Introduction aux Systèmes d’Information Géographique - Partie 2

Ce cours constitue la seconde partie d'un enseignement consacré aux bases théoriques et pratiques des systèmes d’information géographique.
- Il propose une introduction aux systèmes d’information géographique qui ne requiert pas de connaissances préalables en informatique.
- Il donne la possibilité d’acquérir rapidement les notions de base qui vous permettent de créer des bases de données spatiales et de fabriquer des cartes géographiques.
- Il s’agit d’un cours pratique qui repose sur l’utilisation de logiciels libres, notamment QGIS.

Lors de la première partie du cours, vous avez exploré les principes de base de la numérisation du territoire et du stockage des géodonnées. Vous avez notamment appris à :
- Caractériser des objets et des phénomènes spatiaux (modélisation du territoire) du point de vue de leur positionnement dans l’espace (systèmes de coordonnées et projections, relations spatiales) et en fonction de leur nature intrinsèque (mode objet ou vecteur vs. mode image ou raster);
- Utiliser diverses méthodes d’acquisition de données (mesure directe, géoréférencement d’images, digitalisation, source de données existantes, etc.);
- Utiliser divers modes de stockage des géodonnées (fichiers simples et bases de données relationnelles);
- Utiliser des outils de modélisation des données pour décrire et implémenter une base de données;
- Créer des requêtes dans un langage d’interrogation et de manipulation des données.

La seconde partie du cours porte sur les méthodes d'analyse spatiale et les techniques de représentation de l'information géoréférencée. Vous apprendrez notamment à:
- Analyser les propriétés spatiales de variables discrètes, par exemple en quantifiant l’autocorrélation spatiale;
- Travailler avec des variables continues (échantillonnage, interpolation et construction de courbes d’isovaleurs)
- Utiliser les modèles numériques d'altitude et leurs dérivées (pente, orientation, etc.);
- Utiliser des techniques de superposition des géodonnées;
- Produire des documents cartographiques selon les règles de la sémiologie graphique;
- Explorer d’autres formes de représentation spatiale (cartographie interactive sur internet, représentations 3D, et réalité augmentée).

La page https://www.facebook.com/moocsig fournit un forum interactif pour les participants à ce cours.

Phénomènes spatiaux discontinus
Les phénomènes spatiaux discontinus se rapportent à la modélisation en objets de l'espace géographique. Les propriétés associées se déclinent en trois dimensions : géométrique, thématique et spatiale. Les propriétés des objets spatiaux sont décrites par des indices selon leur forme, leur taille, la distribution spatiale ainsi que par le degré éventuel de dépendance spatiale. Tous ces indices interviennent, selon le contexte de l'étude, pour caractériser un paysage.

Phénomènes spatiaux continus
Un phénomène est dit continu dans l'espace s’il est défini en tout point de l'espace géographique et que ses propriétés varient localement de manière graduelle et structurée. L'altitude, l'humidité d'un sol, la teneur en métaux lourds ou autres polluants des sols en sont des exemples. Ce chapitre traite des modes d'échantillonnage, puis présente les fonctions d'interpolation dites déterministes car elles ne se basent sur aucune étude préalable du phénomène. Le cœur de la leçon est consacré à une introduction à la géostatistique basée sur la notion de fonction aléatoire. On traite successivement les concepts des variables régionalisées, de la variographie et du krigeage.

Modèles numériques d'altitude
Le relief est le facteur révélateur et explicatif prépondérant des phénomènes survenus à la surface de la Terre. Il a fortement conditionné et orienté l’appropriation de l’espace géographique par les sociétés humaines. Selon ses propriétés, les règnes animal et végétal trouvent des conditions favorables à leur établissement et à leur développement. Il occupe, de ce fait, une place majeure en analyse spatiale et dans toute discipline dont l’objet concerne les activités humaines ou des phénomènes naturels. Ce chapitre présente un bref historique des modes d’acquisition de l’altitude, puis expose les algorithmes et leurs propriétés permettant de dériver les indicateurs descriptifs du relief.

Interactions entre couches de données
L'interaction entre couches fait appel au concept de superposition spatiale – spatial overlay en anglais – auquel sont liées un ensemble de méthodes qui permettent le transfert de données entre divers objets stockés dans des couches de différents types (raster ou vecteur), ceci en fonction de leurs relations spatiales les uns avec les autres. L’analyse de phénomènes distribués dans l’espace géographique requiert souvent que l’on recoure simultanément à des informations provenant de couches distinctes. La superposition spatiale est la fonction emblématique des systèmes d’information géographique. C’est elle seule qui symbolise l’originalité de ces systèmes d’information par rapport aux autres, et surtout qui leur confère toute leur puissance.

Sémiologie graphique et cartographie thématique
Cette semaine, vous allez apprendre comment représenter l’information géographique, notamment en appliquant les règles établies en cartographie thématique. Sur cette base, vous apprendrez à traiter l’information quantitative ou qualitative que vous souhaitez communiquer, et nous vous apprendrons comment produire des cartes thématiques dans QGIS avec l’aide du composeur d’impression. L'élaboration des cartes thématiques doit être effectuée en respectant un certain nombre de contraintes dont le respect va favoriser l’efficacité de la transmission de l’information. Il s’agit par exemple d’utiliser les couleurs en suivant les règles de la sémiologie graphique, ou de faire figurer toutes les composantes utiles – comme par exemple une légende, une échelle, des sources, un commentaire – pour permettre une lecture optimale.

Autres formes de représentation
Cette dernière semaine est consacrée à des cas particuliers de la représentation de l'information géographique, soit à la cartographie dynamique et interactive sur Internet, à la représentation en 3 dimensions, et finalement à la réalité augmentée et à sa combinaison avec les systèmes d'information géographique.