Le concept de SIG. Solutions de géoinformation gratuites QGIS et sous-système de géoinformation NextGIS

Système d'information géographique (SIG) est un moyen de visualiser des informations spatiales et de les présenter de manière dynamique. Le SIG est un système de collecte, de stockage, d'analyse et de présentation d'informations cartographiques. Afin que le SIG puisse répondre rapidement à toute nouvelle situation, diverses informations thématiques sont appliquées au même contour spatial, y compris les informations nouvellement obtenues sur le territoire. Grâce à cette capacité, le SIG permet de modéliser des processus et des phénomènes et de suivre l'évolution de leur état au fil du temps. Le SIG peut inclure des informations naturelles, biologiques, culturelles, démographiques ou économiques.

Le SIG vous permet de traiter des tableaux d'informations spatialement hétérogènes, composant par composant, de maintenir des bases de données pour une large classe d'objets géographiques, de percevoir et de traiter les caractéristiques spatiales des situations géoécologiques, de mettre en œuvre un mode utilisateur interactif, de configurer rapidement le système pour résoudre différents types de problèmes (évaluation de l'état d'une ressource, cartographie environnementale, prise de décisions de gestion). Un SIG comporte cinq composants principaux : le matériel, les logiciels, les données, les personnes et les méthodes. Le matériel est l'ordinateur qui exécute le SIG. Les SIG fonctionnent sur différents types de plates-formes informatiques, depuis les serveurs centralisés jusqu'aux ordinateurs personnels individuels ou en réseau.

Le logiciel contient les fonctions et les outils nécessaires pour stocker, analyser et visualiser des informations géographiques. Les composants clés des produits logiciels sont :

• outils de saisie et de manipulation d'informations géographiques ;
• système de gestion de base de données;
• outils pour prendre en charge les requêtes spatiales, l'analyse et la visualisation (affichage);
• interface utilisateur graphique pour un accès facile aux outils.

Les données d'attitude et les données tabulaires associées peuvent être collectées et préparées par l'utilisateur ou achetées auprès de fournisseurs. Dans le processus de gestion des données spatiales, un SIG intègre ces dernières à d'autres types et sources de données, et peut également utiliser le système de gestion de bases de données utilisé par de nombreuses organisations pour organiser et maintenir les informations à leur disposition. Les utilisateurs du SIG peuvent à la fois des spécialistes techniques qui développent et entretiennent le système, et des utilisateurs ordinaires à qui le SIG aide à résoudre les affaires et les problèmes actuels.

Un SIG stocke des informations sur le monde réel sous la forme d'un ensemble de couches thématiques agrégées en fonction de l'emplacement géographique. Cette approche simple mais très flexible a prouvé sa valeur pour résoudre une variété de problèmes du monde réel : suivi du mouvement des véhicules et des matériaux, affichage détaillé des conditions réelles et des activités planifiées, et modélisation de la circulation atmosphérique mondiale. Toutes les informations géographiques contiennent des informations sur la localisation spatiale, qu'il s'agisse d'une référence à des coordonnées géographiques ou autres, ou de références à une adresse, un code postal, une circonscription électorale ou de recensement, un identifiant de terre ou de forêt, un nom de route, etc. Lorsque de tels liens sont utilisés, une procédure appelée géocodage est utilisée pour déterminer automatiquement l'emplacement d'un objet. Il s'agit d'une procédure de création automatisée d'objets cartographiques basés sur des données d'attribut contenues dans une table. Selon la nature des données utilisées, on distingue le géocodage de coordonnées, le géocodage par objets et le géocodage d'adresses. Avec son aide, vous pouvez rapidement trouver et voir sur la carte où se trouve l'objet ou le phénomène qui vous intéresse.

Le SIG peut fonctionner avec deux types de données très différents : vectoriels et raster. Dans un modèle vectoriel, les informations sur les points, les lignes et les polygones sont codées et stockées sous la forme d'un ensemble de coordonnées X et Y. L'emplacement d'une entité ponctuelle, telle qu'un trou de forage, est décrit par une paire de coordonnées (X, Y ). Les entités linéaires telles que les routes, les rivières ou les pipelines sont stockées sous forme d'ensembles de coordonnées X, Y. Les entités polygonales telles que les bassins versants fluviaux, les parcelles ou les zones de service sont stockées sous la forme d'un ensemble fermé de coordonnées. Le modèle vectoriel est particulièrement utile pour décrire des objets discrets et est moins adapté pour décrire des propriétés en constante évolution telles que les types de sol ou l'accessibilité des objets.

Le modèle raster est optimal pour travailler avec des propriétés continues. Une image raster est un ensemble de valeurs pour des composants élémentaires individuels (cellules). C'est comme une carte ou une image numérisée. L'ensemble de la zone d'étude est divisé en éléments d'une grille ou cellule régulière. Chaque cellule ne contient qu'une seule valeur. Il est spatialement complet car tout emplacement dans la zone d'étude correspond à une cellule raster, autrement dit, le modèle raster opère sur des emplacements élémentaires. Dans la plupart des modèles de données raster, la plus petite unité est un carré ou un rectangle. Ces unités sont appelées grille, matrice ou pixel. Un ensemble de cellules forme un réseau, un raster et une matrice.

Pour être utilisées dans les SIG, les données sont converties dans un format numérique approprié. Le processus de conversion des données de cartes papier en fichiers informatiques est appelé numérisation. Dans les SIG modernes, ce processus peut être automatisé grâce à la technologie de numérisation, ce qui est particulièrement important lors de la réalisation de grands projets. Si la quantité de travail est faible, vous pouvez saisir des données à l'aide d'un numériseur. De nombreuses données ont déjà été traduites dans des formats directement compréhensibles par les progiciels SIG. Avec une augmentation du volume d'informations et une augmentation du nombre d'utilisateurs, il est conseillé d'utiliser des systèmes de gestion de bases de données pour stocker, structurer et gérer les données. Dans un SIG, il est plus pratique d'utiliser une structure relationnelle dans laquelle les données sont stockées sous forme de tableau. Le SIG est largement utilisé dans l'AIMS RSChS.

Le SIG parmi les technologies de l'information

La première question d’une personne peu familiarisée avec les systèmes d’information géographique (SIG) sera bien entendu : « Pourquoi ai-je besoin de cela ? En effet, nous utilisons rarement des atlas et des cartes dans nos vies. Et en général, la géographie, comme le montrent les œuvres des classiques, n'est pas non plus nécessaire à étudier - il y a des chauffeurs de taxi pour cela. De plus, nous recevons déjà plus d'informations, et des informations pas toujours agréables, de diverses sources que nous ne le souhaiterions parfois. Et faut-il encore le systématiser ? Il y a beaucoup de choses à penser ici. Mais à bien y regarder, le SIG est bien plus qu’une carte transférée sur un ordinateur. Alors qu’est-ce que c’est et avec quoi le mange-t-on ?

Mais, malheureusement, avec une définition brève, compréhensible par tout le monde et, comme l'a dit le professeur Preobrazhensky de "Heart of a Dog", "factuelle", tout n'est pas si simple. Le fait est apparemment que cette technologie, d'une part, est largement universelle, et d'autre part, elle se développe si rapidement et capture de nouveaux domaines de la vie et de l'activité que, comme dans une anecdote de l'époque du socialisme développé, des produits (c'est-à-dire des définitions) ils n'ont pas le temps de livrer. Les auteurs de chaque nouvel ouvrage fondamental sur les SIG (et de tels ouvrages sont constamment publiés), et plus encore de nombreuses monographies relatives à l'un des innombrables domaines de leur application, tentent d'apporter leur contribution possible à la création d'une telle définition. . Nous vous renvoyons à ces livres si vous souhaitez trouver la définition la plus acceptable pour vous. Chacun qui plonge dans ce monde est libre de donner le sien. Nous, sans aucunement prétendre à l'originalité, prendrons ce qui est déjà disponible.

Voici par exemple deux définitions : l’une « lyrique », l’autre « pratique ». Premièrement : « C’est l’occasion de jeter un nouveau regard sur le monde qui nous entoure. » Deuxièmement : « Le SIG est une technologie informatique moderne permettant de cartographier et d’analyser des objets du monde réel, ainsi que des événements qui se produisent sur notre planète, dans nos vies et nos activités. »

Sans aucune définition et juste une description, cette technologie combine les opérations de base de données traditionnelles, telles que les requêtes et l'analyse statistique, avec les avantages d'une visualisation riche et d'une analyse géographique (spatiale) qu'offre une carte. Ces capacités distinguent le SIG des autres systèmes d'information et offrent des perspectives uniques pour son utilisation dans un large éventail de tâches liées à l'analyse et à la prévision des phénomènes et événements dans le monde environnant, avec la compréhension et l'identification des principaux facteurs et causes, ainsi que ainsi que leurs conséquences possibles, avec la planification des décisions stratégiques et les conséquences continues des actions entreprises.

L’une des meilleures façons d’apprendre ce qu’est le SIG est de voir comment d’autres personnes utilisent cette technologie. Eh bien, sans tarder, commencez à travailler avec le SIG et démontrez vos réalisations aux autres. Toute personne ayant une attitude créative envers les affaires, lorsqu'elle voit les possibilités du SIG, ses mains commencent immédiatement à les démanger... Après tout, le SIG est aussi une boîte à outils à l'aide de laquelle vous pouvez résoudre des problèmes pour lesquels parfois il n'y a pas de prêt -réalisé des solutions complètes.

Mais revenons au début. À première vue, la seule chose évidente est l'utilisation du SIG dans la préparation et l'impression de cartes et, peut-être, dans le traitement d'images aériennes et satellitaires. La gamme réelle d'applications du SIG est beaucoup plus large, et pour l'apprécier, il faudrait regarder l'utilisation des ordinateurs en général : la place du SIG sera alors beaucoup plus claire.

Les ordinateurs offrent non seulement une grande commodité pour effectuer des opérations bien connues avec des documents, mais ils sont également porteurs d'une nouvelle direction de l'activité humaine. Cette direction est celle des technologies de l’information, et c’est sur elles que repose en grande partie la société moderne. De quoi s'agit-il - la technologie de l'information ?

Le terme « information » est souvent compris de manière trop étroite (comme « l’information » rapportée par les journalistes). En réalité, tout ce qui peut être représenté sous forme de lettres, de chiffres et d’images devrait être appelé information. Donc, toutes les méthodes, techniques, techniques, moyens, systèmes, théories, orientations, etc. etc., qui visent à collecter, traiter et utiliser l'information, sont collectivement appelés technologies de l'information. Et le SIG en fait partie.

Les SIG sont désormais une industrie de plusieurs millions de dollars qui implique des millions de personnes à travers le monde. Ainsi, selon Dataquest, en 1997, les ventes totales de logiciels SIG ont dépassé 1 milliard de dollars, et en prenant en compte les logiciels et matériels associés, le marché des SIG approche les 10 milliards de dollars. Les SIG sont étudiés dans les écoles, les collèges et les universités. Cette technologie est utilisée dans presque toutes les sphères de l'activité humaine - que ce soit pour analyser des problèmes mondiaux tels que la surpopulation, la pollution des sols, la faim et la surproduction de produits agricoles, la réduction des terres forestières, les catastrophes naturelles, ou pour résoudre des problèmes spécifiques tels que la recherche du meilleur itinéraire entre les points, sélection de l'emplacement optimal pour un nouveau bureau, recherche d'une maison à son adresse, pose d'un pipeline ou d'une ligne électrique dans la zone, diverses tâches municipales telles que l'enregistrement de la propriété foncière. Comment est-il possible de résoudre des problèmes aussi différents en utilisant une seule technologie ? Pour comprendre cela, examinons séquentiellement la structure, le fonctionnement et les exemples d'application SIG.

Composants du SIG

Un SIG fonctionnel comporte cinq éléments clés : le matériel, les logiciels, les données, les personnes et les méthodes.

Matériel. Il s'agit de l'ordinateur qui exécute le SIG. Aujourd'hui, les SIG fonctionnent sur différents types de plates-formes informatiques, depuis les serveurs centralisés jusqu'aux ordinateurs de bureau individuels ou en réseau.

Logiciel Un SIG contient les fonctions et les outils nécessaires pour stocker, analyser et visualiser des informations géographiques (spatiales). Les composants clés des produits logiciels sont : des outils pour saisir et manipuler des informations géographiques ; système de gestion de base de données (SGBD ou SGBD); outils pour prendre en charge les requêtes spatiales, l'analyse et la visualisation (affichage); interface utilisateur graphique (GUI ou GUI) pour un accès facile aux outils et fonctions.

Données. C'est probablement l'élément le plus important du SIG. Les données de localisation spatiale (données géographiques) et les données tabulaires associées peuvent être collectées et produites par l'utilisateur ou achetées auprès de fournisseurs, commercialement ou autrement. Dans la gestion des données spatiales, un SIG intègre les données spatiales avec d'autres types et sources de données, et peut également utiliser les SGBD utilisés par de nombreuses organisations pour organiser et maintenir les données dont elles disposent.

Interprètes. Une utilisation généralisée de la technologie SIG est impossible sans les personnes qui travaillent avec des produits logiciels et élaborent des plans pour les utiliser pour résoudre des problèmes réels. Les utilisateurs du SIG peuvent être à la fois des spécialistes techniques qui développent et entretiennent le système, et des employés ordinaires (utilisateurs finaux) à qui le SIG aide à résoudre les affaires et les problèmes quotidiens.

Méthodes. Le succès et l'efficacité (y compris économique) de l'utilisation du SIG dépendent en grande partie d'un plan et de règles de travail correctement élaborés, qui sont établis conformément aux tâches et au travail spécifiques de chaque organisation.

Comment fonctionne le SIG ?

Un SIG stocke des informations sur le monde réel sous la forme d'un ensemble de couches thématiques agrégées en fonction de l'emplacement géographique. Cette approche simple mais très flexible a prouvé sa valeur pour résoudre une variété de problèmes du monde réel : suivi du mouvement des véhicules et des matériaux, cartographie détaillée des conditions réelles et des activités planifiées, et modélisation de la circulation atmosphérique mondiale.

Toutes les informations géographiques contiennent des informations sur l'emplacement spatial, qu'il s'agisse d'une référence à des coordonnées géographiques ou autres, ou de références à une adresse, un code postal, une circonscription électorale ou une circonscription de recensement, un identifiant de terre ou de forêt, un nom de route ou une borne kilométrique sur une autoroute, etc. Lorsque de tels liens sont utilisés pour déterminer automatiquement l'emplacement ou les emplacements de la ou des entités, une procédure appelée géocodage est utilisée. Avec son aide, vous pouvez rapidement déterminer et voir sur la carte où se trouve l'objet ou le phénomène qui vous intéresse (la maison où vit votre ami ou l'organisation dont vous avez besoin ; l'endroit où un tremblement de terre ou une inondation s'est produite ; un itinéraire le long duquel il est plus facile et plus rapide d'arriver au point ou à la maison souhaité).

Modèles vectoriels et raster. Le SIG peut fonctionner avec deux types de données très différents : vectoriels et raster. Dans un modèle vectoriel, les informations sur les points, les lignes et les polygones sont codées et stockées sous la forme d'un ensemble de coordonnées X,Y (dans les SIG modernes, une troisième coordonnée spatiale et une quatrième, par exemple, une coordonnée temporelle sont souvent ajoutées). L'emplacement d'un point (objet ponctuel), par exemple un forage, est décrit par une paire de coordonnées (X,Y). Les entités linéaires telles que les routes, les rivières ou les pipelines sont stockées sous forme d'ensembles de coordonnées X,Y. Les entités polygonales telles que les bassins versants des rivières, les parcelles de terrain ou les zones de service sont stockées sous la forme d'un ensemble fermé de coordonnées. Le modèle vectoriel est particulièrement utile pour décrire des objets discrets et est moins adapté pour décrire des propriétés en constante évolution, telles que la densité de population ou l'accessibilité des objets. Le modèle raster est optimal pour travailler avec des propriétés continues. Une image raster est un ensemble de valeurs pour des composants élémentaires individuels (cellules) ; c'est comme une carte ou une image numérisée. Les deux modèles ont leurs avantages et leurs inconvénients. Les SIG modernes peuvent fonctionner avec des modèles de données vectorielles et raster.

Problèmes résolus par le SIG

Les SIG à usage général exécutent généralement cinq procédures (tâches) avec des données, entre autres : saisie, manipulation, gestion, requête et analyse, et visualisation.

Entrer. Pour être utilisées dans un SIG, les données doivent être converties dans un format numérique adapté. Le processus de conversion des données de cartes papier en fichiers informatiques est appelé numérisation. Dans les SIG modernes, ce processus peut être automatisé à l'aide de la technologie du scanner, ce qui est particulièrement important lors de la réalisation de grands projets. Pour une quantité de travail relativement faible, les données peuvent être saisies à l'aide d'un numériseur. Certains SIG disposent de vecteurs intégrés qui automatisent le processus de numérisation des images raster. De nombreuses données ont déjà été traduites dans des formats directement compréhensibles par les progiciels SIG.

Manipulation. Souvent, pour mener à bien un projet spécifique, les données existantes doivent être davantage modifiées pour répondre aux exigences de votre système. Par exemple, les informations géographiques peuvent être présentées à différentes échelles (les lignes centrales des rues sont à une échelle de 1 : 100 000, les limites des secteurs de recensement sont à une échelle de 1 : 50 000 et les caractéristiques résidentielles sont à une échelle de 1 : 10 000). Pour un traitement et une visualisation conjoints, il est plus pratique de présenter toutes les données à une seule échelle et sur la même projection cartographique. La technologie SIG offre différentes manières de manipuler les données spatiales et d'extraire les données nécessaires à une tâche spécifique.

Contrôle. Dans les petits projets, les informations géographiques peuvent être stockées sous forme de fichiers normaux. Mais avec une augmentation du volume d'informations et une augmentation du nombre d'utilisateurs, il est plus efficace d'utiliser des systèmes de gestion de bases de données (SGBD), des outils informatiques spéciaux pour travailler avec des ensembles de données intégrés (bases de données) pour stocker, structurer et gérer les données. . Dans un SIG, il est plus pratique d'utiliser une structure relationnelle dans laquelle les données sont stockées sous forme de tableau. Dans ce cas, des champs communs sont utilisés pour lier les tables. Cette approche simple est assez flexible et est largement utilisée dans de nombreuses applications SIG et non SIG.

Requête et analyse. Si vous disposez d'un SIG et d'informations géographiques, vous pourrez obtenir des réponses à la fois à des questions simples (qui est le propriétaire de ce terrain ? À quelle distance les uns des autres se trouvent ces objets ? Où se situe cette zone industrielle ?), et à des questions plus complexes qui nécessitent une analyse supplémentaire (où est-ce qu'on peut construire une nouvelle maison ? quel est le principal type de sol sous les forêts d'épicéas ? comment la construction d'une nouvelle route affectera-t-elle la circulation ?). Les questions peuvent être posées d’un simple clic de souris sur un objet spécifique, ainsi que via des outils analytiques avancés. À l'aide du SIG, vous pouvez identifier et définir des modèles de recherche et jouer des scénarios tels que « que se passera-t-il si... ». Les SIG modernes disposent de nombreux outils d’analyse puissants. Parmi elles, les deux plus importantes sont l’analyse de proximité et l’analyse de chevauchement. Pour analyser la proximité des objets les uns par rapport aux autres, le SIG utilise un processus appelé mise en mémoire tampon. Il permet de répondre aux types de questions suivants : Combien de maisons se trouvent à moins de 100 m de ce plan d'eau ? Combien de clients habitent à moins de 1 km de ce magasin ? quelle est la part du pétrole produit à partir des puits situés à moins de 10 km du bâtiment de contrôle de ce département de production pétrolière et gazière ? Le processus de superposition implique l’intégration de données situées dans différentes couches thématiques. Dans le cas le plus simple, il s’agit d’une opération de cartographie, mais dans un certain nombre d’opérations analytiques, les données provenant de différentes couches sont physiquement combinées. La superposition, ou agrégation spatiale, permet par exemple d'intégrer des données sur les sols, la pente, la végétation et le régime foncier avec les taux de taxe foncière.

Visualisation. Pour de nombreux types d’opérations spatiales, le résultat final est une représentation des données sous la forme d’une carte ou d’un graphique. Une carte est un moyen très efficace et informatif de stocker, présenter et transmettre des informations géographiques (référencées spatialement). Auparavant, les cartes étaient créées pour durer des siècles. Les SIG fournissent de nouveaux outils étonnants qui élargissent et font progresser l’art et la science de la cartographie. Avec son aide, la visualisation des cartes elles-mêmes peut être facilement complétée par des documents de rapport, des images tridimensionnelles, des graphiques, des tableaux, des diagrammes, des photographies et d'autres moyens, tels que le multimédia.

Technologies associées

Le SIG est étroitement lié à un certain nombre d'autres types de systèmes d'information. Sa principale différence réside dans la capacité à manipuler et analyser des données spatiales. Bien qu'il n'existe pas de classification unique et généralement acceptée des systèmes d'information, la description suivante devrait aider à éloigner les SIG de la cartographie de bureau, de la CAO, de la télédétection, des systèmes de gestion de bases de données (SGBD) et de la technologie mondiale de positionnement (GPS).

Systèmes de cartographie de bureau utiliser la représentation cartographique pour organiser l’interaction des utilisateurs avec les données. Dans de tels systèmes, tout est basé sur des cartes ; la carte est une base de données. La plupart des systèmes de cartographie de bureau ont des capacités limitées de gestion des données, d’analyse spatiale et de personnalisation. Les packages correspondants fonctionnent sur les ordinateurs de bureau - PC, Macintosh et postes de travail UNIX bas de gamme.

Systèmes CAO capable de créer des dessins de projets, des plans de construction et d'infrastructure. Pour se combiner en une seule structure, ils utilisent un ensemble de composants avec des paramètres fixes. Ils reposent sur un petit nombre de règles de combinaison de composants et ont des fonctions analytiques très limitées. Certains systèmes de CAO ont été étendus pour prendre en charge la représentation cartographique des données, mais, en règle générale, les utilitaires disponibles ne permettent pas une gestion et une analyse efficaces de grandes bases de données spatiales.

Télédétection et GPS. La télédétection est à la fois un art et une science permettant de mesurer la surface de la Terre à l'aide de capteurs tels que diverses caméras embarquées à bord des avions, des récepteurs de systèmes de positionnement global et d'autres appareils. Ces capteurs collectent des données sous forme d’ensembles de coordonnées ou d’images (aujourd’hui majoritairement numériques) et fournissent des capacités spécialisées de traitement, d’analyse et de visualisation des données résultantes. En raison du manque d'outils de gestion et d'analyse de données suffisamment puissants, les systèmes correspondants dans leur forme pure, c'est-à-dire sans fonctions supplémentaires, peuvent difficilement être classés comme de véritables SIG.

Systèmes de gestion de bases de données conçu pour stocker et gérer tous types de données, y compris les données géographiques (spatiales). Les SGBD sont optimisés pour de telles tâches, c'est pourquoi de nombreux SIG disposent d'un support SGBD intégré. Ces systèmes ne disposent pour la plupart pas d’outils d’analyse et de visualisation similaires aux SIG.

Que peut faire le SIG pour vous ?

Le principal « atout » du SIG est peut-être la présentation la plus naturelle (pour l'homme) à la fois des informations spatiales elles-mêmes et de toute autre information relative aux objets situés dans l'espace (les informations dites d'attribut). Les manières de présenter les informations d'attribut sont différentes : il peut s'agir d'une valeur numérique provenant d'un capteur, d'un tableau d'une base de données (locale et distante) sur les caractéristiques d'un objet, de sa photographie ou d'une image vidéo réelle. Ainsi, le SIG peut être utile partout où des informations spatiales et/ou des informations sur des objets situés à des endroits spécifiques de l'espace sont utilisées. Du point de vue de leurs domaines d'application et de leur impact économique, les SIG peuvent réaliser les tâches suivantes :

1. Effectuez des requêtes spatiales et effectuez des analyses. La capacité du SIG à effectuer des recherches dans des bases de données et à effectuer des requêtes spatiales a permis à de nombreuses entreprises de gagner des millions de dollars. Le SIG permet de réduire le temps nécessaire pour répondre aux demandes des clients ; identifier les zones adaptées aux activités requises ; identifier les relations entre divers paramètres (par exemple, les sols, le climat et les rendements des cultures); identifier les emplacements des coupures d’alimentation. Les agents immobiliers utilisent le SIG pour trouver, par exemple, toutes les maisons d'une zone donnée qui ont des toits en ardoise, trois chambres et des cuisines de 10 pieds, puis fournissent des descriptions plus détaillées de ces structures. La demande peut être affinée en introduisant des paramètres supplémentaires, par exemple des paramètres de coût. Vous pouvez obtenir une liste de toutes les maisons situées à une distance donnée d'une certaine autoroute, zone forestière ou lieu de travail.
2. Améliorer l’intégration au sein de l’organisation. De nombreuses organisations utilisant les SIG ont découvert que l'un de leurs principaux avantages réside dans les nouvelles opportunités d'améliorer la gestion de leur organisation et de ses ressources basées sur l'intégration géographique des données existantes, la capacité de les partager et de les modifier de manière coordonnée entre différents départements. . La possibilité d'une utilisation collective et une base de données constamment élargie et corrigée par différentes divisions structurelles permettent d'augmenter l'efficacité à la fois de chaque division et de l'organisation dans son ensemble. Ainsi, une entreprise de services publics peut planifier clairement les travaux de réparation ou d'entretien, depuis l'obtention d'informations complètes et l'affichage sur un écran d'ordinateur (ou sur des copies papier) des zones pertinentes, telles que les conduites d'eau, jusqu'à l'identification automatique des résidents qui seront concernés par ces travaux, et les informer du moment de l'arrêt prévu du chauffage ou des interruptions de l'approvisionnement en eau.
3. Aidez à prendre des décisions plus éclairées. Les SIG, comme les autres technologies de l’information, soutiennent l’adage bien connu selon lequel une meilleure information conduit à de meilleures décisions. Mais le SIG n'est pas un outil de prise de décision, mais un outil qui permet d'accélérer et d'augmenter l'efficacité de la procédure de prise de décision. Il fournit des réponses aux requêtes et des fonctions d'analyse des données spatiales, en présentant les résultats de l'analyse sous une forme visuelle et facile à lire. Les SIG aident, par exemple, à résoudre des problèmes tels que la fourniture d'une variété d'informations à la demande des autorités de planification, la résolution des conflits territoriaux, le choix des emplacements optimaux (de différents points de vue et selon différents critères) pour placer des objets, etc. Les informations nécessaires à la prise de décision peuvent être présentées sous une forme cartographique concise avec des explications textuelles, des graphiques et des diagrammes supplémentaires. La disponibilité d'informations accessibles à la perception et à la généralisation permet aux décideurs de concentrer leurs efforts sur la recherche d'une solution sans passer beaucoup de temps à collecter et à comprendre les données hétérogènes disponibles. Vous pouvez rapidement envisager plusieurs options de solutions et choisir la plus efficace et la plus rentable.
4. Créez des cartes. Les cartes occupent une place particulière dans les SIG. Le processus de création de cartes dans un SIG est plus simple et plus flexible que les méthodes de cartographie manuelles ou automatiques traditionnelles. Cela commence par la création d'une base de données. La numérisation de cartes papier ordinaires peut également être utilisée comme source d’obtention de données initiales. Les bases de données cartographiques basées sur le SIG peuvent être continues (non divisées en tuiles ou régions distinctes) et non associées à une échelle ou une projection cartographique spécifique. Sur la base de telles bases de données, il est possible de créer des cartes (sous forme électronique ou sur papier) de n'importe quel territoire, de n'importe quelle échelle, avec la charge requise, avec sa sélection et son affichage avec les symboles requis. À tout moment, la base de données peut être mise à jour avec de nouvelles données (par exemple, provenant d'autres bases de données), et les données disponibles peuvent être corrigées et immédiatement affichées à l'écran selon les besoins. Dans les grandes organisations, la base de données topographique créée peut être utilisée comme base par d'autres départements et divisions ; Dans le même temps, il est possible de copier rapidement des données et de les envoyer sur des réseaux locaux et mondiaux.

"CAO et graphisme" 5"2000

13.1. CONCEPTS SUR LES SYSTÈMES DE GÉO-INFORMATION

A la fin du 20ème siècle. Grâce à l'automatisation et à l'informatisation actives, la cartographie est devenue détentrice et gestionnaire d'énormes quantités d'informations sur les aspects les plus importants de l'existence, de l'interaction et du fonctionnement de la nature et de la société. L'informatisation a pénétré tous les domaines de la science et de la pratique - de l'enseignement scolaire aux politiques publiques de haut niveau.
Dans les géosciences, basées sur les technologies de l'information, systèmes d'information géographique (SIG) - systèmes spéciaux pour collecter, stocker, analyser et visualiser graphiquement des données spatiales et des informations associées sur les objets nécessaires.
Données spatiales (données géographiques, géodonnées) - données sur les objets spatiaux et leurs ensembles. Les données spatiales constituent la base du support informationnel des systèmes d'information géographique. L'ensemble des données spatiales enregistrées (sauvegardées) d'une manière ou d'une autre est appelée base de données spatiale.
L'une des principales fonctions du SIG est la création et l'utilisation de cartes informatiques (électroniques), d'atlas et d'autres ouvrages cartographiques.
Les technologies de géoinformation sont utilisées avec beaucoup de succès dans les secteurs suivants :

• exploitation minière - surveillance des entreprises minières, contrôle de l'exploitation minière ;
• production industrielle - conception d'entreprise, calculs, audit et surveillance ;
• industrie de la construction – conception des communications ;
• économie - réalisation d'expertises, planification marketing, gestion ;
• gestion administrative - comptabilité de la subordination administrative, support informationnel des campagnes électorales, conseil, gestion du territoire ;
• écologie - résolution de problèmes dans des situations d'urgence, surveillance de l'environnement ;
• Internet - Serveurs Internet, recherche de localisation et routage.

Il est d'usage de distinguer les niveaux territoriaux de SIG suivants : mondial, national, régional, municipal et local.
Le SIG est également subdivisé par orientation du problème (sujet). Des systèmes spécialisés d'information foncière (LIS), cadastraux (CIS), environnementaux (EGIS), éducatifs, marins et bien d'autres ont été créés. L’un des plus courants en géographie est le SIG de type ressources. Ils sont créés sur la base d'un ensemble d'informations étendues et diversifiées et sont destinés à l'inventaire, à l'évaluation, à la protection et à l'utilisation rationnelle des ressources, ainsi qu'à la prévision des résultats de leur exploitation.

13.2. SOUS-SYSTÈMES SIG

Structure Le SIG est généralement représenté comme un ensemble couches d'informations (Fig. 13.1). Par exemple, la couche de base contient des données de terrain, suivies par des couches d'hydrographie, de réseaux routiers, d'habitats, de sols, d'occupation du sol, de répartition des polluants, etc. Classiquement, ces couches peuvent être considérées sous la forme d'une « étagère », sur chaque étagère de laquelle est stockée une carte ou une information numérique sur un thème précis.

Riz. 13.1. Le principe d'agencement des couches d'informations dans un système d'information géographique

Dans le processus de résolution des problèmes assignés, les couches sont analysées individuellement ou ensemble dans différentes combinaisons, leur superposition mutuelle (superposition) et leur zonage sont effectués, les corrélations sont calculées, etc. Par exemple, à l’aide de données électorales, vous pouvez créer des couches « taux de participation électorale par circonscription électorale » et « résultats du vote pour un parti particulier ». En analysant ces couches, on peut tirer des conclusions sur le travail des agitateurs dans les quartiers.

Riz. 13.2. Résultats des élections par circonscription

Lors de la création d'un SIG, l'attention principale est toujours portée au choix de la zone géographique les bases Et carte de base , qui sert de cadre pour relier, combiner et coordonner ultérieurement toutes les données entrant dans le SIG, pour la coordination mutuelle des couches d'informations et l'analyse ultérieure à l'aide d'une superposition. En fonction du sujet et de l'orientation du problème du SIG, les éléments suivants peuvent être choisis comme base :

• cartes des divisions administratives-territoriales ;
• cartes topographiques et géographiques générales;
• cartes et plans cadastraux;
• des cartes photographiques et des portraits photographiques de la région ;
• cartes paysagères;
• cartes de zonage naturel et diagrammes de contours naturels ;
• cartes d'occupation des sols.

Des combinaisons des bases ci-dessus sont également possibles, par exemple des cartes paysagères avec des cartes topographiques ou des cartes photographiques avec des cartes d'occupation du sol, etc. Dans chaque cas spécifique, la sélection et la préparation complémentaire d'un fond de carte (par exemple, son déchargement ou l'application d'informations complémentaires) constituent la tâche centrale de l'étape de justification géographique et cartographique du SIG.
cœur chaque SIG est système de cartographie automatisé (AKS) - un ensemble d'appareils et de logiciels qui assurent la création et l'utilisation de cartes. L'ACS se compose d'un certain nombre de sous-systèmes, dont les plus importants sont les sous-systèmes saisir, traitement Et sortir information(Fig. 13.3).
Le sous-système de saisie d'informations est un dispositif permettant de convertir des informations spatiales sous forme numérique et de les saisir dans la mémoire de l'ordinateur ou dans une base de données. Des numériseurs et des scanners sont utilisés pour la numérisation. À l'aide de numériseurs, les contours et autres symboles sont tracés et tracés sur la carte originale, et les coordonnées actuelles de ces contours et lignes sous forme numérique sont reçues dans la mémoire de l'ordinateur. L'opérateur effectue le processus de traçage manuellement, ce qui est associé à une intensité de travail élevée et à l'apparition d'erreurs lors du traçage des lignes. Les scanners lisent automatiquement les informations de manière séquentielle sur tout le champ de la carte, ligne par ligne. La carte elle-même est posée sur la tablette ou sur la bobine. La numérisation est effectuée rapidement et avec précision, mais il est nécessaire en plus de séparer (reconnaître) les éléments numérisés : rivières, routes, autres contours, etc. Les caractéristiques qualitatives et quantitatives des objets numérisés, ainsi que les données statistiques, sont saisies à partir d'un clavier d'ordinateur. Toutes les informations numériques sont stockées dans des bases de données.

Riz. 13.3. Structure du SIG.

Base de données - des ensembles de données ordonnés sur n'importe quel sujet (thèmes), présentés sous forme numérique, par exemple des bases de données sur le relief, les implantations, des bases de données d'informations géologiques ou environnementales. La constitution des bases de données, leur accès et leur utilisation sont assurés par un système de gestion de bases de données (SGBD), qui vous permet de trouver rapidement les informations requises et d'effectuer leur traitement ultérieur. Si les bases de données se trouvent sur plusieurs ordinateurs (par exemple, dans différentes institutions ou même dans différentes villes et pays), alors elles sont appelées bases de données distribuées . C'est pratique, puisque chaque organisation constitue son propre réseau, le surveille et le tient à jour. Formulaire Ensembles de bases de données et leurs outils de gestion banques de données . Les bases de données distribuées et les banques de données se connectent réseaux informatiques , et leur accès (requêtes, recherche, lecture, mise à jour) s'effectue sous un contrôle unique.
Sous-système de traitement de l'information se compose de l'ordinateur lui-même, du système de contrôle et du logiciel. Des centaines de programmes spécialisés différents (progiciels) ont été créés qui vous permettent de sélectionner la projection, les techniques de généralisation et les méthodes d'image souhaitées, de créer des cartes, de les combiner entre elles, de visualiser et d'imprimer. Les systèmes logiciels sont capables d'effectuer des travaux plus complexes : analyser le territoire, déchiffrer les images et classer les objets cartographiés, modéliser les processus, comparer, évaluer les options alternatives et choisir la voie de solution optimale. Et les programmes « intelligents » modernes simulent même certains processus de la pensée humaine.
La plupart des sous-systèmes de traitement de l'information fonctionnent en mode dialogue (interactif), au cours duquel il y a un échange bidirectionnel direct d'informations entre le cartographe et l'ordinateur.
Sous-système de sortie (distribution) d'informations - un ensemble de dispositifs permettant de visualiser les informations traitées sous forme cartographique. Il s'agit d'écrans (écrans), de dispositifs d'impression (imprimantes) de différentes conceptions, de machines à dessiner (traceurs), etc. Avec leur aide, les résultats de la cartographie et les options de solution sont rapidement affichés sous une forme pratique pour l'utilisateur. Il peut s'agir non seulement de cartes, mais aussi de textes, de graphiques, de modèles tridimensionnels, de tableaux, mais si nous parlons d'informations spatiales, elles sont le plus souvent données sous forme cartographique, la plus familière et la plus facilement visible.
Tous les sous-systèmes inclus dans les systèmes de cartographie automatique sont également inclus dans le SIG. Le SIG cartographique à usage industriel comprend également sous-système de publication de cartes , qui vous permet de produire des formulaires imprimés et d'imprimer des cartes. Si le tirage est faible, ce qui est généralement le cas lors de la recherche scientifique, des systèmes de publication cartographique assistée par ordinateur sont utilisés.
Le SIG axé sur le travail avec les informations aérospatiales comprend un sous-système spécialisé de traitement d'images. Dans ce cas, le logiciel permet d'effectuer diverses opérations avec les images : les corriger, les transformer, les améliorer, les reconnaître et les décrypter automatiquement, les classer, etc.
Un sous-système spécial dans un SIG hautement développé peut être une base de connaissances, c'est-à-dire un ensemble de connaissances formalisées, de règles logiques et d'outils logiciels pour résoudre des problèmes d'un certain type (par exemple, pour tracer des limites ou zoner un territoire). Les bases de connaissances permettent de diagnostiquer l'état des géosystèmes, de proposer des solutions aux situations problématiques et de faire une prévision d'évolution. On peut considérer que les bases de connaissances mettent en œuvre certains principes de fonctionnement de l’intelligence artificielle.

13.3. GÉOINFORMATIQUE - SCIENCE, TECHNOLOGIE, PRODUCTION

Géoinformatique existe sous trois formes : science, technologie et production, et c'est une situation assez typique dans les conditions du progrès scientifique et technologique qui rapproche la science et la production. Cette trinité est l’un des facteurs qui rapprochent cartographie et géoinformatique.
La géoinformatique en tant que discipline scientifique étudie les géosystèmes naturels et socio-économiques à travers une modélisation informatique basée sur des bases de données et des bases de connaissances.
Avec la cartographie et d'autres sciences de la Terre, la géoinformatique étudie les processus et phénomènes se produisant dans les géosystèmes, mais utilise pour cela ses propres moyens et méthodes. Les principaux sont modélisation informatique Et cartographie des informations géographiques .
Les principaux objectifs de la géoinformatique en tant que science sont la gestion des géosystèmes au sens large, y compris leur inventaire, leur évaluation, leur prévision, leur optimisation, etc. Pour la cartographie, l'approche intégrée des phénomènes étudiés et son orientation problématique inhérente à la géoinformatique sont particulièrement importantes. La structure de la géoinformatique comprend des sections telles que la théorie de la modélisation des géosystèmes, les méthodes d'analyse spatiale et la géoinformatique appliquée.
Mais d’un autre côté, la géoinformatique est une technologie permettant de collecter, stocker, transformer, afficher et distribuer des données spatialement coordonnées. Les technologies SIG permettent d'analyser les géoinformations et de prendre des décisions.
Enfin, la géoinformatique en tant que production (industrie de l'information géographique) est la fabrication d'équipements, la création de logiciels commerciaux et de coques SIG, de bases de données, de systèmes de contrôle et de systèmes informatiques. Ce domaine comprend la formation de l'infrastructure SIG et l'organisation du marketing.
La cartographie et la géoinformatique interagissent de plusieurs manières. Ils sont unis sur le plan organisationnel, puisque les services cartographiques de l'État et les entreprises privées sont simultanément engagés dans des activités de géoinformation. Une direction spéciale de géoinformation supérieure et d'enseignement cartographique a été créée.
L'unité des deux branches de la science et de la technologie est déterminée par les facteurs suivants :
♦ cartes géographiques et thématiques générales – la principale source d'informations spatiales sur la nature, l'économie, la sphère sociale et les conditions environnementales ;
♦ les systèmes de coordonnées et les dispositions adoptées en cartographie servent de base à la localisation géographique de toutes les données dans le SIG ;
♦ cartes – principal moyen d'interprétation et d'organisation des données de télédétection et de toute autre information reçue, traitée et stockée dans le SIG ;
♦ les technologies de l'information géographique utilisées pour étudier la structure spatio-temporelle, les connexions et la dynamique des géosystèmes s'appuient principalement sur des méthodes d'analyse cartographique et de modélisation cartographique mathématique ;
♦ Les images cartographiques constituent la forme la plus appropriée de présentation de géoinformations aux consommateurs, et la cartographie est l'une des principales fonctions du SIG.

13.4. CARTOGRAPHIE DE GÉOINFORMATION

Cartographie de géoinformation est la création et l'utilisation automatisées de cartes basées sur des données SIG, cartographiques et des bases de données de connaissances. L'essence de la cartographie de géoinformation est la modélisation informationnelle et cartographique des géosystèmes.
La cartographie des géoinformations peut être sectorielle et complexe, analytique et synthétique. Conformément aux classifications acceptées, les types et types de cartographie sont distingués (par exemple, cartographie socio-économique, environnementale ou d'inventaire, cartographie de géoinformation d'évaluation, etc.).
Cette direction ne s’est pas formée soudainement ni à partir de nulle part. Elle intègre plusieurs branches de la cartographie, les élevant à un niveau technologique supérieur. Ses origines remontent à une cartographie complexe, puis synthétique et évaluative-prédictive. L'étape suivante a été le développement de la cartographie des systèmes, dans laquelle l'attention est portée sur l'affichage holistique des géosystèmes et de leurs éléments (sous-géosystèmes), de leur hiérarchie, de leurs relations, de leur dynamique et de leur fonctionnement. Cela nécessitait une solide confiance dans les méthodes mathématiques et les technologies automatisées, et à partir de là, c'était déjà un pas vers la création de systèmes cartographiques automatiques et de SIG. En d'autres termes, la cartographie de géoinformation est née et se développe comme une continuation directe de la cartographie complexe, synthétique puis systémique dans un nouvel environnement de géoinformation.
Parmi les traits caractéristiques de ce type de cartographie, les plus importants sont les suivants :
♦ degré élevé d'automatisation, recours à des bases de données cartographiques numériques et à des bases de connaissances géographiques (géologiques, environnementales, etc.) ;
♦ approche systématique de la visualisation et de l'analyse des géosystèmes ;
♦ l'interactivité de la cartographie, une combinaison étroite de méthodes de création et d'utilisation de cartes ;
♦ une efficacité proche du temps réel, y compris l'utilisation généralisée des données de télédétection ;
♦ multivarié, permettant une évaluation polyvalente des situations et une gamme de solutions alternatives ;
♦ le multi-support (multimédia), permettant de combiner des affichages iconiques, textuels et sonores ;
♦ utilisation de la conception informatique et de nouvelles aides visuelles graphiques ;
♦ création d'images de types et types nouveaux (cartes électroniques, modèles informatiques et animations tridimensionnels, etc.) ;
♦ une orientation de la cartographie essentiellement basée sur des problèmes et pratique, visant à soutenir la prise de décision.
La cartographie de géoinformation est une cartographie contrôlée par logiciel. Il accumule les acquis de la télédétection, de la cartographie spatiale, de la méthode de recherche cartographique et de la modélisation cartographique mathématique.
Dans son développement, la cartographie de l'information géographique utilise l'expérience de la recherche géographique complexe et de la cartographie thématique systémique. Grâce à cela, à la fin du 20e siècle. La cartographie de l'information géographique est devenue l'une des principales orientations du développement de la science et de la production cartographiques.

13.5. CARTOGRAPHIE OPÉRATIONNELLE

Cartographie opérationnelle - l'une des branches de la cartographie de géoinformation, son essence est la création et l'utilisation de cartes en temps réel ou quasi réel afin d'informer rapidement (en temps opportun) les utilisateurs et d'influencer l'avancement du processus.
L'échelle du temps réel caractérise la vitesse de création et d'utilisation des cartes, c'est-à-dire un rythme qui assure le traitement immédiat des informations entrantes, sa visualisation cartographique pour l'évaluation, la surveillance et le contrôle de tous les processus et phénomènes évoluant au même rythme.
Dans des situations pratiques, la production rapide des ouvrages cartographiques et leur livraison aux consommateurs deviennent des conditions importantes, voire décisives, pour mener à bien la tâche. Cartes opérationnelles conçu pour résoudre un large éventail de problèmes, et surtout pour avertir (signaler) des processus défavorables ou dangereux, surveiller leur évolution, faire des recommandations et des prévisions, sélectionner des options de contrôle, stabiliser ou modifier le cours d'un processus dans divers domaines - des situations environnementales aux événements politiques.
Il faut distinguer deux types de cartes opérationnelles : certaines sont destinées à long terme utilisation et analyse ultérieures (par exemple, cartes des résultats des élections), et autres sur court terme application d'évaluation immédiate de toute situation (par exemple, cartes des étapes de maturation des cultures agricoles).
Les données initiales pour la cartographie opérationnelle sont des matériaux provenant d'enquêtes aérospatiales, d'observations et de mesures directes, de données statistiques, de résultats d'enquêtes, de recensements, de référendums et d'informations cadastrales. Et l'efficacité de la cartographie opérationnelle est déterminée par trois facteurs :

• fiabilité du système automatique, rapidité de saisie et de traitement des données, facilité d'accès aux bases de données ;
• bonne lisibilité des cartes opérationnelles elles-mêmes, simplicité de leur conception externe, qui assure une perception visuelle efficace dans les conditions d'analyse opérationnelle des situations ;
• l'efficacité de la distribution et de la livraison des cartes aux consommateurs, y compris l'utilisation des réseaux de télécommunication.

L'affichage rapide de l'état et des changements de phénomènes est étroitement lié à la fabrication automatisée cartes dynamiques . Ils permettent de refléter non seulement la structure, mais aussi l’essence des phénomènes et processus se produisant dans la croûte terrestre, l’atmosphère, l’hydrosphère, la biosphère et, plus important encore, dans les zones de contact et d’interaction. La cartographie dynamique est également le moyen le plus efficace de visualiser les résultats de la surveillance.

13.6. ANIMATIONS CARTOGRAPHIQUES

Dans la cartographie traditionnelle, il existe trois manières d'afficher la dynamique des phénomènes et des processus, leur apparition, leur développement, leurs changements dans le temps et leurs mouvements dans l'espace :

• affichage de la dynamique sur une carte à l'aide de flèches ou de bandes de mouvement, de signes et de diagrammes « croissants », de zones en expansion, d'isolignes des taux de changement des phénomènes, etc. ;
• montrer la dynamique à l'aide d'une série de cartes multi-temporelles, de photographies, de cartes photographiques, de schémas fonctionnels, etc., enregistrant les états des objets à différents moments (périodes) du temps ;
• établir des cartes des changements dans les états d'un phénomène, quand ce ne sont pas les dynamiques elles-mêmes qui sont montrées, mais seulement les résultats des changements survenus (zones de changement).

La cartographie des informations géographiques élargit considérablement les possibilités d'affichage de la dynamique des géosystèmes en introduisant dans la pratique des animations cartographiques (animations) - des séquences dynamiques spéciales de cadres cartographiques qui créent un effet de mouvement lorsqu'elles sont démontrées. Les animations sont désormais fermement ancrées dans la vie quotidienne ; elles sont devenues aussi familières que les images spatiales et les cartes électroniques. Un exemple bien connu est celui des cartes de prévisions météorologiques télévisées, qui montrent les mouvements des fronts, les zones de hautes et basses pressions et les précipitations.
De nombreuses technologies et techniques permettant d'obtenir des images animées ont été développées. Des programmes informatiques spéciaux ont été créés qui contiennent des modules offrant une variété d'options et de combinaisons d'animations cartographiques :

• déplacer la carte entière sur l'écran ;
• séquences de dessins animés de cartes-cadres ou d'images tridimensionnelles ;
• modification de la vitesse de démonstration, visualisation image par image, retour à une image préférée, séquence inverse ;
• déplacer des éléments de contenu individuels (objets, signes) sur la carte ;
• modifier le type d'éléments de contenu (objets, signes), leurs tailles, leur orientation, leurs signes clignotants, etc. ;
• variation de couleur (pulsation et souillure), changement d'intensité, créant un effet de vibration de couleur ;
• modifier l'éclairage ou l'arrière-plan, « mettre en évidence » et « ombrager » des zones individuelles de la carte ;
• panoramique, changement de projection et de perspective (point de vue, angle, inclinaison), rotation d'images tridimensionnelles ;
• redimensionner (zoomer) une image ou une partie de celle-ci, en utilisant l'effet « fondu » ou en supprimant un objet ;
• créant l'effet de mouvement sur la carte (« survoler » le territoire), y compris à différentes vitesses.

Les animations peuvent être affichées à une vitesse normale (24 images par seconde), rapide ou lente. Cela pose des problèmes totalement nouveaux pour la cartographie : généralisation temporelle, choix des moyens visuels, étude des principes de perception des lecteurs sur des cartes en mouvement, etc.
Les images dynamiques ajoutent une dimension temporelle indispensable aux cartes statiques traditionnelles. À cet égard, il est justifié d'introduire le concept échelle de temps (ou échelle de temps). Dans un certain sens, on peut parler d’images à échelle lente, moyenne et rapide. Par exemple, une seconde de démonstration d'une carte animée correspond (arrondie) à un jour, ou une seconde correspond à un mois.

13.7. CARTOGRAPHIE VIRTUELLE

Le développement ultérieur des technologies de l'information géographique a conduit à la création d'images combinant les propriétés d'une carte, d'une photographie en perspective, d'un schéma fonctionnel et d'une animation par ordinateur. De telles images sont dites virtuelles. Ce terme a plusieurs nuances sémantiques : possible, potentiel, inexistant, mais capable d'apparaître dans certaines conditions, temporaires ou de courte durée, et surtout - pas réel, mais identique au réel, indiscernable du réel. En infographie, la visualisation de réalité virtuelle implique principalement l’utilisation d’effets et d’animations tridimensionnels. Ils créent l'illusion d'une présence dans l'espace réel et la possibilité d'une interaction interactive avec celui-ci.
En cartographie, les modèles virtuels sont compris comme des images d'objets réels ou mentaux, formés et existant dans un environnement contrôlé par logiciel. Comme toute image cartographique, elles ont une projection, une échelle et sont généralisées. La réalité virtuelle elle-même est une technologie interactive qui permet de reproduire des objets réels et (ou) mentaux, leurs connexions et relations dans un environnement contrôlé par logiciel.
On pense que le rejet des signes conventionnels, le désir de donner aux images virtuelles du « naturel », du volume, des couleurs et un éclairage naturels créent l'illusion de l'existence réelle d'un objet. Cela accélère le processus de communication et augmente l'efficacité du transfert d'informations spatiales.
Les technologies de création d'images virtuelles sont diverses. Habituellement, un modèle numérique est d'abord créé à partir d'une carte topographique, d'une image aérienne ou satellite, puis d'une image tridimensionnelle de la zone. Il est peint aux couleurs de l'échelle hypsométrique ou associé à une photographie du paysage puis utilisé comme véritable modèle.
L’une des opérations virtuelles les plus courantes consiste à « survoler » l’image résultante. Des modules logiciels spéciaux assurent le contrôle du vol : mouvement dans une direction choisie, virages, changement de vitesse, affichage de la perspective. A l'aide d'un clavier et d'un joystick (un manipulateur en forme de poignée avec des boutons), vous pouvez maintenir un vol à une altitude donnée, à une vitesse déterminée, sur des points aux coordonnées présélectionnées. De plus, il est possible de sélectionner l'état du ciel (nébulosité), le brouillard, les conditions d'éclairage de la zone, la hauteur du Soleil, l'heure de la journée, les effets de pluie ou de neige, etc. Les modules d'édition vous permettent d'ajouter en plus du nouveau contenu thématique, de modifier la texture de la zone, d'utiliser des grilles et des arrière-plans colorés, de placer des inscriptions en choisissant la taille et la couleur des polices, d'ajouter des textes et même des sons.
Les images virtuelles thématiques à grande échelle permettent une compréhension assez détaillée du relief et du paysage, de la structure géologique, des plans d'eau, du couvert végétal, des villes, des voies de communication, etc. La possibilité d'intégrer différentes informations thématiques dans un seul modèle est l'un des principaux avantages d'une image virtuelle. En volant et en « survolant » les montagnes, vous pouvez examiner en détail la nature en terrasses de leurs pentes, effectuer des mesures morphométriques, déterminer la nature des processus d'érosion et de glissement de terrain, et en vous déplaçant au-dessus des zones urbaines, vous pouvez évaluer les caractéristiques de développement et de répartition. d'espaces verts, concevoir l'emplacement des nouveaux bâtiments et des voies de transport.
Dans la modélisation virtuelle, l'approximation multiniveau est souvent utilisée. A partir d'un même modèle numérique de relief, de paysage ou de couvert végétal, plusieurs approximations sont réalisées avec différents niveaux de détails. Cela permet de ne pas se limiter à augmenter ou diminuer l'échelle, mais, si nécessaire, de passer à un niveau de détail différent. C'est ainsi qu'apparaît une sorte de généralisation à plusieurs niveaux.
Les images virtuelles sont le plus largement utilisées pour résoudre des problèmes pratiques tels que la surveillance des zones à risque naturel, la construction de bâtiments et d'autoroutes, la pose de pipelines, l'évaluation de la pollution de l'environnement et de la propagation du bruit provenant des aéroports, etc. Il est possible d'utiliser des technologies similaires à des fins scientifiques et éducatives, par exemple pour créer des images virtuelles à moyenne et petite échelle, notamment des globes. Les globes représentent, par exemple, la zonation naturelle du globe, l'évolution des processus climatiques, les changements saisonniers de la couverture végétale et du paysage, la migration de la population, les flux de circulation, etc. Les sujets des cartes thématiques virtuelles sont aussi variés que dans la cartographie traditionnelle.

13.8. ATLAS ÉLECTRONIQUES

Comme on le sait, la création d’atlas du capital prend beaucoup de temps et le principal problème est leur obsolescence, souvent alors qu’ils sont encore en cours de préparation. Les atlas électroniques sont une bonne alternative aux atlas papier. Ils permettent de réduire considérablement le temps de préparation, d'utiliser des CD comme support et d'utiliser des animations et des outils multimédias. De tels atlas contiennent des cartes de haute qualité, ont une interface conviviale et sont généralement équipés de bons systèmes de référence et de recherche.
Il existe plusieurs types d'atlas électroniques :

• des atlas destinés à une visualisation visuelle uniquement (« retournement »), appelés atlas de visualisation ;
• les « atlas interactifs », qui offrent la possibilité de modifier la conception, les méthodes de représentation et même la classification des phénomènes cartographiés, d'agrandir et de réduire (mettre à l'échelle) l'image et d'obtenir des copies papier des cartes ;
• des « atlas analytiques » qui permettent de combiner et de comparer des cartes, d'effectuer leur analyse et évaluation quantitatives, d'effectuer des superpositions, des corrélations spatiales - ce sont essentiellement des atlas SIG ;
• atlas situés sur des réseaux de télécommunications informatiques, par exemple les atlas Internet. Outre les cartes et les outils interactifs, leur structure contient également nécessairement des outils de recherche d'informations complémentaires et des cartes sur Internet.
• Les cartes d'atlas électroniques complexes contiennent différents types de couches d'informations :
• couches de base multifonctionnelles utilisées pour de nombreuses cartes ;
• couches analytiques et synthétiques sur des sujets précis ;
• couches thématiques rapidement mises à jour.

Tous peuvent être inclus dans le contenu de différentes cartes d'atlas, par exemple, la couche de base « structure géologique » peut être utilisée non seulement pour la carte géologique elle-même, mais avec l'une ou l'autre généralisation - pour les cartes de minéraux, hydrogéologiques, d'ingénierie. -géologiques, géoécologiques, etc. La combinaison des couches simplifie considérablement les processus à forte intensité de main-d'œuvre de compilation et de concordance mutuelle de cartes.
La plupart des pays ont créé des atlas électroniques nationaux. En règle générale, ils sont basés sur des atlas papier en plusieurs volumes. Cependant, les atlas électroniques ne reproduisent pas toujours leurs prototypes papier précisément en raison de la mise à jour constante des cartes, de l'émergence de nouvelles parcelles et même de changements partiels de structure.
Pour la première fois dans l'histoire de l'État ukrainien, un Atlas national de l'Ukraine - un ouvrage cartographique de niveau encyclopédique. L'Atlas reflète l'ensemble des connaissances sur le territoire moderne de l'Ukraine. La version électronique combine des approches cartographiques traditionnelles et des technologies modernes de géoinformation, conçues pour refléter des informations complètes sur l'histoire, les caractéristiques naturelles, sociales et environnementales de l'Ukraine au début du 21e siècle.
La version électronique de l'Atlas national de l'Ukraine est conçue pour un large éventail d'utilisateurs. Chacun y trouvera de nombreuses informations utiles : des écoliers et étudiants aux géographes spécialisés. La possibilité de travailler avec la version électronique dépend uniquement des compétences et de l'intérêt des utilisateurs.
L'atlas contient 875 cartes uniques, créées sur la base des dernières connaissances et informations statistiques, ainsi que des textes, graphiques et photographies. Il combine organiquement six blocs thématiques.
caractéristiques générales . Informations sur la position géopolitique de l'Ukraine, ses conditions physiques et géographiques et sa structure administrative, sa place dans le paysage européen et mondial des ressources naturelles, son potentiel économique et démographique.
Histoire . Informations sur les principales étapes de l’histoire du peuple et de l’État ukrainiens.
Conditions naturelles et ressources naturelles . Informations sur les caractéristiques et la qualité des conditions naturelles du pays, la disponibilité et la quantité des ressources naturelles.
Population . Informations sur la taille, la répartition et les mouvements de la population, la structure des établissements, la composition nationale, les caractéristiques du développement démographique, socio-économique et humanitaire.
Économie . Informations reflétant le niveau de développement des forces productives de l'Ukraine, la structure, la spécialisation et l'organisation territoriale de l'économie et les tendances générales de la transformation de l'économie.
État écologique de l'environnement . Les cartes reflètent une évaluation complète de l'état et du niveau de pollution de l'environnement et des composants individuels de la nature, un système de surveillance, un fonds de réserve naturelle et d'autres zones protégées.
La version électronique de l'Atlas national de l'Ukraine est une collection unique sur un disque d'une grande quantité d'informations sur l'Ukraine et a été préparée sous la direction d'experts de premier plan dans leur domaine. Une interface conviviale et une facilité d'utilisation garantissent que vous pouvez facilement trouver les informations dont vous avez besoin.

L'informatisation a touché tous les aspects de la société aujourd'hui, et il est peut-être difficile de nommer une sphère de l'activité humaine - de l'école aux grandes politiques publiques - où son impact puissant ne se fait pas sentir.

L’informatique est en train de « mettre à rude épreuve » toutes les sciences de la Terre, les rattrapant et les entraînant, les transformant et parfois les asservissant complètement dans la poursuite d’une perfection informatique sans fin. Les scientifiques d’aujourd’hui ne peuvent plus imaginer leur travail sans ordinateurs et sans bases de données d’informations numériques. Dans le domaine des géosciences, les technologies de l'information ont donné naissance à la géoinformatique et systèmes d'information géographique (SIG), et le mot « géographique » signifie dans ce cas « spatialité » et « territorialité », ainsi que la complexité des approches géographiques.

Le SIG est un complexe matériel-logiciel et en même temps homme-machine qui assure la collecte, le traitement, l'affichage et la distribution des données. Les systèmes d'information géographique diffèrent des autres systèmes d'information dans la mesure où toutes leurs données sont nécessairement spatialement coordonnées, c'est-à-dire liées au territoire, à l'espace géographique. Le SIG est utilisé pour résoudre toutes sortes de problèmes scientifiques et pratiques. Les SIG aident à analyser et modéliser n'importe quelle situation géographique, à faire des prévisions et à gérer les processus se produisant dans l'environnement. Le SIG est utilisé pour étudier tous les objets et phénomènes naturels, sociaux et naturels-sociaux étudiés par les sciences de la terre et les sciences socio-économiques connexes, ainsi que par la cartographie et la télédétection. Dans le même temps, le SIG est un complexe de dispositifs matériels et de produits logiciels (shells SIG), et l'élément le plus important de ce complexe est les systèmes de cartographie automatique.

La structure d'un SIG est généralement représentée comme un système de couches d'informations. Classiquement, ces couches peuvent être considérées sous la forme d'un « layer cake » ou autre, sur chaque étagère duquel est stockée une carte ou des informations numériques sur un sujet précis.

Au cours du processus d'analyse, ces couches sont « retirées des étagères », examinées séparément ou combinées dans différentes combinaisons, analysées et comparées les unes aux autres. Pour un point ou une zone donnée, vous pouvez obtenir des données pour toutes les couches à la fois, mais l'essentiel est qu'il devienne possible d'obtenir des couches dérivées. L’une des propriétés les plus importantes des SIG est précisément que, sur la base des informations existantes, ils sont capables de générer de nouvelles informations dérivées.

SIG ressources est l'un des types de SIG les plus courants en géosciences. Ils sont destinés à l'inventaire, à l'évaluation, à la protection et à l'utilisation rationnelle des ressources, à prédire les résultats de leur exploitation. Le plus souvent, pour leur constitution, on utilise des cartes thématiques existantes, qui sont numérisées et saisies dans des bases de données sous la forme de couches d'informations distinctes. En plus des documents cartographiques, le SIG comprend des données provenant d'observations à long terme, des informations statistiques, etc. Un exemple est le « SIG - », créé par les pays du bassin de la mer Noire. Ce bassin, avec sa vie marine diversifiée, ses ressources halieutiques abondantes, ses plages de sable chaud et ses paysages côtiers d'une beauté unique qui attirent les touristes, a connu une dégradation environnementale catastrophique au cours des dernières décennies. Cela réduit considérablement les ressources halieutiques, réduit le potentiel récréatif et conduit à la dégradation de précieuses zones humides côtières. Pour centraliser l'adoption de mesures urgentes pour sauver la mer Noire, ils ont développé le « Programme pour sauver la mer Noire ». Une partie importante de ce programme a été la création d'un « SIG - Mer Noire » sur les ressources et l'environnement. Ce SIG remplit deux fonctions : modéliser et informer sur les composants entiers et individuels de son environnement. Les informations sont nécessaires pour mener des recherches scientifiques dans la zone d'eau et la partie adjacente du bassin de la mer Noire et pour prendre des décisions sur la protection et la protection de cette zone d'eau unique. "GIS - Mer Noire" contient environ 2000 cartes. Ils sont présentés en sept blocs thématiques : géographie, biologie, météorologie, océanographie physique, océanographie chimique, biologie et ressources halieutiques.

Cartographie de géoinformation

L'interaction de la géoinformatique et de la cartographie est devenue la base de la formation d'une nouvelle direction - la géoinformation, c'est-à-dire la modélisation et la cartographie automatisées d'objets et de phénomènes basées sur le SIG.

Avec l’introduction du SIG, la cartographie traditionnelle a connu une refonte radicale. Elle ne peut être comparée qu'aux changements qui ont accompagné le passage des cartes manuscrites à l'impression imprimée. Dans leurs rêves les plus fous, les cartographes des époques passées n'auraient pas pu prévoir qu'au lieu de graver sur une pierre lithographique, il serait possible de dessiner une carte en déplaçant un curseur sur un écran d'ordinateur. Et de nos jours, la cartographie de l’information géographique a presque complètement remplacé les méthodes traditionnelles de compilation et de publication de cartes.

La cartographie pilotée par logiciel nous oblige à jeter un nouveau regard sur de nombreux problèmes traditionnels. Le choix de la base mathématique et de la disposition des cartes a fondamentalement changé : les cartes informatiques peuvent être rapidement transférées d'une projection à une autre, mises à l'échelle librement, modifier la « découpe » des feuilles, introduire de nouveaux moyens visuels (par exemple, des panneaux clignotants ou mobiles sur la carte), utiliser des filtres mathématiques pour les fonctions de généralisation et de lissage, etc. Auparavant, les opérations fastidieuses de calcul de longueurs et de surfaces, de transformation de cartes ou de combinaison de celles-ci sont devenues des procédures de routine. La cartométrie électronique est apparue. La création et l'utilisation de cartes sont devenues un processus unique ; lors du traitement informatique, les images sont constamment transformées, passant d'une forme à une autre.

Les technologies SIG ont donné naissance à une autre nouvelle direction : la cartographie opérationnelle, c'est-à-dire la création et l'utilisation de cartes en temps réel ou quasi réel. Il existe une opportunité d'informer rapidement, ou plutôt rapidement, les utilisateurs et d'influencer la progression du processus. En d’autres termes, avec la cartographie en temps réel, les informations entrantes sont immédiatement traitées et des cartes sont établies pour l’évaluation, la surveillance, la gestion et le contrôle des processus et phénomènes qui évoluent au même rythme.

Les cartes informatiques opérationnelles avertissent (signalent) des processus défavorables ou dangereux, permettent de suivre leur évolution, de donner des recommandations et de prédire l'évolution des situations, de choisir des options pour stabiliser ou modifier le cours du processus. De telles situations se créent, par exemple, lorsqu'elles surviennent, lorsqu'il est nécessaire de surveiller rapidement leur propagation et de prendre rapidement des mesures pour éteindre l'incendie. Pendant la période de fonte des neiges et lors d'averses catastrophiques, il est nécessaire de surveiller les crues des rivières et, en cas d'urgence, l'évolution de l'état écologique du territoire. Lors de la liquidation de l'accident de Tchernobyl, les cartographes n'ont pas quitté leurs ordinateurs jour et nuit, dressant des cartes opérationnelles du mouvement des nuages ​​​​de contamination radioactive sur les territoires adjacents à la source de la catastrophe. Ils surveillent également l’évolution des événements politiques et des opérations militaires dans les points chauds de la planète. Les données initiales d'une cartographie opérationnelle sont des images aériennes et spatiales, des observations et mesures directes, du matériel statistique, des résultats d'enquêtes, de recensements, de référendums, etc. Les animations cartographiques offrent d'énormes opportunités et des effets parfois inattendus. Les modules du programme d'animation sont capables de déplacer des cartes ou des diagrammes tridimensionnels sur l'écran, de modifier la vitesse d'affichage, de déplacer des panneaux individuels, de les faire clignoter et vibrer, de modifier la couleur et l'éclairage de la carte, de « mettre en surbrillance » ou « d'ombrager » certaines zones. de l'image, etc. Par exemple, sur la carte, la couleur des zones exposées au danger change : la couleur bleutée « sûre » se transforme progressivement en rose, puis en rouge vif, pourpre, ce qui signifie : dangereux, des avalanches sont possibles ! Des effets tout à fait inhabituels pour la cartographie créent des panoramas, des changements de perspective, des parties de l'image (on peut diviser des « fondus » et supprimer des objets), des illusions de mouvement sur la carte (effectuer un « survol » du territoire), y compris à des vitesses différentes. Dans un avenir proche, les perspectives de développement de la cartographie en géosciences sont liées avant tout et presque entièrement à la cartographie de géoinformation, lorsqu'il n'est pas nécessaire de préparer des copies imprimées des cartes : sur demande, il sera toujours possible de obtenir une image de l'objet ou du phénomène étudié en temps réel sur un écran d'ordinateur. Certains cartographes estiment que l'introduction de la technologie électronique « signifie la fin de trois cents ans de dessin cartographique et de publication de produits cartographiques imprimés ». Au lieu de cartes, l'utilisateur pourra demander et recevoir immédiatement toutes les données nécessaires sous forme lisible par machine ou visualisée. Et même le concept même d’« atlas » est proposé d’être reconsidéré.

Systèmes d'information géographique ou simplement les systèmes d'information géographique (SIG) sont la gestion des données spatiales. Données spatiales, à leur tour, sont des données qui décrivent l'emplacement d'objets dans l'espace, le plus souvent sous la forme d'une géométrie à deux ou trois dimensions. Les systèmes d'information géographique permettent de faire avec les données spatiales tout ce que tout autre système d'information fait avec leurs données, à savoir : ils offrent la possibilité d'ajouter, de supprimer, de mettre à jour, d'interroger, de visualiser, d'analyser, etc.

Il existe deux formats principaux de présentation des données spatiales : sous forme de graphiques vectoriels et sous forme de rasters :

Graphiques raster ou une image raster est généralement un tableau bidimensionnel de points, chacun étant représenté par une couleur différente. Les SIG modernes vous permettent de travailler avec des images raster de presque tous les formats, du bmp, png et jpeg au TIFF/GeoTIFF. Les graphiques raster sont généralement utilisés pour concevoir « l’arrière-plan » d’une carte numérique, sur laquelle une géométrie vectorielle est déjà affichée. Vous n'avez pas besoin de chercher bien loin des exemples : ouvrez Google Maps ou Yandex Maps et vous y verrez un grand nombre de rasters. Très peu de choses sont présentées sous forme de graphiques vectoriels sur ces cartes, à savoir un graphique routier, les limites du territoire et quelques autres objets. L'avantage indéniable des images raster sur les cartes numériques est qu'elles permettent d'afficher une énorme quantité d'informations spatiales avec des quantités de mémoire relativement réduites. L'inconvénient est que la qualité de l'image sur le raster diminue fortement avec une augmentation significative de l'échelle d'affichage. Par conséquent, pour différentes échelles, des rasters de couverture territoriale et de résolution différentes sont utilisés, qui se remplacent à mesure que l'image est agrandie et réduite. . Vous pouvez voir comment cela se produit lorsque vous travaillez avec les mêmes cartes Google Maps et Yandex.

Graphiques vectoriels– il s’agit en fait d’une géométrie présentée sous forme d’ensembles de coordonnées. Le format de présentation graphique vectoriel ne stocke pas l'image elle-même - elle est générée « à la volée » par le sous-système de rendu (visualisation) SIG, et donc la qualité de l'image est toujours élevée, quelle que soit l'échelle actuelle. On distingue les types de données spatiales vectorielles suivants :

• Géométrie des points. Il est utilisé dans les cas où, à une échelle donnée d'une carte électronique, seule la localisation d'un objet est importante. Généralement, la géométrie des points est affichée sous la forme d'un point sur une carte d'une couleur spécifique, mais certains SIG vous permettent de remplacer ce point par une image raster ou un symbole vectoriel, tel qu'une flèche, un symbole ou une icône. En plus des coordonnées d'un point, la géométrie du point elle-même peut être paramétrée en outre par son orientation sur un plan ou dans l'espace, qui détermine l'angle de rotation du symbole ou de l'icône correspondant sur la carte. La géométrie ponctuelle peut être utilisée pour visualiser presque tous les objets, à l'exception des objets étendus, puisque tout dépend de l'échelle de la carte.


• Géométrie linéaire. Utilisé pour représenter des objets pour lesquels il est important de refléter leur étendue (longueur) et leur configuration linéaire. Ces objets comprennent les routes, les rivières (à petite échelle), les sections de frontières territoriales et autres objets similaires. Là encore, à plus grande échelle, les mêmes objets peuvent déjà être représentés sous forme de géométrie surfacique.


• Géométrie surfacique. Il est utilisé lorsque tout est important : l'emplacement, la longueur et la superficie. Par exemple, un terrain avec une maison à petite échelle peut être représenté par une géométrie ponctuelle, et à plus grande échelle, par une géométrie surfacique et linéaire. La géométrie surfacique n'est pas seulement constituée de polygones, mais également de complexes constitués de fragments linéaires, d'arcs de différents rayons et contenant également des trous représentés par d'autres polygones.

Bases du SIG et de la modélisation de l'information

Les géométries vectorielles et raster dans les SIG ne se font pas concurrence, mais remplissent chacune leurs propres fonctions. Les graphiques raster sont utilisés pour concevoir une représentation graphique d'une carte électronique. Il aide l'utilisateur à naviguer lors de la visualisation et de la recherche d'objets sur la carte, puisque le terrain est le plus souvent représenté par des photographies aériennes de la zone. Les graphiques vectoriels sont un moyen de représenter sur une carte des objets significatifs dans le contexte de la configuration SIG actuelle, c'est-à-dire les objets dont les données sont gérées par le système d'information. S'il s'agit d'un plan de ville, les rues, les maisons, les ouvrages d'art et autres objets d'infrastructure urbaine sont généralement présentés sous forme de graphiques vectoriels. S'il s'agit de réseaux de services publics, par exemple de réseaux d'approvisionnement en eau ou de réseaux de chauffage, les objets importants dans ce cas sont en outre des sections de canalisations, des sous-stations centrales, des équipements, etc.

Les avantages des graphiques vectoriels, en plus de la qualité d'image constante mentionnée ci-dessus à n'importe quelle échelle, incluent la possibilité de sélectionner des objets sur la carte, de modifier leur représentation à l'aide des outils SIG intégrés ou d'effectuer des requêtes spatiales sur ces données.

Requête spatiale est une requête structurée sur des données spatiales dont les critères sont des conditions associées aux coordonnées de la géométrie vectorielle. Par exemple, vous pouvez rechercher tous les objets d'un certain type qui se trouvent à l'intérieur d'un contour donné, croisent une limite donnée ou se trouvent à une certaine distance d'un point donné.

Toute information non graphique caractérisant en outre un objet particulier du système peut également être associée à des données spatiales. De plus, tout objet d'un modèle d'information dans un SIG peut être représenté par un ensemble d'objets spatiaux et des ensembles d'attributs sémantiques associés qui décrivent cet objet de la même manière que s'il était représenté dans n'importe quel système non graphique. Disons que si un SIG utilise un SGBD pour stocker ses données, alors la partie sémantique de la description des objets est constituée d'enregistrements dans les tables d'une base de données relationnelle. Exemple : le SIG gère les données du réseau de gazoducs. L'objet « tronçon de gazoduc » peut dans ce cas être représenté par des structures à géométrie linéaire pour visualiser le réseau à petite échelle cartographique ; géométrie surfacique pour une grande échelle et un tableau séparé pour stocker sa longueur, son rayon, son matériau et d'autres caractéristiques techniques. Très souvent, les requêtes structurées sur les données gérées par SIG sont une symbiose entre les paramètres de base de données traditionnels et les paramètres de requête spatiale. Par exemple, une demande de sélection de toutes les sections d'un gazoduc d'un certain rayon sur un territoire spécifié par un certain polygone.

Vous pourrez vous familiariser avec les principes de base de la modélisation de l'information, qui sont également valables pour les SIG.

En quoi consiste un système d’information géographique et comment fonctionne-t-il ?

Sous-système pour travailler avec des stockages de données spatiales. Il existe des solutions SIG qui utilisent des bases de données comme stockage de données spatiales, en interaction avec un SGBD. Il existe des produits logiciels qui stockent les données dans des fichiers de leur propre format, et d'autres peuvent fonctionner avec diverses sources d'informations graphiques. Le sous-système permettant de travailler avec les référentiels de données spatiales est constitué des composants logiciels SIG chargés de créer des connexions avec les référentiels eux-mêmes et d'échanger des données avec eux, y compris via des protocoles réseau.

Module de contrôle des systèmes de coordonnées. Les coordonnées par lesquelles les données spatiales sont représentées dans un stockage d'informations géographiques peuvent correspondre soit à un système de coordonnées rectangulaires (cartésiennes), soit à un système de coordonnées géographiques construit sur la base d'un ellipsoïde. Si auparavant on croyait que la terre était ronde, alors à notre époque, sa forme est décrite par une figure assez complexe - géoïde. La surface du géoïde coïncide avec le niveau d'eau de l'océan mondial, qui s'étend conditionnellement sous les continents. Ellipsoïde, à son tour, est le lieu des points obtenus en faisant tourner le géoïde autour de son axe principal. Je ne suis pas un spécialiste de la géodésie, je n'entrerai donc pas dans les subtilités de la construction de systèmes de coordonnées terrestres, mais je continuerai mon histoire du point de vue d'un utilisateur SIG. Le système de coordonnées peut également être global (sur l'ensemble du territoire de la Terre) ou local - destiné au positionnement dans certaines limites de la surface terrestre. Il existe des systèmes de coordonnées géographiques locaux qui, pour une zone spécifique, ont une précision supérieure au système de coordonnées mondial. Ceci est obtenu grâce au fait que de tels systèmes de coordonnées sont construits sur la base d'un ellipsoïde local plus précis dans les conditions d'une zone donnée (par rapport à sa description globale). Les systèmes de coordonnées rectangulaires, de par leur nature, sont tous locaux, car ce n'est que dans de petites zones que l'erreur associée au fait que la Terre n'est pas plate, mais ronde, n'interfère pas avec la construction de cartes relativement précises. L'origine des coordonnées de tels systèmes de coordonnées est choisie arbitrairement et ils sont créés à diverses fins, notamment pour avoir une idée de la position relative des objets, mais pour des raisons de sécurité, ils excluent la possibilité d'obtenir leur véritable ( monde) coordonnées. Un exemple de système de coordonnées local est le système de coordonnées local de la ville de Moscou, qui a des coordonnées nulles dans la zone du bâtiment principal de l'Université d'État de Moscou.

Le module de contrôle du système de coordonnées est conçu pour convertir les points du système de coordonnées d'origine du stockage de données spatiales en coordonnées planes, avec lesquelles fonctionne le noyau graphique du système d'exploitation, permettant à l'image d'être affichée sur l'écran, l'imprimante et d'autres périphériques de sortie. . Ce module est également responsable de la transformation inverse : transformation des coordonnées d'un point sur un plan en coordonnées du stockage d'informations (coordonnées mondiales ou locales). La transformation inverse est utilisée dans le processus d'édition (numérisation) de la géométrie à l'aide d'outils SIG. Le plus souvent, le SIG utilise le système de coordonnées WGS 84 (World Geodetic System), qui est un système de coordonnées unique pour l'ensemble du territoire de la planète Terre. Un système de coordonnées géographiques ou, comme on l'appelle également, géocentrique, tel que WGS 84, est un système de coordonnées ellipsoïdales qui détermine les coordonnées des objets par rapport au centre de masse de la Terre. Les systèmes de coordonnées géographiques diffèrent les uns des autres par la forme de l'ellipsoïde sur lequel ils sont basés. L'ensemble des transformations utilisées pour transformer les coordonnées d'un système de coordonnées géographiques en un système de coordonnées cartésiennes est appelé projection cartographique. Autrement dit, projection cartographique– est le reflet (déploiement) d’un ellipsoïde d’un système de coordonnées géographiques sur un plan. Les projections les plus utilisées sont la projection UTM (Universal Transverse Mercator) et la projection Gauss-Kruger (GK).

Légende ou sous-système de configuration de la représentation graphique. Tout stockage de données spatiales est représenté par un ensemble d'objets graphiques vectoriels et raster. Dans les SIG 2D, les objets de données spatiales individuelles sont souvent appelés couches, car l'image formée dans la fenêtre de la carte électronique est créée séquentiellement : le sous-système d'affichage « dessine » tour à tour chaque type d'objet. Ainsi, le résultat de la formation de l'image est une image bidimensionnelle multicouche, où chaque couche suivante est appliquée au-dessus de la précédente. Une légende est l'outil principal du SIG, à l'aide duquel on détermine non seulement l'ordre dans lequel les objets sont affichés sur la carte (l'ordre des couches), mais aussi les paramètres de leur affichage (couleur, épaisseur de trait, légende police, etc.). À l'aide de la légende, des entités individuelles peuvent être incluses ou exclues de la liste des couches affichées sur la carte. La légende peut décrire les couches qui représentent les entités récupérées par le sous-système de données spatiales à partir de différentes connexions. Par exemple, une carte combine des données de carte topographique (terrain) provenant d'une source et des données de réseau public (gazoduc, réseau de chaleur, etc.) provenant d'une autre source.

Afficher le sous-système. Un paramètre important pour la mise en place de la représentation graphique des données spatiales est échelle nominale de la carte. C'est lorsque l'échelle d'affichage des données dans la fenêtre de la carte électronique SIG correspond à l'échelle nominale, l'épaisseur des lignes, la taille de la police et d'autres paramètres correspondent à ceux spécifiés dans la légende, et dans des conditions d'échelle différente, qui peuvent être facilement modifié par l'utilisateur, l'épaisseur des lignes et la taille de la police seront augmentées ou diminuées en conséquence. Ainsi, l'échelle nominale de la carte constitue le point de référence pour le sous-système d'affichage. Le principe par lequel le sous-système d'affichage forme une représentation graphique des données spatiales est largement déterminé par la légende d'une carte particulière. Un lieu de travail SIG peut être constitué de tout un ensemble de cartes électroniques, chacune étant représentée par sa propre légende.

Sous-système d'édition de données spatiales. Il s'agit en fait d'un ensemble d'outils utilisateur SIG qui vous permettent d'éditer des données spatiales. Dessiner une nouvelle géométrie ou modifier une géométrie existante revient généralement à indiquer séquentiellement des points sur la carte. Lorsque ces points sont sélectionnés, le module de contrôle du système de coordonnées transforme les coordonnées du curseur sur l'écran en points correspondant au système de coordonnées de stockage des informations. Les systèmes de saisie graphique modernes peuvent également permettre, lors de la spécification de points, de « s'accrocher » à des données existantes, par exemple aux coins ou aux milieux de segments de polylignes, à la géométrie des points, etc.

Sous-système d'analyse de données spatiales. Le même sous-système qui permet de configurer, d'exécuter et d'afficher les résultats des requêtes spatiales. Les paramètres de présentation graphique des résultats des requêtes spatiales sont également déterminés au moyen de la légende.

Sous-système d'impression. Type de sous-système d'affichage conçu pour produire des fragments de cartes électroniques vers une imprimante ou un traceur (traceur). Les fonctions supplémentaires du sous-système d'impression, par rapport au sous-système d'affichage des images à l'écran, incluent la configuration et la génération d'une représentation graphique sur l'impression de la légende elle-même, ainsi qu'un symbole pour l'échelle, la boussole et d'autres attributs nécessaires. pour travailler avec la version papier de la carte.

Sous-système de logique métier. Tout logiciel utilisé pour configurer le fonctionnement d'un système d'information géographique afin de résoudre un problème d'application spécifique ou un groupe de problèmes. Ces outils peuvent inclure un sous-système de modélisation de l'information sur un domaine, pour l'intégration avec d'autres systèmes d'information, et créé, par exemple, sur un SIG intégré et bien plus encore. La composition du sous-système de logique métier pour différents produits logiciels de cette classe peut différer considérablement, voire être totalement absente, car tout dépend de l'objectif d'une solution particulière.

Le SIG moderne le plus connu

Les représentants les plus connus des composants logiciels SIG sont les produits de trois sociétés américaines. Il s'agit notamment de la famille de solutions Geomedia d'Intergraph, des produits ArcGIS d'ESRI et des outils MapInfo de Pitney Bowes. En Russie, en raison d'un certain nombre de circonstances, les deux derniers sont les plus populaires, bien que Geomedia soit à bien des égards un produit plus universel et moderne. En particulier, Geomedia et Geomedia Professional permettent à l'utilisateur de travailler directement avec des données spatiales de différents formats (y compris les données ArcGIS et MapInfo), sans recourir à des procédures préalables pour les convertir et les importer, alors que les solutions concurrentes préfèrent travailler uniquement avec leurs formats de données.

P.S. Des exemples de conception de sous-systèmes SIG en C# dans le cadre de l'étude d'une approche de programmation orientée objet, à savoir : des cours pour travailler avec des graphiques vectoriels, un sous-système pour travailler avec le stockage de géoinformations, l'architecture d'un service de transformation linéaire et quelques autres sont considérés dans un cours de programmation.