Logiciels libres et enseignement

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Les Systèmes d’Information Géographiques libres

mercredi 7 avril 2004, par Yves Potin

Un Système d’Information Géographique (SIG) est l’ensemble des matériels, des logiciels, des données, des personnes, et des compétences mises en place pour analyser un territoire. Le présent document se limitera à un survol des principaux outils logiciels libres existants, et à une présentation des importantes ressources disponibles en la matière sur Internet, tant du point de vue des données que des ressources pour une exploitation pédagogique..

On constate en effet un intérêt croissant dans l’Éducation Nationale envers les SIG pour l’enseignement de la Géographie mais aussi en Histoire (les SIG sont mentionnés dans les programmes, par exemple ici (milieu du document, « mise en oeuvre du programme »). Le coût prohibitif des logiciels commerciaux est un obstacle à la généralisation des usages de ce type d’outil, or des SIG libres existent qui présentent des fonctionnalités tout à fait satisfaisantes pour le lycée voire au delà. Ce document a pour but d’aider et de renseigner toute personne s’intéressant aux SIG libres. Il ne prétend pas former l’utilisateur à l’utilisation des SIG ni à en dresser une liste exhaustive, mais il peut être considéré comme un point de départ.

Rappels et terminologie

L’offre en matière de SIG Open Source est assez large, et se côtoient des projets très simples et des outils relativement puissants. Cependant, d’une manière générale, ces logiciels manquent pour la plupart (mais à différents niveaux) d’un certain nombre d’éléments :

  • Les interfaces graphiques sont peu soignées, certains projets n’en disposant tout simplement pas.
  • La plupart des projets disposent d’un minimum de documentation mais elle n’est pas toujours accessible en français, c’est notamment le cas de GRASS dont une grosse partie de la documentation est en allemand. Ces défauts ne doivent pas pour autant rebuter l’utilisateur, en effet il suffit la plupart du temps de bien cerner ses besoins pour trouver un projet adéquat.

Pour ceux qui découvrent les Systèmes d’Information Géographique, il est bon de connaître quelques définitions. Pour stocker les données et les cartes, il existe principalement 2 formats : le format vectoriel et le format raster.

  • Le format raster est un format point par point, les cartes sont en fait un ensemble de points auxquels on peut rattacher des données comme l’altitude par exemple. Ce format permet d’obtenir une très bonne granularité aux niveaux des informations. Un fichier raster est une image, une photographie ou un plan représentée par une grille (ou trame). Le document fichier raster contient des données maillées.
  • Le format vectoriel est un format dans lequel on définit des zones géographique à l’aide de vecteurs. Les données ne sont plus rattachées à des points mais à des polygones. Ce format économise de la place mémoire et se montre plus souple pour certaines applications.

Petit glossaire :

  • Raster : Format d’image informatique formée d’une matrice de points (pixels) colorés. Les fonds de cartes Raster ne sont pas utilisable en cartographie automatique, car ils ne contiennent aucune information relative aux surfaces ou aux identifiants permettant de leur attacher une donnée.
  • Vectorielle : Format d’image informatique utilisé en cartographie automatique. Une carte vectorielle est décrite par un ensemble de points, lignes et/ou polygones dont on connaît précisément les coordonnées, les identifiants, les noms, les couleurs, etc. Ces informations permettent d’attacher une ou plusieurs données aux objets du fond de carte.
  • Choroplèthe : carte où les données sont représentées par des plages ou des dégradés de couleurs.
  • SIG : Système d’information géographique
  • Projection : Un fond de carte est défini par son système de coordonnées (latitude longitude, Lambert, etc.), qui dépend de la méthode utilisée pour projeter une image sur un espace plan (en 2D) du globe terrestre (en 3D). Ces méthodes sont responsables de certaines déformations dans la représentation terrestre.

1 - GMT, Generic Mapping Tools

Les outils GMT, The Generic Mapping Tools, sont des outils en mode texte permettant de travailler sur des cartes de types raster. Une interface graphique, iGMt, permet aux utilisateurs d’appréhender ces outils de façon moins austère. C’est une collection d’une soixantaine d’outils Unix permettant à l’utilisateur de manipuler des ensembles de données en (x, y) et en (x, y, z). Les opérations disponibles sont le filtrage, adaptation de tendance, maillage, projection... Les résultats sont obtenus sous la forme de fichier EPS (Encapsulated PostScript File) et vont du simple tracé 2D jusqu’aux cartes de contours artificiellement éclairée en passant par des perspectives 3D 24 bits. Les GMT supportent 25 types de projections de carte et peuvent aussi utiliser des échelles linéaires, logarithmique, etc. Aucun support des cartes vectorielles n’existe avec ces outils. On peut également noter la possibilité d’insérer du texte au sein des images produites assez facilement.

Il est possible de trouver des exemples de sortie des GMT sur le site officiel dans la catégorie portant ce nom, en voici un exemple :

2 - Grass

  • Licence : GPL
  • Site web : http://www.geog.uni-hannover.de/grass/
  • Systèmes supportés : Unix, GNU/Linux, Cygwin
  • Documentation : Ce logiciel de par son interface graphique est abordable par un débutant. La grande quantité de documents (tutoriaux, y compris en français) disponibles permet d’aborder peu à peu son utilisation, néanmoins il est bon de maîtriser l’allemand ou l’anglais.

L’acronyme GRASS signifie Geographic Resources Analysis Support System ; ce logiciel semble être le plus complet parmi ceux dont nous traitons dans ce document. Il peut être manipulé à travers une interface en tcl/tk mais également entièrement en ligne de commande. GRASS est principalement orienté raster, il propose de nombreux traitements sur ce type de cartes mais beaucoup moins pour les cartes vectorielles ou sites. Initialement crée par l’armée américaine il est sous licence GPL et est largement utilisé.

La version actuelle est la version 5.0, la prochaine version devrait apporter de grandes améliorations pour le support des cartes vectorielles et pour l’interface avec les bases de données (notamment POSTGRES). Voici un aperçu rapide issu de la documentation officielle de GRASS :

  • Raster : Conversion vers cartes vectorielles, interrogation base de données, modification des tables de couleurs, calcul de corrélation et de covariance, interpolation de valeurs manquantes, analyse de matrice de voisinage, superposition de cartes, reéchantillonage...
  • Vectoriel : Génération de contours depuis une image Raster, conversion vers format raster ou sites, digitalisation depuis écran ou périphérique d’acquisition, superposition de cartes...

GRASS propose de plus un certain nombre de fonctionnalités comme la possibilité de zoomer, de colorier les cartes, d’effectuer des traitements sur les images (détection de bords, détection de forme, transformée de Fourier..., la possibilité de se connecter à des bases de données et de sortir les cartes en format images (png entre autres)

Cliquez sur les captures d’écran pour les agrandir..

3 - MapIt !

  • Licence : LGPL
  • Site web : http://www.mapit.de/mapit.en.html
  • Systèmes supportés : Tout serveur web supportant les CGI
  • Documentation : MapIt ! est assez simple à mettre en place et à configurer. La création de carte est enfantine.

MapIt ! est une application web destinée à tourner du côté serveur qui manipule des cartes Raster. Elle permet d’afficher des cartes en y faisant figurer des points intéressants. C’est une application assez simple à mettre en oeuvre. Elle est de plus améliorable et personnalisable dans le sens où elle est écrite en Python, qui est un langage très abordable. Elle peut tourner en tant que simple script CGI ou Fast CGI. La création de cartes est simple et très rapide : il suffit de disposer d’images à différentes résolutions d’une zone à représenter (si l’on veut pouvoir zoomer) et d’éditer un fichier texte pour indiquer les coordonnées des marqueurs (pour lesquels on fournit également une illustration).

MapIt !, l’application idéale si l’on a pas besoin d’effectuer de traitements ou d’analyse sur les données mais que l’on veut simplement présenter des informations aux utilisateurs.

4 - Map Server

  • Licence : Map Server, qui laisse le champ libre pour toute utilisation
  • Site web : http://mapserver.gis.umn.edu/index.html
  • Systèmes supportés : Tout serveur web supportant les CGI
  • Documentation : La documentation en tant que telle est très limitée, il faut étudier les exemples et le code de l’application

MapServer est un ensemble d’outils pour développer des applications web SIG. Il est basé sur un programme CGI capable de générer des cartes à la volée pour répondre à de nombreux types de requêtes. Des outils annexes permettent de générer des graphiques, des titres, et des légendes. Cependant, la documentation de cette application est très succincte et l’utilisateur semble condamné à devoir se plonger dans les sources pour pouvoir pleinement utiliser cette application.

MapServer, né dans l’université américaine du Minnesota, autorise la publication de données et propose un ensemble de fonctions dignes des meilleurs outils payants : navigation, requêtes, mais aussi mise à jour à distance. Pour se rendre compte de l’étendue des possibilités offertes par MapServer, un tour sur le site officiel ci dessus sera certainement plus convaincant que toute capture d’écran.

Conclusion

L’offre en matière de SIG libres est assez vaste et bien qu’elle souffre de quelques défauts, elle continue d’évoluer. On ne trouve pas d’équivalent aux grands produits commerciaux mais l’utilisateur désirant s’investir un minimum aura à sa disposition des outils satisfaisants (surtout pour les cartes de types RASTER). La communauté des utilisateurs est très active et la plupart des projets disposent de leur propre liste de diffusion.

La question des données pour les SIG demeure cependant ouverte, la plupart des données disponibles sur Internet reposant sous des licences propriétaires extrèmement restrictives.

Aller plus loin avec les SIG

Remerciements

Ce texte est une adaptation d’un document rédigé et aimablement fourni par Sylvain Trias (bozo AT nobodix DOT org).

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