Le Géoportail

Le Géoportail
NEIL GUION
Juillet 2012
Table des
matières
I - Le Géoportail
5
A. Introduction.................................................................................................5
B. Présentation du Géoportail.............................................................................6
C. Le Géoportail et la directive INSPIRE...............................................................6
D. L'infrastructure Géoportail..............................................................................7
II - Les données
9
A. Les données.................................................................................................9
III - Les services en réseau
11
A. Web Map Service (WMS)..............................................................................11
B. Web Map Tile Service (WMTS)......................................................................13
C. Web Feature Service...................................................................................14
D. OpenGIS Location Service (OpenLS)..............................................................16
E. Web Processing Service (WPS) : service de calcul altimétrique..........................17
IV - Gestion des droits d'accès
19
A. Gestion des droits d'accès............................................................................19
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I-
Le Géoportail
I
Introduction
5
Présentation du Géoportail
6
Le Géoportail et la directive INSPIRE
6
L'infrastructure Géoportail
7
A. Introduction
Depuis Juin 2006, l'IGN et le BRGM mettent en œuvre et opèrent le Géoportail sous
maîtrise d'ouvrage du Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de
l'Énergie. Ce portail permet de connaître les informations, données et services géo
localisés mis à disposition par les structures publiques, de les visualiser et d'y
accéder. Il est accessible à l'URL : http://www.geoportail.gouv.fr.
Le succès rencontré par le Géoportail tient en particulier à la richesse des données
disponibles qui répondent aussi bien à des besoins professionnels et
d'enseignement qu'à des besoins associatifs ou particuliers. Cette richesse est
également exploitable en dehors du site Géoportail grâce aux APIs Géoportail qui
font l'objet de ce cours.
Les APIs Géoportail constituent un moyen simple et performant d'enrichir votre
site Internet, votre application mobile ou encore votre SIG en y intégrant les
données géographiques de référence fournies par la même infrastructure que celle
du site Géoportail.
Ce cours poursuit deux objectifs majeurs :
Le premier consiste à vous familiariser avec le Géoportail en abordant le
contexte dans lequel il s'inscrit, l'infrastructure sur laquelle il repose, les APIs et
les mécanismes d'échange de données.
Le second est de vous apprendre à implémenter les APIs Géoportail dans un
site web grâce à la réalisation de travaux pratiques.
A l'issue de cette formation vous serez notamment capable :
 De connaître les principes de fonctionnement des APIs Géoportail ;
 De connaître les fonctionnalités et les données accessibles via les APIs
Géoportail ;
 D'évaluer les opportunités d'utiliser les APIs Géoportail ;
 D'instancier une cartographie dynamique basée sur les APIs Géoportail ;
 D'ajouter des données métiers en superposition de celles fournies par les
APIs ;
 D'utiliser les principales fonctionnalités disponibles dans les APIs Géoportail.
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Le Géoportail
Le Géoportail
B. Présentation du Géoportail
Le Géoportail se veut être le « portail des territoires et des citoyens » en offrant
aux professionnels comme au grand public l'accès à des informations
géographiques de référence. Il permet notamment de naviguer en 2D et en 3D
dans une représentation de la réalité physique du territoire français.
Le Géportail permet, en Juin 2015, la consultation de 147 couches de données,
produites par divers organismes, collectivités ou groupements associatifs et
s'enrichit
en
continu
(les
évolutions
sont
visibles
ici :
http://www.geoportail.gouv.fr/donnees)1. Parmi les couches les plus consultées on
retrouve notamment celles fournies par l'IGN telles que les photographies
aériennes, les cartes IGN, les parcelles cadastrales, les limites administratives, les
routes, le réseau hydrographique, les bâtiments ou encore les cartes forestières. En
superposition de ces données sont accessibles de nombreuses données fournies par
d'autres producteurs telles que les prédictions de marées, les emprises des parcs
nationaux et régionaux et les Zones Naturelles d'Intérêt Écologique, Faunistique et
Floristique (ZNIEFF), entre autres.
En 2015 près de 12 millions de visites ont été comptabilisées sur le Géoportail.
Image 1 Figure 1 : Interface de visualisation du Géoportail
C. Le Géoportail et la directive INSPIRE
L'objectif principal du Géoportail est de constituer un point central d'accès aux
informations géo référencées couvrant le territoire national. Cet objectif est
1 - http://www.geoportail.gouv.fr/donnees
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Le Géoportail
renforcé par la directive européenne INSPIRE qui vise à faciliter l'accès à
l'information géographique en Europe pour mieux protéger l'environnement.
Rappel : Rappel sur la directive INSPIRE :
INSPIRE est l'acronyme anglais pour INfrastructure for SPatial InfoRmation in
Europe. Il désigne une directive européenne, adoptée en 2007, dont l'objectif est
d'établir
une
infrastructure
de
données
géographiques
pour
assurer
l'interopérabilité entre bases de données et faciliter la diffusion, la disponibilité,
l'utilisation et la réutilisation de l'information géographique en Europe dans le cadre
de la politique communautaire environnementale.
La directive INSPIRE définit notamment des règles à respecter sur le contenu des
métadonnées, la structuration des données et les services en ligne de
découverte, visualisation et téléchargement de données.
Pour plus d'information sur la directive INSPIRE, vous pouvez consulter le site
http://inspire.ign.fr
Le Géoportail a été conçu dès le départ dans l'esprit de la directive INSPIRE et
prévu pour être le nœud d'accès national, non exclusif, pour le portail INSPIRE
Européen. Ainsi l'infrastructure Géoportail permet la visualisation et le
téléchargement des données qu'elle héberge au moyen de services en lignes
implémentés selon les standards de l'Open Géospatial Consortium et
conformes aux spécifications de la directive INSPIRE.
D. L'infrastructure Géoportail
Le portail internet http://www.geoportail.gouv.fr n'est que la partie émergé de
l'iceberg. En réalité le Géoportail c'est aussi et surtout une infrastructure de
données spatiales complète intégrant des données, des serveurs cartographiques,
des services en ligne et une brique de gestion des accès. Le schéma ci-dessous
représente, de manière simplifiée, l'architecture sous-jacente.
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Le Géoportail
Le Géoportail
Figure 2 : infrastructure Géoportail
Chaque brique de ce schéma mérite une explication détaillée pour la bonne
compréhension de l'architecture. Les aspects liés aux APIs seront taités en détails
puisqu'ils font l'objet de ce cours tandis que les clients ne seront pas détaillés
spécifiquement dans ce cours.
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II -
Les données
Les données
II
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A. Les données
L'infrastructure du Géoportail héberge des données brutes en format image (ortho
photographies, cartes scannées, etc.) et en format vectoriel (routes de la
BDTOPO® par exemple).
Alors que les bases de données traditionnelles de l'IGN sont diffusées selon la
nature et la résolution des informations, les données de l'infrastructure Géoportail
sont regroupées selon la notion de couches thématiques multi-échelles. Par
exemple la couche "Réseaux routiers" renvoie suivant les échelles d'affichage des
données issues des bases de données : EuroGlobalMap, EuroRegionalMap, BD
CARTO® et BD TOPO®.
Afin d'optimiser les performances dans l'échange de données, l'infrastructure
Géoportail héberge également des "tuiles d'images pré calculées". L'idée sous sousjacente est d'alléger la charge en évitant de calculer une image spécifique pour
chaque requête en pré calculant l'ensemble des résultats et en les stockant dans un
cache. De plus les images pré calculées sont "tuilées", c'est-à-dire qu'elles sont
découpées en images carrées (tuiles) de 256 pixels de côté. Les données pré
calculées le sont pour une couche de données, une projection donnée et un
ensemble d'échelles prédéfinies.
Par conséquent l'utilisateur qui accède à ces données est contraint par la ou les
projections choisies et l'ensemble d'échelle prédéfini mais il y accède environ 100
fois plus rapidement. Notons que dans l'infrastructure Géoportail la projection
retenue est la Web Mercator Sphérique2 et que les échelles sont au nombre de 21
entre le 1:559082264e (Monde) et le 1:267e (Rue).
2 - http://www.epsg-registry.org/?urn=urn:ogc:def:crs:EPSG::3857
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Les données
Les données
Le schéma ci-dessous illustre le processus de pré calcul des tuiles :
Image 2 Processus de tuilage
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Les services en
réseau
III -
III
Web Map Service (WMS)
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Web Map Tile Service (WMTS)
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Web Feature Service
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OpenGIS Location Service (OpenLS)
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Web Processing Service (WPS) : service de calcul altimétrique
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Les services en réseau de l'infrastructure Géoportail respectent les standards
édictés par l'Open Geospatial Consortium (OGC) et préconisés dans les règles de
mise en œuvre de la directive INSPIRE. Ainsi les données sont diffusées selon les
standards WMS, WMTS, WFS, OpenLS.
Les standards de l'OGC visent à améliorer l'interopérabilité entre différentes
machines et applications. Ils définissent pour cela un certain nombre d'opérations
(obligatoires ou optionnelles) et communiquent par le biais du protocole HTTP et du
langage XML.
A. Web Map Service (WMS)
Définition
Le WMS (Web Map Service) est une spécification d'échange entre un client
cartographique et un serveur cartographique. Le client cartographique spécifie sa
requête au moyen du protocole HTTP et le serveur retourne une image visualisable
sur un écran d'ordinateur. Le serveur agrège et représente les données brutes pour
produire des cartes sous forme d'images.
Fondamental
Un service WMS utilise des données sources aux formats images et/ou vecteurs
pour produire une image visualisable sur un écran d'ordinateur (JPEG, PNG, SVG,
SWF).
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Les services en réseau
Les services en réseau
Selon les spécifications de l'OGC, un service WMS doit répondre aux requêtes
suivantes :
Nom de l'opération
Définition
Format de la réponse
condition
XLM
obligatoire
GetCapabilities
Le serveur renvoie ce qu'il est capable de faire
(opérations, projections, formats, etc.)
GetMap
Le serveur renvoie une représentation des données
Image
obligatoire
GetFeatureInfo
Le serveur renvoie des informations attributaires sur
les couches affichées en réponse à un GetMap
XML
optionnel
Tableau 1
Les interactions entre une application cliente et un service WMS peuvent être
schématisées de la manière suivante :
Image 3 Les opérations d'un service WMS
Exemple
1 - Pour effectuer une requête GetCapabilities sur le service WMS du BRGM, entrez
l'URL suivante dans un navigateur web (Firefox, Chrome ou Internet Explorer) :
http://geoservices.brgm.fr/geologie?
REQUEST=GetCapabilities&SERVICE=WMS&VERSION=1.3.0
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Les services en réseau
Image 4
Le résultat est un fichier XML qui décrit les capacités du service WMS en question.
Toutes les informations utiles pour effectuer la requête GetMap ci-dessous sont
présentes dan ce fichier (nom de couches, système de projection, emprise, etc..)
2 - Pour effectuer une requête GetMap sur le service WMS précédant, entrez l'URL
suivante dans un navigateur web :
http://geoservices.brgm.fr/geologie?
LAYERS=SCAN_D_GEOL50&SERVICE=WMS&VERSION=1.1.1&REQUEST=GetMap&F
ORMAT=image/png&SRS=EPSG:4326&BBOX=2.826456236653128,48.3767365894
7036,3.040270426820758,48.523916565620496&WIDTH=512&HEIGHT=512
Image 5
B. Web Map Tile Service (WMTS)
Définition
Le WMTS est une spécification d'échange entre un client cartographique et un
serveur cartographique. Le client cartographique spécifie sa requête au moyen du
protocole HTTP et le serveur retourne une mosaïque d'images tuilées. À la
différence du WMS, le serveur cartographique n'agrège et ne représente pas les
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Les services en réseau
Les services en réseau
données à la volée. Il se contente de récupérer dans une base de données d'images
pré calculées celles qui correspondent à la requête de l'utilisateur.
Un service WMTS s'appuie sur les spécifications d'un service WMS mais au lieu de
générer une image à chaque requête comme dans le cas du WMS, le WMTS permet
de renvoyer de petites images pré-générées (tuiles) ou de réutiliser des images
précédemment créées pour une même requête (cache).
Aux paramètres d'une requête WMS classique s'ajoute les paramètres
d'identification des tuiles suivant :
 TILEMATRIXSET : Le nom de la pyramide d'images
 TILEMATRIX : Le nom de la matrice qui contient la tuile
 TILEROW : Le numéro de ligne du coin supérieur gauche de la tuile
 TILECOL : Le numéro de colonne du coin supérieur gauche de la tuile
Image 6 Figure 5 : Description de la matrice de tuiles
Une requête sur un service WMTS est donc légèrement plus complexe qu'une
requête sur un WMS classique, mais rassurez-vous les applications clientes, et l'API
Géoportail en particulier, vous affranchiront du calcul des lignes et colonnes que
vous souhaitez visualiser.
C. Web Feature Service
Définition
Le WFS (Web Feature Service) est une spécification d'échange entre un client
cartographique et un serveur cartographique. Le client cartographique spécifie sa
requête au moyen du protocole HTTP et le serveur retourne des données
vectorielles brutes au format standardisé GML.
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Les services en réseau
Fondamental
Un service WFS utilise des données sources vectorielles et les diffusent en GML.
C'est l'équivalent d'un téléchargement de données évolué puisque le WFS permet
d'appliquer des filtres (sémantiques et géométriques) aux données que l'on
souhaite récupérer.
Selon les spécifications de l'OGC, un service WFS doit répondre aux requêtes
suivantes :
Nom de l'opération
Format de la réponse
Condition
XML
obligatoire
DescribeFeatureType Le serveur renvoie la structure (modèle) des
données
XML
optionnel
GetFeature
Le serveur renvoie les éléments demandés en
GML
XML
obligatoire
GetFeatureByld
Le serveur renvoie les éléments demandés
identifiés par leur « id » en GML
XML
obligatoire
GetCapabilities
Définition
Le serveur renvoie ce qu'il est capable de faire
(opérations, projections, formats, etc.)
Tableau 2
Les interactions entre une application cliente et un service WFS peuvent être
schématisées de la manière suivante :
Image 7 Les opérations d'un service WFS
Exemple
Pour effectuer une requête GetFeature sur le service WFS du BRGM sur les données
d'Inondations et remontées de nappe, entrez l'URL suivante dans un navigateur
web :
http://geoservices.brgm.fr/risques?
SERVICE=WFS&REQUEST=GetFeature&TYPENAME=REM_NAPPE_SEDIM&VERSION
=1.0.0
Le résultat est un fichier GML (XML), que vous pouvez enregistrer et ouvrir avec
certains SIG tel que QGIS par exemple ou directement dans un éditeur de texte.
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Les services en réseau
Les services en réseau
Image 8
D. OpenGIS Location Service (OpenLS)
Définition
OpenLS est une spécification d'échange entre un client et un serveur. Le client
spécifie sa requête au moyen du protocole HTTP et le serveur retourne le résultat
d'un calcul relatif à la localisation en XML ou GML.
Fondamental
Un service OpenLS est un service capable de calculer des informations relatives au
positionnement. En particulier les services de géocodage, de géocodage inverse, de
calcul de proximité et de calcul d'itinéraire sont prévus dans ce standard.
Dans le cas de l'infrastructure seul 4 services du standard OpenLS sont
implémentés, à savoir :
 un moteur de recherche par lieux basé sur la BD NYME® de l'IGN
 un moteur de recherche par adresses basé sur la BD ADRESSE® de l'IGN
 un moteur de recherche par département ou région basé sur les données de
l'IGN
 un moteur de recherche par parcelles cadastrales basé sur la BD
PARCELLAIRE® de l'IGN.
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Les services en réseau
E. Web Processing Service (WPS) : service de calcul
altimétrique
Définition
Le WPS (Web Processing Service) est une spécification d'échange entre un client et
un serveur. Le spécifie sa requête au moyen du protocole HTTP et le serveur
retourne le résultat du traitement des données géospatiales en XML.
Remarque
Un service WPS est un service capable d'effectuer des traitements géospatiaux sur
des données géoréférencées. Par exemple la transformation entre 2 systèmes de
coordonnées peut être implémentée en WPS.
Dans le cas de l'insfrastructure Géoportail, il existe un service de calcul altimétrique
mis en œuvre en utilisant le standard Web Processing Service (WPS). Ce service est
également accessible en utilisant REST.
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Gestion des droits
d'accès
IV -
Gestion des droits d'accès
IV
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A. Gestion des droits d'accès
L'infrastructure du Géoportail est accessible par de nombreux utilisateurs aux
moyens de différentes applications clientes parmi lesquels : le site du Géoportail,
l'API Géoportail, la plupart des SIG, la boutique professionnelle de l'IGN, des
applications mobiles, etc.
Cependant les différents usages ne sont pas tous soumis aux mêmes conditions
d'utilisation et n'ont pas tous les mêmes droits d'accès aux données. C'est pourquoi
l'infrastructure Géoportail possède un service de contrôle des accès.
Afin de gérer finement les droits d'accès à l'infrastructure Géoportail, ce dernier
s'appuie sur un processus de création de contrat auquel est associée une clé
d'utilisation ainsi qu'un identifiant de provenance des requêtes ou un login et un
mot de passe. L'identifiant de provenance des requêtes peut être une URL dans le
cas d'un site internet, une adresse IP dans le cas d'un SIG ou un numéro unique
d'identification du terminal dans le cadre d'une application mobile.
Pour faire simple le processus de gestion des droits d'accès est composé des 4
étapes suivantes :
 Création d'un contrat avec un identifiant de provenance sur le site
http://api.ign.fr/geoportail/ pour obtenir sa clé d'utilisation
 Appel d'un service (WMS, WMTS, WFS, OpenLS) en rappelant sa clé et son
login mot de passe le cas échéant
 Le service de contrôle des accès vérifie que la clé fournie correspond bien à
l'identifiant de provenance ou au login mot de passe enregistrée dans le
contrat, auquel cas il accorde l'accès au service cible de la requête
utilisateur
 Le service cible retourne la réponse à la requête émise
La première étape se fait une et une seule fois pour un contrat donné tandis que les
étapes suivantes ont lieu pour chaque requête.
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Gestion des droits d'accès
Gestion des droits d'accès
Ce processus peut être schématisé de la manière suivante :
Image 9 Principe de fonctionnement de la GeoDRM
La création d'un contrat et la manière dont l'API Géoportail gère les accès aux
services, en particulier l'envoi d'un « referer » comme identifiant de provenance
seront approfondis lorsque nous aborderons la mise en place de l'environnement de
développements en vue des travaux pratiques.
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