Qu'est-ce que la cartographie géospatiale et comment fonctionne-t-elle ?

Pour de nombreuses personnes, les solutions générées par la cartographie géospatiale sont pleinement intégrées à la vie quotidienne. De la recherche d'un lieu sur la carte et du choix du trajet le plus rapide pour s'y rendre, à la surveillance des cultures et à la gestion des catastrophes naturelles. Elle peut également être essentielle pour comprendre les tendances et prendre des décisions éclairées dans des domaines tels que les sciences de l'environnement et l'aménagement urbain.

Dans cet article, créé en collaboration avec notre expert Michal Lupa, nous partageons des informations précieuses sur le processus de collecte et de cartographie des données géospatiales, et expliquons comment et où les technologies géospatiales peuvent être utilisées.

Qu'est-ce que la cartographie géospatiale ?

La cartographie géospatiale est une définition large de toutes les opérations impliquées dans le processus de création de cartes utilisant des données géospatiales. Elle comprend tout un ensemble d'opérations telles que la collecte de données et l'analyse spatiale menant à la visualisation d'un objet spatial sur une carte.

La cartographie géospatiale peut être décrite comme une forme de technique de visualisation spatiale qui aide à créer des cartes personnalisées adaptées à des besoins particuliers. L'objectif de la GM est de représenter des objets ayant des coordonnées géographiques dans un certain contexte géographique, afin de présenter un modèle du monde réel sur une carte. Différentes techniques, solutions et logiciels de systèmes d'information géographique (SIG) peuvent être utilisés pour analyser les données géospatiales disponibles ainsi que les bases de données géographiques et terrestres.

Étapes du processus de cartographie géospatiale

La cartographie géospatiale consiste àcréation de visualisation de données spatiales couche par couche. Une carte topographique n'est rien d'autre que l'assemblage de ces couches. Elle comprend des couches de données géospatiales, une mise en page graphique et une conception cartographiquement correcte d'une carte dans un ordre spécifique, afin qu'elles constituent finalement un modèle cohérent de l'espace et sa vue finale.

Source : https://www.researchgate.net/figure/Different-layers-of-data

La cartographie géospatiale peut être considérée comme un processus en 4 étapes : 

1. Acquisition de données géospatiales

La première étape nécessite la collecte de données primaires et/ou secondaires. Les sources et le type de données varient et dépendent de la nature du phénomène que nous traitons. Elles peuvent être acquises, comme l'un des nombreux exemples, par la collecte de mesures géodésiques ou par l'imagerie aérienne, par drone ou satellitaire. Les images aériennes, satellitaires et par drone sont prises à l'aide de capteurs afin de collecter divers types de données. Il convient de noter que l'imagerie par drone est collectée à une résolution bien plus élevée.

En général, les méthodes de télédétection peuvent utiliser deux types de capteurs : 

• Capteurs actifs – générer leur propre source d'énergie vers la cible étudiée, puis détecter et mesurer le rayonnement réfléchi ou rétrodiffusé par l'objet. 
• Capteurs passifs – rechercher le rayonnement naturel émis ou réfléchi par l'objet ciblé. Dans ce cas, la source de rayonnement la plus courante est la lumière du soleil. 

La télédétection peut nous fournir de nombreux types de données, tels que des données optiques, LiDAR ou SAR. Elles peuvent être capturées, par exemple, en couleurs naturelles ou en infrarouge.

Un exemple d'acquisition de données classique (secondaire) est la vectorisation de ressources déjà existantes (par exemple, d'anciennes cartes). L'autre sujet d'intérêt croissant est la collecte de données par crowdsourcing (Volunteered Geographic Information – VGI), où les utilisateurs participent volontairement à la création du contenu des bases de données spatiales.

Ce qui précède ne sont que quelques exemples qui peuvent servir de base à la cartographie et à la visualisation géospatiales, parmi bien d'autres.

2. Traitement des données et saisie dans les bases de données 

Les données collectées sont traitées afin d'alimenter les bases de données concernées. Ces bases stockent des informations sur la géométrie brute des objets, sans aucun symbole graphique. De plus, elles contiennent des données sur la localisation des objets dans l'espace et leurs limites exactes, si la nature des données le permet. Ces seuls détails sont considérés comme des informations spatiales suffisantes pour tirer des conclusions et construire divers types d'analyses. Les détails contenus dans ces bases de données sont ensuite transmis aux logiciels responsables des fonctions analytiques. Sur cette base, nous pouvons traiter davantage ces données et réaliser des analyses spatiales.

3. Création d'un modèle et conception 

Une fois que nous disposons des données dans le schéma de base de données approprié, traitées de manière à pouvoir les utiliser ultérieurement, l'étape suivante consiste à créer des designs et des graphiques pour la carte. Dans ce processus, des symboles et des couleurs sont attribués selon des règles cartographiques spécifiques, afin que les objets ou les lieux soient aussi reconnaissables que possible et que la perception globale soit compréhensible pour l'utilisateur moyen.

À ce stade, l'une des activités les plus importantes du processus de cartographie a lieu, à savoir la généralisation cartographique. Dans certains cas, des données de haute précision peuvent nécessiter d'être généralisées. L'utilisation de données d'une précision donnée dépend strictement de l'échelle de chaque carte. Des informations de haute précision ne sont requises que pour les modèles multi-échelles, mais pour les cartes à moyenne et petite échelle, une telle précision n'est pas nécessaire. La généralisation cartographique consiste à réduire la précision des géométries et des objets spatiaux existants de manière à ce que, malgré un nombre réduit de détails, la reconnaissabilité des objets et de leurs emplacements soit maintenue. Le processus de généralisation est mené afin de réduire la quantité de détails tout en conservant la charge informationnelle la plus élevée possible dans chaque carte.

4. Publication 

La dernière étape est la publication du produit préparé ou d'un modèle sous forme de carte exportée ou de service de carte pouvant être intégré dans un site web.

Les étapes ci-dessus peuvent concerner des cartes topographiques et thématiques, ainsi que l'affichage de points indiquant une localisation, par exemple issus du GPS, et leur placement sur le fond d'une carte existante. Dans ce dernier cas, la carte de base sert de fond à la couche de données supplémentaire que nous souhaitons afficher, par exemple l'itinéraire du point A au point B. En outre, la cartographie géospatiale offre également la possibilité de créer des modèles 3D, qui sont développés de manière très similaire. Ce processus permet d'ajouter une troisième dimension aux données et de les visualiser avec davantage de détails. Il aide à montrer des informations supplémentaires comme la hauteur à l'échelle des objets du monde réel. Tout cela facilite la reconnaissance de motifs et de relations non évidentes, ce qui peut être utile dans des domaines comme l'urbanisme, la modélisation côtière et bâtimentaire et la réponse aux catastrophes.

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Technologies et outils de cartographie géospatiale

La cartographie géospatiale nécessite l'utilisation de certaines technologies géospatiales qui jouent un rôle important dans l'ensemble du processus. Ces technologies fournissent des données qui peuvent être utilisées pour la modélisation, l'analyse et la visualisation de la carte. Elles sont également utiles pour prendre des décisions fondées sur la pertinence et la priorité des ressources.

Les technologies géospatiales comprennent des outils tels que :

SIG (Systèmes d'information géographique) – est un système qui aide à créer, gérer, analyser et placer divers types de données sur une carte. Le système est connecté aux cartes et intègre les données de localisation avec d'autres informations pertinentes. Grâce àmise en œuvre de la technologie SIG, il est plus facile de comprendre les tendances et le contexte géographique.

GNSS – est un système composé de constellations de satellites qui envoient des signaux depuis l'espace et transmettent des données de position et de temps aux récepteurs GNSS. Ces récepteurs utilisent ensuite les données collectées pour déterminer la localisation. Le système dispose d'une couverture mondiale et comprend Galileo en Europe, le GPS aux États-Unis, GLONASS en Russie et le système de navigation par satellite BeiDou en Chine.

Télédétection (RS) – est un processus qui permet de collecter à distance des données géospatiales et des images satellitaires fournies par des capteurs satellitaires et des caméras aéroportées. Il utilise le rayonnement réfléchi et émis d'une zone pour détecter et surveiller ses caractéristiques physiques. Il peut également améliorer les projets de cartographie SIG en constituant une source de données et d'informations utiles qui soutiennent l'analyse pour l'évaluation et la modélisation géospatiales.

L'utilisation de ces technologies est aujourd'hui plus facile que jamais. Avec une simple recherche sur Internet, vous pouvez trouver de nombreux outils accessibles. Certains d'entre eux peuvent être utilisés pour lire, gérer et analyser des données, d'autres peuvent aider à traiter des informations spécifiques provenant de satellites. De nombreux outils offrent également la possibilité de partager des données ou même de créer puis d'intégrer des cartes dans n'importe quel site web. Voici quelques-uns de ces outils utiles :

• QGIS 
• ArcGIS 
• ENVI 
• SNAP 
• Geokettle 
• Geoserver 
• Mapbox 
• PostGIS 
• Oracle Spatial 

Pour en savoir plus sur les outils d'analyse spatiale utilisés dans le secteur géospatial, consultez notre introduction à l'analyse géospatiale pour les entreprises.

Où utiliser la cartographie géospatiale ?

Les organisations et les entreprises du monde entier utilisent la cartographie géospatiale pour diverses raisons et de nombreuses manières différentes. Certaines recherchent une valeur commerciale supplémentaire, une meilleure navigation et planification, ou des avantages pour les clients et les employés. La cartographie géospatiale est couramment utilisée dans des domaines tels que :

• Modifications et mises à jour des cartes 
• Logistique et optimisation des itinéraires 
• Cartographie des quantités et des densités 
• Gestion et prévention des catastrophes naturelles 
• Surveillance militaire et défense 
• Agriculture et balayage des champs 
• Durabilité et préservation de l'environnement 
• Urbanisme 

L'équipe de Spyrosoft possède une expérience de collaboration dans de nombreux domaines et projets différents. Cela inclut la préparation d'applications avec des cartes typographiques et aériennes, ainsi que la création de la fonctionnalité permettant de créer des itinéraires d'activités de plein air et de générer des cartes hors ligne. Un autre exemple de notre travail a été la création d'une application avec une carte souterraine des actifs à travers les réseaux de services publics. L'objectif du produit était d'aider à examiner de plus près l'ensemble de l'infrastructure afin de surveiller les défauts des actifs souterrains et d'orienter leur réparation de manière moins invasive. Nos experts en géospatial ont également collaboré à d'autres projets pour des industries telles que vente au détail et agriculture.

À vous de jouer

Les secteurs et domaines dans lesquels cartographie et services géospatiaux peuvent être utilisées sont presque infinies, et ses avantages se manifestent tant dans le monde des affaires que dans la vie quotidienne. Si vous avez besoin d'aide pour la mise en œuvre de solutions de cartographie géospatiale au sein de votre organisation, n'hésitez pas à contacter notre équipe via le formulaire de contact ci-dessous.