Géomatique, le dessous des cartes numériques

La géomatique, entendez « géographie-informatique », fait partie de votre quotidien connecté. De quoi s’agit-il alors ? D’un outil informatique travaillant à partir d’informations dont la position sur Terre est connue.

Google Maps, recherche d’itinéraire, temps de trajet, la géomatique fait partie de votre quotidien sans que vous ne la connaissiez vraiment. Découvrez ce qui se cache derrière ces applications et la puissance des Systèmes d’Information Géographique (SIG).

Qu’ils se nomment « géomatique », « information géographique », « SIG », « web cartographie », « carte interactive », « modèle numérique de terrain » ou bien d’autres noms encore, tous ces outils et concepts font appel au même domaine / objet que vous utilisez tous les jours. Mais concrètement de quoi s’agit-il ?

La géomatique au quotidien

Pour définir et comprendre ce qu’est précisément la géomatique, le mieux est de prendre quelques exemples très concrets.

Localisation d’un lieu

Lorsque vous renseignez une adresse dans des applications pour visualiser où se situe le lieu sur une carte.

Itinéraire

Lorsque vous utilisez une application pour calculer les itinéraires possibles pour vous rendre d’un lieu à un autre, et que vous sélectionnez des options telles que « choisir le plus court », « choisir le plus rapide » ou encore « éviter les péages ».

Carte d’accès de lieux publics

Les pages d’information concernant les plans d’accès aux aéroports, musées ou salles de spectacles contiennent parfois un schéma mais il s’agit de plus en plus souvent une carte interactive.

Recherche d’appartement

Lors d’une recherche d’appartement, certaines applications vous permettent d’effectuer une recherche « dans un rayon de 5 km » autour d’une ville ou encore de montrer les résultats similaires dans les communes limitrophes à la zone sélectionnée.

Géomatique : comment ça marche ?

Vous le constatez, la géomatique, entendez « géographie-informatique », fait partie de votre quotidien connecté. De quoi s’agit-il alors ?  D’un outil informatique travaillant à partir d’informations dont la position sur Terre est connue.

Géo graphie

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Infor matique

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Géomatique

Données géolocalisées et attributs

Toute analyse effectuée se base sur l’utilisation des coordonnées pour calculer par exemple l’itinéraire entre votre domicile et le restaurant où vous avez rendez-vous dans la même commune. Une fois les deux lieux repérés dans l’espace, encore faut-il disposer des données « routes » de la commune pour calculer l’itinéraire. Le réseau routier est lui-même « géolocalisé », chaque tronçon de route étant alors une ligne ou une courbe dont chaque point possède des coordonnées connues.

Si l’on veut calculer « l’itinéraire le plus court », soit « le trajet avec le nombre de kilomètres le plus petit », aucune information supplémentaire n’est requise si vous êtes piéton ou à vélo. En revanche, pour les véhicules automobiles, il faut également prendre en compte le sens de circulation. Peut-être souhaitez-vous voir apparaître les noms des voies empruntées ? Ces informations attribuant des caractéristiques à chaque tronçon doivent être stockées, en plus des coordonnées. Elles ne sont pas à proprement parler géolocalisées mais associées à la donnée principale.

ID	Nom	Type	Revêtement	Vitesse_max	État	Sens_unique
001	Ch. du puit	Chemin	Terre	30 km / h	Mauvais	Oui
002	Avenue de la République	Communal	Goudron	50 km / h	Neuf	Non
003	Route de Grasse	Départemental	Goudron	70 km / h	Usé	Non

Figure 1 : Exemple de table attributaire pour le réseau routier

Les objets, les types et les catégories

Si vous cochez « choisir l’itinéraire le plus rapide », alors beaucoup d’autres informations sont nécessaires. Notamment : l’altitude pour chaque point composant le tronçon afin de limiter l’usage des montées à fortes pentes pour les piétons et cyclistes, le nombre d’intersections et de feux tricolores qui ralentissent le trafic ou encore s’il s’agit d’une voie autoroutière, d’une départementale ou d’un chemin de terre.

Toutes ces informations à stocker pour chaque tronçon du réseau routier mais aussi pour chaque limite communale, chaque point de rendez-vous et lieu de départ, chaque feu tricolore etc. nécessitent un système de gestion de la donnée. Ajoutons dans le fond, une image satellite de la commune pour que l’utilisateur se repère plus facilement.

Il y donc les « objets » géolocalisés de type « ligne » (les tronçons routiers), de type « point » (les feux tricolores, le restaurant où vous avez rendez-vous, votre domicile, les péages autoroutiers), de type « polygone » (l’étendue de la commune) et les informations qui leur sont associées (nom et type de voie, nombre d’intersections par tronçon, route à sens unique, voie double, altitude, en travaux, nom de la commune, etc.).

Pour chaque « couche » d’information, celle des lignes du réseau routier par exemple, un tableau d’attributs associe à chaque objet géographiquement localisé sur Terre (ici un tronçon routier) un ensemble de caractéristiques. En effet, chaque ligne représente un objet géographique et chaque colonne une caractéristique (vitesse maximale autorisée, type de voie, nombre d’intersections, longueur, nom etc.).

Et l’image satellite ? Ce n’est pas un objet de type point, ligne ou polygone mais une grille de pixels. Il s’agit d’un objet géolocalisé de catégorie « raster » contrairement aux trois autres que l’on regroupe sous la catégorie « vecteur ».

Figure 2 : Vecteur vs raster, représentation du monde réel en SIG, source ESRI 

Le système d’information géographique

Tous ces tableaux, couches vectorielles ou rasters sont organisés au sein d’un système géographique de base de données, SGBD, qui permet de stocker, de créer / supprimer, de vérifier l’intégrité des informations, de gérer les droits d’accès, de publier les informations vers l’extérieur.

Il y a donc les données, l’outil de stockage et de gestion (SGBD), le matériel (votre smartphone / ordinateur, les serveurs utilisés par l’application), le logiciel d’analyse et de visualisation (l’application) et l’opérateur (vous). Soit un Système d’Information Géographique (SIG) fonctionnel.

Figure 3 : Les cinq composants d’un SIG

Les usages de la géomatique

Au-delà de cet exemple très concret et maintenant que vous avez une petite idée de ce que peut être la géomatique dans votre quotidien, explorons d’autres domaines d’application.

Agriculture

L’utilisation de drones se développe pour réaliser des images des cultures avec des capteurs spécifiques. Ces derniers permettent d’analyser la quantité de chlorophylle et d’en déduire l’état de santé de la plantation pour ajuster au besoin la gestion des parcelles. Basé sur un système GPS, il existe des tracteurs autonomes qui se repèrent selon les limites de l’exploitation et appliquent, tels des drones, un plan de navigation préprogrammé.

• Voir le dossier de l’INRAE (Institut de recherche finalisé issu de la fusion entre l’Inra et Irstea) 

Recherche

Des programmes utilisant des balises GPS fixées sur des mammifères marins permettent un meilleur suivi des migrations. Ces données sont ensuite recoupées avec les zonages des aires protégées, zones d’exploitation de la pêche, zones polluées, zones densément peuplées ou encore lieux de vie des proies et prédateurs.

L’utilisation de drones pour des prises de vues géolocalisées permet de compléter l’information grâce à des capteurs classiques (identification des individus, comptage). D’autres drones bien plus spécifiques permettent de réaliser des prélèvements d’eau, des relevés de la bathymétrie et, s’ils sont équipés de capteurs LIDAR, d’obtenir une cartographie sous-marine en 3D précise à moins de 10 cm.

• Voir le dossier de l’Ifremer

Humanitaire

Dans ce domaine, la géomatique est également en plein essor. Elle peut notamment être utile pour aider à :

• Repérer les lieux pour établir une mission : où sont les limites administratives, la ville la plus proche, y a-t-il des points d’eau, quel est le relief, quels sont les lieux de rassemblement et où sont-ils situés ?
• Planifier une campagne de vaccination pour établir la liste des villes et villages, repérer un itinéraire et effectuer le suivi de la campagne.
• Calculer un itinéraire d’évacuation vers le pays voisin en prévoyant de passer par des stations essence connues et de pouvoir localiser les ports, aéroports, ambassades.
• Obtenir une vision globale de la sous-région lors d’une épidémie, suivre l’évolution spatio-temporelle du nombre de cas, recouper avec les conditions environnementales (cours d’eau en cas de choléra par exemple, ou lieux de rassemblement et de funérailles en cas d’Ebola).
• Améliorer la gestion d’un camp de réfugiés, à la fois au niveau du suivi administratif, social et technique du camp. Des enquêtes de terrain géolocalisées permettent d’analyser la fréquentation des points d’eau, de la recouper avec son débit, son état fonctionnel et son bassin d’achalandage.
• Faciliter l’accès aux centres de santé. Des analyses spatiales plus poussées rendent compte de l’accessibilité aux centres selon la distance, le relief du terrain, le type de voie, l’état des potentiels obstacles (pont démoli, accessible aux véhicules légers uniquement ou aux deux roues), les zones de danger à contourner etc. L’ensemble de ces paramètres met en évidence les zones habitées n’ayant pas accès à un centre de santé. Dans ce type de cas, la géomatique est un outil d’aide à la décision dans le choix d’implantation d’un nouveau centre de soins.

• Voir le témoignage : MSF, Spécialiste SIG
• Voir l’activité d’ACAPS : les rapports de situation en cartographie  

Urbanisme

Plan Local d’Urbanisme, suivi de l’état du réseau routier, planification de l’urbanisme pour répondre à l’augmentation démographique, plan de prévention des risques, etc. Les services territoriaux connaissent l’importance des cartes et conçoivent leur système d’information géographique comme un outil de travail et de partage avec les administrés.

• Exemple du SIG pour l’aménagement du bassin d’Arcachon 

 

DGFIP

Plus inattendus peut-être, les impôts qui analysent les images satellites pour vérifier que les surfaces habitables et de terrains correspondent à celles déclarées, tout comme la présence d’une piscine.

Secours

Les services départementaux d’incendie et de secours (SDIS), tels que les pompiers, possèdent des services de géomatique. Ces unités mettent à jour les informations comme les zones de travaux ou la présence de barrière… pour calculer les itinéraires les plus courts lors d’interventions. Ils utilisent également la géomatique pour effectuer le suivi des points de bornes incendie ou pour coordonner les actions lors d’incendies de forêt.

• Les sections Opérations et Prévisions du SDIS utilisent le SIG

De nombreux autres exemples pourraient compléter cet aperçu : en archéologie, pour la protection du patrimoine ou la reconnaissance d’une propriété territoriale antérieure à la colonisation, en géomarketing, pour cibler les annonces à afficher, etc.

La géomatique apparaît maintenant bien plus concrète. Nous avons parcouru différents usages, depuis les exemples du quotidien à l’utilisation en contexte professionnel. Mais vous l’avez sans doute saisi, un SIG, aussi performant soit-il, dépend de la donnée d’entrée. Qu’est-ce que la donnée ? D’où provient-elle ? Comment s’assurer de sa qualité ? Les réponses dans la deuxième partie de cet article.