu’ils découvrent à l’occasion des SIG l’utilité d’appréhender les phénomènes dans l’espace. De plus certaines techniques associées communément aux SIG (comme les superpositions de cartes par exemple) sont plus anciennes (on les réalisait au moyen de calques). Toutefois les SIG représentent une réelle innovation, en ce sens où ils permettent d’automatiser certaines opérations manuelles (correction, combinaison) qui se faisaient sur les plans et d’objectiver les analyses essentiellement visuelles que l’on faisait à partir des cartes.

BiBlio

Bibliographie

Ouvrages fondamentaux

Livres

Ouvrages collectifs

Articles

Système d'information

Pages liées : Concepts SIOrganisation

Supports de cours :

* Le SIG comme système d'Information


La notion de système d'information (SI) est plus vaste que celle de base de données. Un SI peut être considéré comme la mémoire d'une organisation. C’est alors :

Un SIG est d'abord un Système : selon la définition de Le Moigne cité par Tardieu et al., c’est :



Un SIG est un Système d’information : ensemble interconnecté de tout ce qui informe les membres d’une organisation en vue d’action ou de décision. Selon les approches classiques le SI est l’intermédiaire dans une organisation entre le système opérant et le système de pilotage. Un S.I.G. est une forme particulière de Système d’information qui intègre des données géographiques (ou à référence spatiale). Cela a des conséquences particulières sur leur différenciation et leur difficulté à s’intégrer dans les Systèmes d’Information classiques: les S.I.G. peuvent gérer des données à référence spatiale ou non. Les outils de saisie et de gestion de données doivent donc à la fois être communs à l’ensemble des S.I. et spécifiques. les modules d’analyse spatiale des données sont très importantes et spécifiques de ces systèmes. la connexion entre les divers éléments du système se fait par le biais de concepts géographiques (localisation, distance, proximité, connectivité, distribution spatiale).

Un SIG peut alors d’un point de vue global être envisagé comme un système de ressources mobilisé pour répondre à une finalité donnée dans un environnement (au sens de contexte) donné. Comme pour tout Système d’Information, Un SIG mobilise quatre grands types de ressources :



Une question est souvent posée. N’est-il pas abusif d’intégrer les ressources humaines dans le SIG ? Ne peut-on pas considérer un SIG comme un simple outil informatique, un logiciel ou comme une base de données géographiques avec les outils pour les traiter ? Certes, dans les conversations, on réduit souvent le SIG à sa composante outil, et même souvent à l’outil de gestion de l’information géographique en parlant du SIG Mapinfo par exemple ou à une composante outil+données. Cela signifie en fait que l’on considère le(s) système(s) de ressources restant(s) comme invariant pour cette réflexion. On adopte donc une vision tronquée, qui peut être légitime en fonction du contexte, mais qui est partielle.

En effet les ressources sont dans certaines limites substituables. On peut acheter des données ou demander à quelqu’un de l’équipe de les digitaliser si l’on a les outils de numérisation. On peut acheter des données ou dériver la donnée d’une autre : acheter une carte des pentes ou la construire soi-même. Si on ne dispose pas des outils nécessaires pour produire en interne cette nouvelle donnée, on peut aussi mobiliser des ressources humaines compétentes pour développer un outil qui manque. Par ailleurs un outil n’a pas d’utilité si l’on ne dispose pas de données adéquates ni de personnel pour les traiter de manière pertinente. Les systèmes de ressources sont plastiques. Une configuration d’outil jointe à une structure de données ne détermine pas une organisation spécifique. Mais il faut qu’il y ait relative correspondance entre les trois.

Représentation

Pages liées : Concepts

Support de cours :

* Representation_de_la_realite


Un SIG correspond toujours à un projet de représentation, de connaissance ou d’action sur une portion d’espace donné. C’est toujours une modélisation du réel, " une représentation du monde " pour reprendre l’expression de Joël Charre (1994) BiBlio ).

L’organisation de la réalité en objets, regroupés en classes et dotés de propriétés et de relations avec d’autres objets est le produit d’un travail de conception et d’abstraction, spécifique qui détermine la base de données à élaborer.

Une base de données ne se réfère pas directement à des objets réels, mais à l’interprétation de ceux-ci par l’utilisateur final de la base de données. C’est pourquoi les informaticiens ne prétendent pas rendre compte de la “réalité’, mais de «l’univers du discours », qui peut désigner des choses réelles, des objets abstraits ou des événements, pourvu qu’ils fassent partie de l’interprétation des utilisateurs (Tardieu, Rochfeld et al. 1989). La base de données nécessite donc la création de Modèles conceptuels des données et des traitements

A un niveau encore plus abstrait, la nécessité de dialogue entre des agents humains et des agents informatiques (programmes, logiciels,...) “oeuvrant” dans un même domaine nécessite le partage d'une même Ontologie, qui correspond à la spécification explicite d’une conceptualisation, à la mise en évidence à travers un vocabulaire formel et explicite, de ce qui constitue un domaine commun et partagé : classes, relations, fonctions, objets, hiérarchies, catégories avec leurs explications et leurs définitions explicites.

La mise au point de méthodologies de définition des Ontologies d'un domaine d'application mobilise de nombreux chercheurs en Géomatique.

Mais il faut élargir l’acception au–delà du simple modèle de données lui-même. Dans le type de données collectées, dans la manière dont elles sont structurées dans des bases de données, dans les outils logiciels choisis pour analyser et représenter ces données, dans les budgets attachés à la mise à jour des données et des outils, dans les procédures prévues pour accéder aux données, dans les principes qui conduisent la mise en œuvre du système, une série de choix s’exécute en fonction d’objectifs implicites ou explicites, de manière autarcique ou concertée qui rendront un certain nombre de questions difficiles ou impossibles à traiter avec le système.
Cette série de choix (pas toujours conscients de la part des promoteurs du système) obéissent à une représentation du réel, à une construction spécifique pour l’espace en question et en détermineront un jour le mode de sa gestion. Ces modèles intègrent bien évidemment les modèles conceptuels informatiques (modèles des données et modèles des traitements) mais pas seulement. La dimension spatiale du projet conduit à réfléchir à la manière dont va se transcrire l'espace dans le système et produit des spécificités.

Mesure

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

* Mesurer les phénomènes géographiques

Biblio :

* Chrisman N. (1997). Exploring geographic information systems. New-York, John Wiley & Sons. 298 p.

ModèlesTraditionnels

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

* Modèles traditionnels de représentation

ModèleNumérique

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

* Représentation numérique de l'information géographique

SourceDonnées

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

* Sources des Donnees

FonctionsSIG

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

* Grands domaines fonctionnels

OutilsSIG

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

* Solutions logicielles

Webographie :

* http://del.icio.us/mastersig/logiciel
* http://mastersig.free.fr/wiki/doku.php?id=logiciels

OutilsSIGMisenOeuvre

Document cours de référence: SIG_TECH2bis_La__mise_en_oeuvre_des_outils.pdf

Méthodes

Le panel de méthodes utilisables en géomatique est extrêmement diversifié et se rattache à deux grands sous-ensembles : les méthodes liées au traitement des données géographiques et les méthodes liées à la conduite de projet de SIG lui-même.

Les méthodes de traitement des données géographiques

On peut distinguer 4 grands domaines fonctionnels qui déterminent des ensembles de méthodes relativement cohérents :



Intégration et structuration des données

Visualisation et présentation

Exploration et interrrogation

Transformation et analyse

Les méthodes de conduite de projet SIG

IntégationStructuration

Document cours de référence: SIG_TECH3_Integration_structuration.pdf

ExplrationInterrogation

Document cours de référence : SIG_TECH4__Exploration__interrrogation.pdf

Géovisualisation

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

* SIG, cartographie et géovisualisation)

TransformationAnalyse

Document cours de référence : SIG15TECH_Transformation_analyse.pdf

Raster

Document cours de référence :

tags

Géoréférencement

SIGInnovation

Pages liées : Concepts

SIG et innovations techniques à venir

La Géomatique connaît une évolution technique très rapide, tant au niveau du matériel que du logiciel. Les grands facteurs en cause sont les mêmes que ceux qui jouent pour l'informatique en général :

Cela a des conséquences très importantes pour la géomatique quels que soient les utilisateurs.:


ProjectionCoordonnées

Pages liées : Concepts

Supports de cours :

SaisieVecteur

Supports de cours :

* Saisie vectorielle

RequeteVecteur

Supports de cours :

* Requêtes attributaires et spatiales en mode vecteur

Webographie :

*http://del.icio.us/mastersig/SGBD
*http://wwwlsi.supelec.fr/www/yb/poly_bd/sql/tdm_sql.html

Bibliographie :

* Scholl, M., A. Voisard, et al. (1996). SGBD Géographiques - spécificités. Paris, International Thomson Publishing France.

NouvelleConceptualisation

Deux conceptions possibles d'un SIG:

La maniere dont on envisage le role de l'outil va varier du tout au tout. Dans le premier cas, la conception de l'outil se fonde sur un idéal de pureté et d'épuration, quasiment de sublimation: modèles conceptuels, ontologies, modélisation conceptuelle. Dans le second il impose une approche de connexion d'hybridation, de métissage, voire de bricolage.

On peut faire l'hypothèse que ces deux réalités d'un système d'information sont toutes les 2 vraies. Elles corrspondent aux deux mèdailles d'une pièce unique. On peut utiliser ce double cadre pour réinterroger deux questions importantes posées à la recherche en géomatique.

SIOrganisation

Pages liées : Concepts Système d'information

Quelques éléments (rapides) sur les bases théoriques des Systèmes d'information dont relèvent les SIG.



Supports de cours :

* Le Système d’Information d’une organisation.Bases théoriques

Webographie :

* Wikipédia article Urbanisme (système d'information))
* http://www.volle.com/

Biblio :

* Le Moigne J.-L. (1990). La modélisation des systèmes complexes, Dunod. 178 p.
* Pantazis D. et Donnay J.-P. (1996). La conception de SIG, méthode et formalisme. Paris, Hermès. 343 p.
* Gayte O., Cheylan J.-P., Libourel T. et Lardon S. (1997). Conception des systèmes d'information sur l'environnement. Paris, HERMES. 160 p.

SIGSociété

Pages liées : Concepts

Dimensions sociales, culturelles et politiques

Supports de cours

* SIG : Dimensions sociales, culturelles et politiques 

Travaux pratiques



1. Sur la page de recherche du Géorézo cherchez :

Analysez les registres du discours géomatique employé dans les conversations.

2. Lisez le compte-rendu in extenso de la Table ronde organisé le mercredi 23 novembre 2005 lors du salon des maires par le SPDG (Syndicat Professionnel de la Géomatique) sur "Les données du cadastre et les adresses sur Internet" Site web ou Document de la plate-forme

EspaceOrganisation

Pages liées : Concepts SIOrganisation

Un essai de conceptualisation des relations Espace et Organisation à travers le crible information



Supports de cours :

 *Espace,Organisation & information

SIGTypologie

Pages liées : Concepts EspaceOrganisation

Un essai de typologie des SIG à partir de plusieurs critères.

L'analyse des SIG dans Saint-Etienne Métropole menée avec les étudiants du master SIG est ancienne mais intéressante à consulter. Elle est reprise dans le texte associé au support de cours.



Supports de cours :

* Vers une typologie des SIG
* Texte détailléde l'analyse typologique  SIG

Documents:

* Enquête Saint-Etienne Métropole Volume 1
* Enquête Saint-Etienne Métropole Volume 2

Biblio :

SIGDimOrganisation

Pages liées : Concepts EspaceOrganisation

Selon Pornon, la question primordiale que pose un SIG à une organisation c'est l'unité/diversité du Système d'Information. Plusieurs services donc plusieurs points de vue dans une organisation et donc contraintes sur le SI:

Il faut donc gérer la question permanente autonomie/intégration de l'organisation informatique

Les SIG héritent de toutes les propriétés et toutes les contraintes des SI traditionnels :

* Intégration/autonomie de la structure SIG dans l'organisation
* Prise en compte de l'environnement du système dans sa dimension spatiale
*La question de la relation entre technique géomatique et informatique traditionnelle (au niveau structure, cohérence des données, compatibilité des outils)

A cette approche liée aux systèmes d'action, Roche ajoute une dimension culturelle et institutionnelle.




Documents:




Biblio :