Notions fondamentales sur les systèmes d'information gégraphique et sur la télédétection
Depuis quelques années, l’interprétation et la modélisation du territoire de notre monde réel (Information géographique) a explosé. Dans les années 1970, le désir d’automatiser la production cartographique a fait naître la cartographie assistée par ordinateur. Dans les années 1980, par la suite, par les chercheurs se sont focalisés sur la construction des bases de données, ce qui a permit la naissance du premier Système d’Information Géographique (SIG). Il est tout de même important de noter que ces premiers SGI n’étaient pas gratuits. Plus tard dans les années 1990, on a relevé une forte croissance dans ce domaine pour la gestion de l’urbanisme de l’environnement, des transports, etc... Plus techniquement parlant, les SIG, simplistes, ont vu leurs fonctionnalités augmentées rapidement, en nombre et en capacités.
Depuis quelques années, l’interprétation et la modélisation du territoire de notre monde réel (Information géographique) a explosé. Dans les années 1970, le désir d’automatiser la production cartographique a fait naître la cartographie assistée par ordinateur. Dans les années 1980, par la suite, par les chercheurs se sont focalisés sur la construction des bases de données, ce qui a permit la naissance du premier Système d’Information Géographique (SIG). Il est tout de même important de noter que ces premiers SGI n’étaient pas gratuits. Plus tard dans les années 1990, on a relevé une forte croissance dans ce domaine pour la gestion de l’urbanisme de l’environnement, des transports, etc... Plus techniquement parlant, les SIG, simplistes, ont vu leurs fonctionnalités augmentées rapidement, en nombre et en capacités.
On défini un SIG comme un système informatique permettant à partir de différentes sources, de rassembler et d’organiser, de gérer, d’analyser et de combiner, d’élaborer et de présenter les informations localisées géographiquement, contribuant ainsi à la gestion de l’espace.
On le défini également comme un système informatique constitué de matériels, de logiciels et de processus conçus pour permettre la collecte, la gestion, la manipulation, l’analyse, la modélisation et l’affichage des données à référence spatiale dans le but de résoudre des problème complexes d’aménagement et de gestion.
Le SIG comprend quatre grandes composantes interdépendantes (d’après Joliveau T., en 1996):
Fig : les 4 composantes d’un SGI
Ce sont celles qui sont constituées de matériels ainsi que tous les logiciels utiles à la construction, à la structuration, au développement et à la communication du SGI. Notons que tous ces logiciels sont de natures diverses, car un seul logiciel ne peut pas résoudre l’ensemble des tâches qu’on attend d’un SGI.
Cette composante constitue le cœur du SGI. C’est une base de données spécialisée, conçue, structurée et renseigner en fonction des objectifs assignées au SGI et dont la qualité détermine la pertinence du système à répondre à ces objectifs.
Elle regroupe les hommes, les structures, le budget, les organismes qui participent à l’élaboration, au développement et au fonctionnement du SIG. Cette composante conditionne les deux précédentes, car s’il n’y a pas d’hommes, d’argent par exemple, il serait difficile de mettre sur pied un SIG.
Elle permet la cohérence des outils, des hommes et de l’information pour répondre aux objectifs et caractéristiques du SIG.
On distingue trois types de système d’information géographique :
les SGI de gestion dont le but est de réunir, d’analyser et cartographier les informations ;
les SIG de type étude qui s’intéresse à l’étude sur une zone ciblée dans le cadre d’une application et d’objectifs spécifiques ;
les SIG de type observatoire dont le but est la réunion sur une problématique ou une thématique donné (par exemple l’évolution de la faune et de la flore sur un territoire donné, tel le parc de Waza).
Selon Crain J.K., Mc Donald, en 1984, le SIG possède une dimension temporelle. C’est un projet qui se déploie dans le temps, où l’on peut différencier trois séquences temporelles-types :
une première phase correspond à l’inventaire, la collecte, la localisation simple des données ;
une deuxième phase regroupent les applications concernant l’analyse et la combinaison des données ;
une troisième phase où le système devient un système de gestion spatiale, véritable outils d’aide à la décision, outil de base de la recherche, de l’aménagement et de la planification environnementale.
Tout individu qui modifie par son action la disposition d’un objet sur le territoire est un utilisateur potentiel d’un SIG. On peut citer les ingénieurs, les architectes, les aménageurs, les décideurs, les chercheurs et statisticien, etc.
Tous ces utilisateurs peuvent utiliser le SIG pour la gestion des transports, gestion du patrimoine, immobiliers, réseaux de distributions (eaux, gaz, électricité).
Il en ressort que tout individu est potentiellement intéressé par les SIG et que la première et principale utilisation reste la réponse à un objectif d’aide à la décision.
On distingue essentiellement deux types de données spatiales lorsqu’on parle des SIG :
Les données vectorielles : Les données vecteur sont un ensemble d'objets géographiques représentés chacun par des primitives graphiques : le point, le segment, la ligne, le polygone.
Les données images (ou raster) : Le mode raster qui repose sur la photographie et le pixel, composant élémentaire de l’image. Un pixel présente deux caractéristiques essentielles : sa dimension ; sa couleur (ou sa valeur thématique associée)
Il est important ici de préciser que selon l’usage dont on veut en faire, chacun de ses types de données présente des avantages et des inconvénients. En effet, l’utilisation du mode vecteur facilite les calculs et les traitements associés pendant que ce n’est pas le cas pour le mode raster. Plus loin on s’apercevra que l’utilisation des données en mode raster présente une bonne lisibilité facilitant ainsi d’appréciation des cartes constituées, ce qui n’est pas le cas pour le mode vecteur. Toutefois, de nos jours, on relève de plus en plus qu’on utilise les deux modes en les superposant. D’un autre angle il est possible de quitter du mode raster pour le mode vecteur : ce processus est appelé vectorisation. De même il est possible de quitter du mode vecteur pour le mode raster, c’est ce processus qu’on appelle pixelisation ou rasterisation.
Abstraction : modélisation des données géographiques et de leurs spécifications
Acquisition des données : cette fonctionnalité fait appel aux notions suivantes : procédures de saisie des données, d’instrumentation, formats d’échange entre bases de données pour la récupération de données numériques déjà existantes ;
Archivage : cette fonctionnalité fait appel aux notions suivantes : Outils, procédures et fréquence d’archivage des données ;
Analyse : cette fonctionnalité fait appel aux notions suivantes : Analyse spatiale, analyse temporelle ;
Affichage : cette fonctionnalité fait appel aux notions suivantes : Affichage de données et de synthèses à la fois sur écran et sur carte (donc nécessité de matériels performants pour l’impression) ; Convivialité et ergonomie des applications.
La télédétection moderne est née de la photographie aérienne, qui a connue des avancées considérables, notamment au cours du XX è siècle, et surtout au cours de la 2nde guerre mondiale, motivée par des objectifs militaires e stratégiques.
Mais, l’année 1957 est l’ère moderne qui symbolise l’entrée de la télédétection, caractérisé par le lancement du premier satellite artificiel Spoutnik. Depuis lors, plusieurs pays ont à tour à tour développé leur propre programme de télédétection. Aujourd’hui, on dénombre de part le monde une dizaine de satellite d’observation de la terre logé en orbite et fournissant des milliers d’images pour des usages diverses (militaires, civiles, sociales, etc.).
La télédétection est une technique, qui par acquisition d’images, permet d’obtenir des informations sur la surface de la terre sans contact direct avec celle-ci. La télédétection englobe tout le processus qui consiste à capter et à enregistrer l’énergie d’un rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi, à traiter et à analyser l’information, pour ensuite mettre en application cette information. (Centre Canadien de Télédétection).
On peut simplement la définir comme une science qui permet de photographier la terre à distance.
La télédétection est similaire à celui de la vision de l’homme. C’est le fruit de l’interaction entre trois éléments fondamentaux : la source d’énergie, la cible, et un vecteur.
La source d’énergie : c’est l’élément qui éclaire la cible en émettant une onde électromagnétique.
La cible : c’est la portion de la surface de la terre observée par le satellite.
Le vecteur : encore appelé plate-forme de la télédétection mesure le rayonnement électromagnétique réfléchi par la cible. Le vecteur peut être le satellite ou un avion dominant la cible de quelque centaine de mètre, exactement à 3600 km.
Source d'énergie ou d'illumination (A) : à l'origine de tout processus de télédétection se trouve nécessairement une source d'énergie pour illuminer la cible.
Rayonnement et atmosphère (B) - Durant son parcours entre la source d'énergie et la cible, le rayonnement interagit avec l'atmosphère. Une seconde interaction se produit lors du trajet entre la cible et le capteur.
Interaction avec la cible (C) - Une fois parvenue à la cible, l'énergie interagit avec la surface de celle-ci. La nature de cette interaction dépend des caractéristiques du rayonnement et des propriétés de la surface.
Enregistrement de l'énergie par le capteur (D) - Une fois l'énergie diffusée ou émise par la cible, elle doit être captée à distance (par un capteur qui n'est pas en contact avec la cible) pour être enfin enregistrée.
Transmission, réception et traitement (E) - L'énergie enregistrée par le capteur est transmise, souvent par des moyens électroniques, à une station de réception où l'information est transformée en images (numériques ou photographiques).
Interprétation et analyse (F) - Une interprétation visuelle et/ou numérique de l'image traitée est ensuite nécessaire pour extraire l'information que l'on désire obtenir sur la cible.
Application (G) - La dernière étape du processus consiste à utiliser l'information extraite de l'image pour mieux comprendre la cible, pour nous en faire découvrir de nouveaux aspects ou pour aider à résoudre un problème particulier.
Ces étapes sont résumées par le schéma suivant :
