Supplément - Système d'information géographique (SIG)

Qu'est-ce qu'un SIG ?

Un SIG est un système informatique utilisé pour acquérir, stocker et analyser des données et des informations à caractère géographique. Le système en lui-même est constitué de hardware (ordinateur et périphériques tels qu'un scanneur et une imprimante), de software (logiciels) et de données. Les données seront stockeés dans l'ordinateur et l'utilisateur va utiliser les logiciels pour les analyser.

L'aspect géographique des données d'un SIG signifient que chaque nouvelle donnée (entrée) doit être associée à des coordonnées dans l'espace 3D et donc être liée à une localisation précise sur la Terre. Une donnée peut être représentée par un point, une ligne ou une surface (polygone).

Les données sont organisées dans des couches ('layers') thématiques. Par exemple, une couche "rendement de la culture" pourrait être une couche où des surfaces (polygones) sont définies et représentent un champ, auquel une valeur est associée qui définit le rendement de la culture dans ce champ pour une telle année.

Différentes couches d'information d'un SIG présentées les unes au-dessus des autres.
Source: National Coastal Data Development Centre (NCDDC), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), USA.

Les données d'une couche peuvent avoir un format vectoriel ou un format matriciel. Les données vectorielles sont le format le plus utilisé. Comme mentionné plus haut, les données vectorielles peuvent être des points, des lignes ou des polygones. Chacun de ces types d'éléments peut être associé à une ou plusieurs valeurs dans une couche thématique. Les données vectorielles sont très précises dans l'espace. Les données matricielles, par contre, représentent l'espace comme une grille. Chacun des carrés de la grille est traité comme un polygone vectoriel et peut aussi être associé à une ou plusieurs valeurs. Les données matricielles proviennent souvent d'images de la télédétection, puisque les capteurs enregistrent ces images en pixels.

Dans l'image ci-dessus, la couche "customers" (clients) contient des points, la couche "streets" (rues) contient des lignes et la couche "parcels" (parcelles agricoles) contient des polygones. Par contre, les couches "elevation" (altitude) et "land usage" (utilisation du sol) sont des ocuches matricielles qui proviennent du traitement d'images d'observation de la Terre.

Points, lignes et polygones sur une carte SIG.
Source: Wikimedia Commons

Un autre exemple de points, de lignes et de polygones est illustré à gauche. Dans cette carte, les "wells" (puits) sont représentés par des points, les "rivers" (rivières) par des lignes (un assemblage de lignes droites appellé une polyligne) et le "lake" (lac) par un polygone, puisqu'il couvre une surface en deux dimensions. Un polygone est défini comme la surface délimitée par une série fermée de lignes.

Utilisation d'un SIG

Un SIG doit au minimum pouvoir être utilisé comme une carte sophistiquée, capable de fournir de nombreux éléments d'information. Comme les données sont stockées sous format numérique, il est possible de créer différentes cartes thématiques, en fonction des besoins. La nature numérique des données permet surtout de pouvoir les manipuler et les analyser rapidement.

En combinant différentes couches dans un SIG, chaque point de l'espace se voit attribuer de nombreuses caractéristiques (appellées attributs) en plus. Un théâtre, par exemple, pourrait être représenté par un point qui a une paire de coordonnées. Des caractéristiques supplémentaires attribuées à ce point pourraient être le nom du théâtre, son adresse, le nombre de places, l'année de construction.

Comme toutes les données sont combinées dans le même système de coordonnées, il est possible de leur appliquer de nombreuses opérations spatiales combinant la localisation de ces données et leurs attributs.

Prenons l'exemple de l'altitude. L'altitude est un des attributs les plus souvents associés à des points ou à des lignes dans un SIG. L'altitude permet de représenter une carte en trois dimensions (3D). Mais comment calculer l'altitude de chaque point d'une carte ? Il faut des points de mesure de l'altitude. Au plus on aura de points de mesure, au plus la carte d'altitude sera précise et détaillée. Les données d'altitude sont souvent issues de mesures par télédétection. La télédétection permet d'obtenir une grille très dense de points dont l'altitude est connue (voir la couche "elevation" à gauche).

Carte de d'altitude avec courbes de niveau.
Source: Wikimedia Commons.

Ensuite, les courbes de niveau peuvent être tracées. Elles joignent tous les points de même altitude par une ligne ininterropue. Une fois qu'on a les courbes de niveau, on peut supposer que l'altitude augmente (ou diminue) de manière constante entre deux courbes successives et donc obtenir l'altitude de chaque point sur la carte.

Question: Est-ce que deux courbes de niveau peuvent se croiser ?

Question: Que signifient des courbes de niveau très denses ?

Comme toutes les données sont combinées dans le même système de coodonnées, il est facile de calculer les relations spatiales entre plusieurs données. Il est possible de délimiter une zone qui est à une certaine distance d'une donnée précise. Cette caractéristique peut être combinée avec d'autres informations d'autres couches et former une liste de critères. Les zones qui remplissent tous ces critères peuvent être sélectionnées de manière automatique.