M2IASIG Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D

M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
KENMOE KAMDOM SADO MARLENE CAROLE
Remerciements __________________________________________________2
Table des figures _________________________________________________3
Résumé / Abstract ________________________________________________4
Introduction ____________________________________________________5
1.
Revue de la littérature ________________________________________5
1.1. Définition des concepts __________________________________________ 5
1.2. Les outils _____________________________________________________ 5
2.
a
b
b
Les outils de cartographie 3D ___________________________________6
Cartoweb3 ____________________________________________________ 6
Géoportail _____________________________________________________ 7
World windl ___________________________________________________ 8
3. Cas pratique de Modelisation 3D avec GOOGLE EARTH _______________9
Conclusion _____________________________________________________11
Références Bibliographiques et web _________________________________12
1
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
REMERCIEMENTS
Je remercie le Dieu Tout Puissant qui m’a permis de suivre cette formation.
Je remercie mon époux Joseph Raymond KENMOE sans oublier mes trois mousquetaires
(Rudy Yohan et Allan KENMOE) qui par leurs encouragements et leur présence à mes
côtés m’ont permis de poursuivre même dans les moments les plus difficiles.
A ma famille (Papa Maman Bertrand Rodrigue Christèle Armelle Loïc et Steven ) pour
votre soutien recevez ici l’expression de ma profonde gratitude.
Je ne saurais terminer sans remercier les principaux acteurs de ce MASTER 2 à savoir
tout le groupe des formateurs pour la pertinence des cours dispensés et leur
encadrement.
2
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
TABLE DES FIGURES
Fig. 1 Page:9 Etude comparative Google Earth Nasa World Wind
Fig.2 Page :10 Exemple de la cartographie satellite de la zone de Berck Sur Mer.
3
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
RESUME
Dans le cadre de notre MASTER 2 en Informatique appliquée aux systèmes d’information
géographique à l’université de Douala en partenariat avec l’Ecole Nationale des sciences
géographiques l’université de Paris Est Marne la Vallée et l’Agence Universitaire de la
Francophonie, nous devons réaliser un projet personnel Géomatique. Le thème qui nous
a été proposé est celui de « l’étude exploratoire des outils de cartographie 3D ».Il
s’agit d’un projet purement pédagogique qui permettra d’évaluer notre aptitude à rédiger
nos mémoires de fin de formation.
4
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
INTRODUCTION
De nos jours, la cartographie, science qui permet l’étude et la réalisation des cartes à
partir de données géographique vit une révolution importante. En moins de 4 décennies,
les cartes papier ont été remplacées par les cartes numériques qui permettent une
visualisation interactive et dynamique.
Ce changement majeur a été favorisé par l’amélioration de la qualité et de la quantité
des données recueillies ainsi que par les progrès de l’informatique en matière de gestion
et traitement des données. [Plumejeaud2005]
Au cours de notre MASTER2 en Informatique Appliquée aux Systèmes d’Information
Géographique à l’Université de Douala, nous devons réaliser un projet en Géomatique.
Notre défi était donc de faire une collecte d’informations initiale ainsi que des recherches
préliminaires permettant de définir les techniques, outils et méthodes d’investigation les
plus adéquates pour répondre à la problématique posée : les outils de cartographie 3D. Il
s’agit donc d’un projet purement pédagogique, qui nous permet de comprendre et mieux
d’appréhender un projet en géomatique, SIG.
Les SIG, outils de gestion, d'analyse et de représentation cartographique de données 2D
et 3D sont devenus incontournables dans le contexte actuel. Ils permettent, entres
autres, le partage de l'information géographique, la coordination et la gestion de
situations suivant différents scénarii (simulations), la culture de l'échange et la pratique
de nouveaux usages auprès du grand public. Après avoir défini le concept de
cartographie 3D, nous présenterons les concepts clés et les différentes technologies
existantes et nous bouclerons leur utilisation dans notre vie quotidienne par un exemple
concret.
1. REVUE DE LA LITTERATURE
a- Définition des concepts
La cartographie est une science qui permet l’étude et la réalisation des cartes
géographiques. L’aspect 3D permet d’y intégrer des objets en 3 dimensions (maisons,
reliefs etc.). Pour ce faire l’être humain a besoin de données afin de visualiser ces
dernières.
Un outil est un instrument utilisé par un être vivant directement ou par le truchement
d'une machine afin d'exercer une action le plus souvent mécanique ou thermique sur un
élément d'environnement à traiter (matière brute, objet fini ou semi-fini, être vivant,
etc.).
http://fr.wikipedia.org/wiki/Outil
Le domaine d'application limite également l'usage du terme outil : on appelle outil
informatique, les applications d'envergure limitée à une tâche spécifique,
b- Les outils
-
5
Les outils traditionnels
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
De l’antiquité à l’ère contemporaine, le principal outil de cartographie était le support
papier et la représentation des cartes était beaucoup plus plane.
Les outils suivants ne sont plus utilisés : normographe, crayon à encre, anneau, poinçon
-
Les outils interactifs
Ce sont essentiellement des outils de traitement et de création d’images(le plus souvent
de type vecteur). Grâce à ces logiciels, le cartographe peut modifier soit des cartes ou
des graphismes déjà existants, soit en créer intégralement. Ces types de logiciels sont
interactifs et très utilisés
-
Les outils automatiques
Ce sont des logiciels qui permettent de traiter graphiquement des objets géographiques à
partir
d'une
base
de
données
existante.
La symbolisation des objets est réalisée par programmation informatique. Le traitement
consiste à associer à un objet géographique donné une symbologie préalablement
déterminée à partir de ces attributs géographiques (exemple: l'objet "Route" sera associé
à une symbologie constituée de deux traits parallèles).
http://seig.ensg.ign.fr/fichchap.php?NOCONT=CONT3&NOCHEM=CHEMS003&NOFICHE=
FP37&NOLISTE=3&N=2&RPHP=&RCO=&RCH=&RF=&RPF
2. Les OUTILS DE CARTOGRAPHIE 3D
Etant donné la multitude des outils existants nous ferons une présentation succincte de
quelques un de ces outils notamment Cartoweb3 , Géoportail de l’IGN, Google Earth et le
concurrent
un
peu
moins
connu
World Wind (NASA)
a- CARTOWEB 3
CARTOWEB3 disponible depuis mars 2005 répond à plusieurs demandes dans le monde
du Web Mapping libre. C'est la solution qui à ce jour se rapproche le plus des
fonctionnalités d'un SIG classique tout en étant adaptée aux caractéristiques de
l'Internet. Il s'intègre facilement dans un environnement Apache, php5, Mapserver 4.5
mais n'est pas compatible php4, ce qui empêche pour l'instant une association avec
MapEdit. Cartoweb3 fonctionne grâce aux potentialités de php5 en langage objet par un
système de plugin et de core-plugin.
En pratique, il apporte une interface de consultation et d'interrogation, des instruments
d'annotation et de mesure, mais surtout un ensemble d'outils pour une gestion facilitée
et des optimisations multiples (interface multilingue, systèmes de regroupement des
couches pour une légende en arbre hiérarchique, systèmes d'optimisation graduelle par
cache...).
6
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
CartoWeb est une solution conçue pour le web, elle permet par son architecture
cartoclient/cartoserveur acceptant simultanément plusieurs utilisateurs, une gestion
décentralisée de l'information et est compatible avec une connexion à débit limité.
CartoWeb3 est théoriquement capable de faire de l'édition des éléments géométriques,
mais cette fonctionnalité n'est pas encore opérationnelle. Dans la version courante on ne
peut que dessiner par-dessus la carte un polygone, une ligne ou un point et tant qu'on
est dans la même session, la forme et ses attributs sont conservés.
b- Géoportail
Le Géoportail est un portail web public permettant l'accès à des services de recherche
et de visualisation de données géographiques ou géolocalisées. Il a notamment pour but
de publier les données géographiques de référence de l'ensemble du territoire français. Il
est mis en œuvre par deux établissements publics, l’IGN et le BRGM et lancé en juin
2006
Qualifié de rival ou de concurrent de Google (au niveau des services cartographiques), le
Géoportail et Google Maps (sorti plus d'un an plus tôt en février 2005) ont des
conceptions voisines (montrer des cartes au moyen d'une interface en ligne), mais des
objectifs différents (Google a un objectif de rentabilité en tant qu'entreprise
commerciale) et des données géographiques différentes (Le Géoportail présente des
données publiques de référence avec une qualité technique définie au préalable).
Le Géoportail a progressivement été amélioré (meilleure résolution et de nouvelles
informations comme les parcelles cadastrales et diverses données thématiques). Il a
bénéficié de deux changements majeurs : une nouvelle version du site en mai 2007 et
l'apparition d'un mode 3D en août 2007. Ce mode 3D nécessite l'installation de
TerraExplorer, un logiciel de type "client lourd", globe virtuel permettant l'exploration de
l'espace géographique dans les trois dimensions ; il est disponible sur Windows,
Macintosh et Linux. Le Géoportail se différencie des portails géographiques analogues par
l'intégration des modes 2D et 3D dans une même interface.
Le premier accès au mode 3D propose de télécharger (gratuitement et légalement) le
logiciel Terra Explorer; cette installation est indispensable pour visualiser et naviguer
dans un espace à trois dimensions sur le Géoportail. L'ergonomie de l'interface est
sensiblement la même qu'en 2D ; la palette d'outils située à droite de la fenêtre de
visualisation présente les outils spécifiques au mode 3D. Ce sont :







un outil de déplacement à action indirecte
une réorientation de l'image "nord en haut"
un mouvement du point de vue autour du point central de l'image
une mise en vue oblique
un outil de mesure de longueur (terminer par un clic droit)
un outil de mesure de surface (terminer par un clic droit)
l'affichage de la longueur ou de la surface mesurée
Le curseur de choix d'échelles est positionné en haut à droite de la fenêtre de
visualisation et accompagné d'une molette permettant les déplacements dans un espace
3D; la partie centrale permet les déplacements planimétriques. Elle est entourée de deux
cercles ; le premier permet le choix de l'orientation du nord par rapport au cadre de
l'image; le second permet le réglage de l'inclinaison de l'axe de vue.
7
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
Le double-clic dans l'image permet de zoomer.
La visualisation des bâtiments en 3D s'appuie sur une combinaison de données
vectorielles et d'images. La forme des bâtiments est décrite par des polyèdres dont les
arêtes décrivent la forme ; des images, les photos des façades et des toits, habillent les
faces.
La représentation des données s'effectue :


en mettant directement les données dans des couches rangées dans des thèmes
lorsque des données sont lisibles directement ; c'est le cas pour les cartes, les
photographies aériennes et les images satellitaires,
en constituant une couche originale à partir des données en les éditant au moyen
de légendes graphiques ou de feuilles de style; c'est le cas pour les données
vectorielles ou alphanumériques.
Les données sont rangées en thèmes qui contiennent eux-mêmes les couches
d'information. Dans un premier temps, ce sont les thèmes définis par la directive
européenne INSPIRE qui sont proposés.
Chacune des couches d'information peut contenir des données d'origines diverses en
fonction de l'échelle de représentation; ainsi, la couche "Photographies aériennes"
propose les photos aériennes de l'IGN à grande échelle et des images satellitaires de
différentes sources aux échelles inférieures.
Les couches constituées à l'aide des données du Référentiel à Grande Echelle (RGE)
constituent l'infrastructure de base sur laquelle les images, cartes et données
thématiques fournies par des partenaires peuvent se superposer à grande échelle.
On obtient la liste et on peut consulter les données visibles en utilisant le catalogue des
thèmes et couches situé à gauche de la fenêtre des cartes de l'onglet "VOIR". Le nom de
la couche est en caractères noirs si la couche est visible à l'échelle d'affichage, en gris si
elle ne l'est pas.
c- World Wind
World Wind est un logiciel d'exploration de planètes via photographies satellites et
aériennes développé par le NASA Ames Research Center dans un but pédagogique.
Il est diffusé sous une licence libre. Les images sont dans le domaine public [1].
L'interface utilisateur est une simulation en trois dimensions de la Terre et de la planète
Mars et de la Lune. Sur certaines zones des États-Unis, il est possible d'identifier jusqu'à
la catégorie d'un véhicule, ou — par exemple — de voir distinctement les lettres de
l'écriteau HOLLYWOOD...
Le programme, une fois installé, peut être utilisé directement, mais aussi depuis une
page web grâce au protocole worldwind://.
Exemple :
(Hollywood).
8
worldwind://goto/world=Earth&lat=34.13410&lon=-118.32172&alt=1000
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
Il est écrit dans le langage de programmation .Net et la partie graphique est gérée par
DirectX.
Accessibilité
déploiement
et
Offre Fonctionnelle
Certains lieux sont cliquables et renvoient vers l'encyclopédie en ligne Wikipédia
anglophone.
GOOGLE EARTH
NASA WORLD WIND
Précision Graphique
Interactivité : zoom,
sélection de calques,
déplacements
Ergonomie
Animation
Moyenne
Moyenne
Oui
Oui
Oui
Oui
3D
Oui
Langue
Fonctions de
localisation
Résolution des images
Architecture
OS
Poids logiciel
Anglais
Oui
Oui
Oui sur les États-Unis
Uniquement
Anglais
Oui
Non
15m en moyenne
30ù
DirectX + NET
Windows
170Mo
Licence d'utilisation
Célébrité
Robustesse
Extension
ouverture
et
Ajouter des données
Visualiser ses données
Fonctions de
programmation
publiques
Code source disponible
Format de données
accepté
Windows
12Mo
Payante pour les
entreprises
Importante
Vérifiée : 10millions de
connexions par heure
Oui
Oui
Oui
Gratuite
Moyenne
Inconnue
Oui
Oui mais complexe
oui
Non
Images, fichiers KML,
Shape,MIF/MID
Fig. 1
http://fr.wikipedia.org/wiki/World_Wind
3. CAS PRATIQUE DE REPRESENTATION 3D AVEC GOOGLE EARTH
Google Earth est un outil de Cartographie 3D avec support des récepteurs GPS lancé par
Google en 2005.
Il permet d'explorer le monde à partir de votre ordinateur. Grâce à une interface simple
et claire nous pouvons aller d'un point à un autre du globe en quelques clics. Le logiciel
est très pratique pour la recherche et la présentation de données géographiques.
9
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
Google Earth propose des explorations détaillées de ville et un véritable guide urbain.
Cette version nous permet d'explorer un endroit dans un lointain passé et d'effectuer des
explorations
sous-marines.
Google Earth nécessite une connexion à haut débit pour savourer l'exploration.
Entre autres fonctionnalités, Google Earth propose :





Des images historisées du monde entier,
Des informations provenant d'experts maritimes sur les fonds marins ainsi que sur
la surface des océans,
la possibilité d'enregistrer des commentaires vocaux
Des bâtiments sont également visibles en 3D pour certaines autres villes du
monde en faisant usage de programmes provenant d'autres sites web [réf. nécessaire].
De plus, il existe une banque d'images 3D créée par des utilisateurs[réf. souhaitée], qui
permet de télécharger directement leurs œuvres dans Google Earth (notamment
les stades de football).
Exemple de la cartographie satellite de la zone de Berck Sur Mer.
Fig. 2
10
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
CONCLUSION
La cartographie 3D est un domaine riche, en plein évolution. Elle est de nos jours un
moyen de communication de l’information géographique bien plus évolué que ne l’étaient
les cartes sur papier. Notre objectif était d’identifier les outils permettant de publier des
cartes 3D.
Nous avons tout d’abord présenté un état des outils existants puis nous avons présenté
succinctement les outils 3D les plus connus et enfin un exemple concret nous a permis
d’apprendre à concevoir de cartes 3D.
11
M2IASIG
Etude exploratoire des outils de Cartographie 3D
References Bibliographiques et Web
1- http://fr.wikipedia.org/wiki/Outil
2- http://seig.ensg.ign.fr/fichchap.php?NOCONT=CONT3&NOCHEM=CHEMS003&NOF
ICHE=FP37&NOLISTE=3&N=2&RPHP=&RCO=&RCH=&RF=&RPF
3- http://fr.wikipedia.org/wiki/World_Wind
4- [Plumejeaud 2005] Quels outils pour la cartographie WEB
12