Projet Personnel

Université de Douala (Cameroun)
Master (M2) Informatique Appliquée aux Systèmes
d’information géographique (SIG)
Année académique 2010-2011
Projet Personnel
Travail de recherche réalisé par : KOUADIO SEKEDOUA JULES ATHANASE
SOMMAIRE
INTRODUCTION
Alors que la plupart des Systèmes d'Information Géographiques (SIG) existants sont restreints à deux
dimensions, la troisième dimension apparaît comme essentielle pour beaucoup de domaines d'applications
comme la géologie, l'archéologie, le génie civil ou militaire, l'urbanisme, la robotique.
De plus en plus d'applications dans ces domaines requièrent la possibilité, non seulement, de saisir et de
visualiser, mais aussi de modéliser et de manipuler des données 3D.
Un SIG 3D est un système informatique capable d'assembler, de stocker, de manipuler et d'afficher de
l'information géographique sous tout angle de vue possible.
Les principaux problèmes soulevés par ce genre d’outil concernent, non pas la visualisation 3D qui est un
domaine bien connu, mais la représentation, le stockage et la manipulation de cette information spatiale 3D.
Notre travail ici consiste à la faire une présentation des outils permettant de réaliser de tels travaux.
Pour ce faire, nous tenterons dans un premier temps d’amener nos lecteurs à comprendre les principes de la
troisième dimension ainsi que de la cartographie. Par la suite nous aborderons le sujet qui fait l’objet de ce
document et nous concluront en présentant un logiciels spécialisé dans ce domaine.
I-
Principes de la cartographie
1) Définitions
Qui dit cartographie dit carte.
La carte est une représentation, simplifiée, conventionnelle et réduite de tout ou partie de la surface de
la Terre dans un rapport que l'on appelle « échelle ».
Figure 1.1.1 : Systèmes de coordonnées
L’objectif d’une carte est de permettre à son utilisateur de pouvoir se repérer. Or parler de repère revient
dans un certain sens à parler aussi coordonnées (Figure 1.1).
La géodésie nous donne de distinguer 3 principaux types ou systèmes de coordonnées :
Les coordonnées planes (dites en projection), les coordonnées cartésiennes géocentriques X, Y et Z
(relatives aux trois axes d’un repère ayant son origine au centre des masses de la Terre).
Les coordonnées géographiques : la latitude, la longitude et hauteur ellipsoïdale.
.
Figure 1.1.2 : Symboles de la latitude et de la longitude
L’obtention d’une carte passe par un ensemble de procédures et de techniques appelé cartographie.
Selon la commission de terminologie de l'ACI (Association Cartographique Internationale) la
cartographie est l' « ensemble des études et des opérations scientifiques, artistiques et techniques
intervenant à partir des résultats d'observations directes ou de l'exploitation d'une documentation, en vue
de l'élaboration de cartes et autres modes d'expression, ainsi que dans leur utilisation ».
Ce procédé est décrit dans le point qui suit.
2) Les phases d’élaboration de la carte
Les grandes étapes de l'élaboration de la carte sont :
i. La conception
Cette étape est le point de départ, le passage obligé pour aboutir à une carte réussie.
En effet elle consiste à analyser les besoins afin de les traduire en services à apporter au
demandeur de la carte.
Pour ce faire, elle implique en outre une modélisation des caractères généraux que doit
posséder la carte en fonction des objectifs à atteindre.
Ensuite et enfin il s’agit d’acquérir les données nécessaires à la définition des
caractéristiques spécifiques (géométriques et graphiques) du produit auquel ont veut aboutir.
ii.
La production
Il s’agit ici d’établir un dossier de fabrication (Figure 1.2.1 ) , puis de l’exécuter afin
d’aboutir à une maquette mettant de façon précise en forme graphiquement les données
collectées.
iii.
La rédaction
A ce stade deux options s’offrent au cartographe. La première consistera pour lui à
mettre au net la maquette en tenant compte des spécifications et cela dans le strict
respect des règles de production afin d’aboutir à des planches-mères. C’est la
cartographie traditionnelle.
Figure 1.2.1 : Etude et Conception d’une carte
Par contre, il peut organiser et structurer les données qu’il possède puis compléter cela
par les informations géométriques, topologiques et sémantiques qui correspondent.
Il les corrigera ensuite de façon interactive puis procédera à des codages
complémentaires en choisissant une symbolique bien précise. C’est la cartographie
numérique.
Cette dernière se poursuit et s’achève par une mise en forme des fichiers soit pour une
visualisation sur écran graphique, soit pour un rendu papier ou autre support prêt à être
imprimés, diffusés ou stockés.
C’est au stade de la visualisation sur écran graphique qu’entre en ligne de compte la
troisième dimension.
II-
Introduction à la troisième dimension
Ce chapitre nous introduira dans l’univers tridimensionnel. Cela en vue de nous amener plus loin à
comprendre comment cette notion et la technologie à laquelle elle se rapporte sont manipulées dans le
domaine de la cartographie.
La troisième dimension ou 3-D tirant son origine de la représentation en deux dimension (2D) il parait
logique d’aborder ce chapitre par cette dernière.
1) Vue d’ensemble sur la 2-D
i. Les axes X et Y
On peut concevoir la 2-D comme un monde plat. Par exemple imaginons un papier blanc
posé sur une table et regardons le depuis le haut.
Si ce papier représente le monde 2-D, les choses que l’on y décrirait ou localiserait ne
pourraient l’être sans points de référence à partir desquels on pourrait mesurer les
distances.
Figure 2.1.1 : Les axes X et Y
Cela est généralement réalisé en dessinant deux lignes appelées axes : l’une horizontale et
l’autre verticale (Figure 2.1.1). La ligne horizontale est appelée l’axe des X et l’autre
l’axe des Y. L’endroit où ces axes se croisent est le point de référence. Il est généralement
connu sous le nom de l’Origine.
Figure 2.1.2 : Les axes positifs et négatifs
Le long de ces axes imaginons une série d’espaces réguliers séparés par de petits traits
Pour déterminer l’endroit où se trouve un objet on compte la distance le long des axes X
et Y.
Les distances à gauche et en dessous de l’origine sur les axes X et Y sont respectivement
négative alors que les distances qui se trouve à la droite et au dessus de l’origine sur les
axes X et Y sont respectivement positives (Figure 1.3).
Par exemple si vous voulez décrire où est localisé le point sur la Figure 1.2 vous devez
compter 4 unités le long de l’axe X et 5 unités sur l’axe Y.
A ce stade, avec une origine et des coordonnées XY nous pouvons procéder à une
description des éléments clés de la géométrie 2D.
ii. Le Point
Figure 2.1.3 : Définition de la position d’un point en 2-D
La marque (Figure 2.1.3) est l’objet le plus simple qui peut être décrit en 2-D, il est connu sous
le nom de point.
Pour le décrire on a seulement besoin d’une coordonnée X et d’une autre Y.
iii. La Ligne
Le prochain objet simple qui peut être décrit en 2-D est la ligne. Pour représenter une ligne, on
a seulement besoin de décrire deux points (Figure 2.1.4).
Figure 2.1.4 : Une Ligne en 2-D
I
iv. Les Polygones
En reliant trois lignes ou plus, tu peux commencer à décrire des formes, connues sous le nom
de polygones.
Le polygone le plus simple est celui à trois coté, le triangle, ensuite vient celui à 4 cotés le
quadrilatère et ainsi de suite jusqu’à l’infini.
Avec ces connaissances, nous pouvons dès lors passer de la 2-D à la 3-D.
2) Le tridimensionnel
Comme le nom l’indique, la 3-D a une dimension en plus des peux premières mais les concepts
abordés en 2-D s’appliquent également ici
i. L’axe Z
Figure 2.2.1 : Introduction de l’axe Z
Tout comme en 2-D, nous avons également besoins d’un point de référence à partir duquel repérer
les objets en 3-D. Cela est fait en dessinant un troisième axe qui est à la fois perpendiculaire aux
axes X et Y et passe par l’origine. Ce nouvel axe est généralement désigné par axe Z et les valeurs
au dessus et en dessous de cet axe sont respectivement positives et négatives (Figure 2.2.1).
En utilisant cet axe, nous pouvons décrire et représenter les objets tels qu’ils existent dans le
monde réel.
ii. Le Point
Figure 2.2.2 : Définition d’un point en 3D
Pour décrire un point en 3-D nous avons besoins de trois coordonnées X, Y et Z (Figure 2.2.2).
iii. La Ligne
Figure 2.2.3 : Les lignes ne sont pas confinées à la 2-D
Tout comme en 2D, une ligne peut être décrite à partir de deux points. Cependant en 3D
les lignes peuvent ne pas paraître plates car elles peuvent être observées sous différents
angles.
iv. Les Polygones
Figure 2.2.4 : Les Polygones ne sont pas confinés à la 2-D
En connectant des lignes, nous pouvons former des polygones tout comme en 2-D. Nos
polygones, tout comme nos lignes ne sont pas confinés au monde plat de la 2-D (Figure
2.2.4). Pour cette raison, nos formes plates 2-D peuvent maintenant avoir du volume. Par
exemple, un carré devient un cube, un cercle une sphère et un triangle devient un cône
(Figure 2.2.5).
Figure 2.2.5 : Formes 2-D et leurs équivalents potentiels en 3-D
Les notions basiques de la 3D étant parcourues nous allons dans le chapitre qui suit abordée
leur lien avec le monde de la cartographie.
III-
Réalisation des cartes 3D
L’idée générique de la géomatique est de pouvoir incorporer des informations géométriques et
sémantiques dans un système unique et de supporter des analyses dans les deux domaines.
L’introduction de la 3-D dans ce domaine soulève un large spectre de questions relatives par exemple à
la modélisation 3-D, à la collection des données, à leur analyse, au rendu 3-D, à la navigation en temps
réel, et à l’accès distant aux données géo référencées.
Certaines de ces questions clés ainsi que les réponses technologiques qui leurs sont apportées traitées
dans ce chapitre.
1) Les Problèmes
i. Le model conceptuel
Le model conceptuel est l’élément clé de la cartographie 3-D. En effet il intègre les
informations concernant la sémantique, la géométrie 3-D ainsi que l’analyse et le
traitement des relations spatiales en 3-D (topologie).
Il fournit la méthode permettant de décrire les objets du monde réel et les relations
spatiales entre eux.
La réalisation d’un model conceptuel 3-D requière donc d’intensives réflexions car elle
doit également tenir compte des problèmes de visualisation 3-D en temps réel.
Une fois cette étape surmontée, il faut trouver et pouvoir enregistrer les informations
auxquelles elle se rapporte.
ii. Collecte et stockage des données
Comparativement à la 2-D Modéliser en 3-D augmente de façon drastique les coûts
d’acquisition des données. Les méthodes pour réaliser des modèles combinant des données
de source diverses, des techniques automatiques d’acquisition des données (géométrie et
images pour la texture), les règles et algorithme permettant d’assurer la consistance des
données sont l’objet de plusieurs thème de discussion dans la littérature.
iii. Analyse spatiale
Tandis que l'analyse thématique et l’analyse spatiale 2D sont bien cernées, la recherche
sur l'analyse spatiale 3-D est toujours à une étape de découverte et de recherche.
Les rapports spatiaux sont le fondement d'un grand groupe d'opérations à exécuter en
cartographie, par exemple l'inclusion, la contiguïté, l'égalité, la direction, l'intersection, la
connectivité, et leur description et manipulation est inévitable.
Analogiquement à leur homologue 2-D, les outils de cartographie 3D devraient être
capable d’exécuter les opérations relatives aux calculs métriques (distance, longueur,
secteur, volume, etc..), la logique (intersection, union, différence), la généralisation, la
gestion des zones tampons ou d’influence, le réseau (le plus court chemin) et le
fusionnement de ces opérations.
En outre la troisième dimension augmente rigoureusement le nombre et la complexité de
tous les rapports spatiaux possibles, comparativement à la 2D.
Plusieurs auteurs a déjà proposé un formalisme pour la détection des rapports spatiaux
basés sur des notions de topologie d'ensemble, toutefois la description des rapports 3D
spatiaux n'est pas suffisamment étudiée.
La conception d'un langage d'interrogation spatial ou prolonger des langages existants
des procédures de mise à jour pour assurer l'uniformité de topologie de la base de
données, etc., sont des tâches qui ont besoin de développement ultérieur.
iv. Visualisation, navigation et interface utilisateur
Les avancés dans le secteur de l'infographie ont fait des médias visuels un ingrédient
important de l'interface courante et il est probable que les graphiques jouent un rôle
dominant dans la communication et l'interaction avec des ordinateurs à l'avenir.
La visualisation 3-D en cartographie exige d'un certain nombre de voies à parcourir et a
cerner. Par exemple des moyens appropriés de visualiser l'analyse spatiale 3-D, des outils
pour explorer et se diriger en temps réel à travers de grands modèles, la texture et la
géométrie.
Les observations sur demande des modèles de villes 3-D montrent que les utilisateurs
ont des préférences pour la texturisation « vraie photo », dues à l'exécution modèle
améliorée en termes de détail et orientation.
Cette approche parfois marchande soulève de nouvelles matières pour la recherche :
collection (méthodes, automation), stockage (images originales contre les morceaux
séparés) et tracé sur la "géométrie", l'organisation du comportement des objets à l’écran
ainsi qu’au niveau de base de données.
v. Accès distant
L'accès à distance à l'information spatiale 3-D est l'une des plus nouvelles matières de
recherches.
Le web a déjà montré un grand potentiel en améliorant l'accessibilité à la l’information
spatiale 2-D (des cartes de trame ou de vecteur) accueillie dans différents systèmes
informatiques
à
travers
l'Internet
(par
exemple
http://www.visa.com,
http://www.mapquest.com, http://www.mapguide.com, etc.).
Jusqu’ à très à récemment les graphiques 3-D n'étaient pas transmissibles à travers le web.
Le Langage de modélisation de réalité virtuel (VRLM- Virtual Reality Modelling
Language en anglais) a créé la capacité de distribuer et de se diriger dans des
mondes 3-D virtuels par ce canal.
Beaucoup de villes virtuelles, structures biologiques et géologiques, etc., deviennent
explorables sur le web en peu de temps.
La plupart des modèles, cependant, sont téléchargées depuis des serveurs comme
documents web et leurs critères de conception sont orientés visualisation plutôt
qu’analyse spatiale.
En dépits de tous ces problèmes les outils existants les techniques et outils dans se
domaine ne font que se développer et s’améliorer.
2) Aspects Pratiques
L’une des techniques mères de la troisième dimension en matière de cartographie est la
photogrammétrie.
Elle permet de faire des mesures à partir de photos aériennes ou - selon les méthodes les
plus récentes telles que le radar et le 'laser profiling' - à partir de données enregistrées
automatiquement et pouvant être transformées en images.
C’est d’elle que proviennent essentiellement les données utilisées en cartographie 3-D.
i. La photogrammétrie
On définit habituellement la photogrammétrie comme la technique qui permet de
reconstituer la forme, les dimensions et la position d'un objet à partir de perspectives de cet
objet enregistrés photographiquement.
Les photos aériennes destinées aux applications photogrammétriques ont des
caractéristiques spécifiques : elles contiennent beaucoup d'informations elles sont très
correctes sur le plan métrique et leur géométrie est matérialisée dans la marge extérieure par
des repères et des informations supplémentaires.
Figure 3.2.1 : Photographie aérienne
La manière dont les photos sont prises est aussi particulière : les photos consécutives se
recouvrent à suivant un pourcentage qui est fonction de l’utilisation à laquelle est sont
destinées, dans le sens du vol et les différentes bandes des photos se recouvrent également.
Figure 3.2.2 : Sens de vol et recouvrement des prises de vues
Après la prise de vues aériennes, les épreuves sont tirées sur papier et sur diapositives. Ces
dernières passent ensuite dans un scanneur photogrammétrique, afin d'être utilisées dans des
applications numériques telles que la restitution ou la production d'orthophotos.
L'aérotriangulation permet ensuite de calculer les coordonnées cartésiennes géocentriques
X, Y et Z (relatives au trois axex d’un repère ayant pour origine le centre des masses de la
Terre) réelles de tous les points, ainsi que les positions des points de prise de vue, à partir
de mesures de points communs à plusieurs photos et de mesures de points dont les
coordonnées sont connues.
Ainsi, toutes les photos aériennes que l'on veut utiliser dans un projet sont traitées en un seul
bloc d'aérotriangulation.
Les points d'appui du bloc qui sont nécessaires à cet effet sont généralement préparés par les
services de la Géodésie. De plus en plus, on utilise également des levés GPS pendant la
prise de vues, afin de les intégrer dans le calcul du bloc.
Un complément de collecte de données sera par la suite réalisé sur le terrain Afin de
disposer, lors de la restitution aérophotogrammétrique, de suffisamment d'informations
fiables sur tous les types d'objets. Ces informations concernent tant des objets invisibles sur
les photos (par exemple, une borne kilométrique) que des objets dont l'interprétation peut
poser des problèmes (par exemple, la fonction d'un bâtiment). Les informations relatives au
réseau routier font l'objet d'une reconnaissance particulière du terrain.
ii. Les procédures semi automatiques de reconstitution 3D
En général, deux approches différentes : " du haut vers le bas" et " l’extrusion", sont
utilisées pour reconstruire des formes telles que des bâtiments.
Dans la première approche, les éléments mesurés sont les parties supérieures de bâtiments,
par exemple, contours de toit, alors que dans l'en second lieu, la reconstruction commence à
partir des empreintes de pas.
Chacune des méthodes dépend d'un certain nombre de considérations telles que la résolution
désirée (les toits complexes ou les boîtes rectangulaires), les points d'émission de données
disponibles (des données 2-D, des images aériennes), le matériel, le logiciel et le but du
modèle.
Les toits des maisons montrent parfois une variété de formes, qui rendent leur classification
provocante mais nécessaire pour l'établissement d'un procédé standard.
L'approche " du haut vers le bas" permet d’avoir plus de détails au niveau des toit en les
rassemblant rassemblés mais exige un plus long et complexe traitement des données car elle
impose le travail manuel pour grouper et nettoyer les jeux de données, ou pour assortir et
adapter des formes prédéfinies.
Figure 3.2.3 Rendu basé sur l’approche
orientée Couche
Figure 3.2.4 : Rendu basé sur l’approche
orientée Objet
Figure 3.2.5 : Rendu basé sur l’approche
orientée texture
Figure 3.2.6 : Rendu basé sur l’approche
orientée surface
La méthode d'extrusion quant à elle est applicable dans le cas où les données disponibles
sont par exemple, des cartes cadastrales, et des prises de vues sans détail de toit
Bien que la résolution du modèle soit très basse, les algorithmes pour la reconstruction sont
simples et permettent une exécution rapide. Par exemple, le fournisseur ESRI de SIG a déjà
mis sur le marché des plugins au logiciel disponible utilisant cette approche
Par ailleurs, plus la topographie est complexe plus la résolution requise pour modèle est
haute et peut donc être couplée alors à la digitalisation manuelle simultanée. L'opérateur
peut améliorer l’indice de composition d'un bâtiment.
En conséquence, un nombre suffisant de points de façon optimale distribués peut être
mesuré, ce qui réduit le temps et l'effort dans l'édition. Il offre également la possibilité de
traiter une plus grande variété d’informations qui ne pourraient l’être autrement.
La visualisation des modèles reconstruits est également possible à travers les navigateurs
réalité virtuelle par une conversion directe de DXF (Drawing eXchange Format) en VRML.
Cela permet d’aboutir à quatre styles de rendu en fonction des approches adoptées (figures
3.2.3, 3.2.4, 3.2.5 et 3.2.6).
iii. La reconstruction 3-D basée sur des données existantes
Nos lectures nous apprennent que cette démarche avait au départ pour principal
inconvénient de grouper de façon manuelle des points digitalisés dans des dossiers
séparés.
Par conséquent, les logiciels spécialisés dans cette approche réalise dorénavant cette
opération en deux étapes :
- traitement des polygones fermés au lieu de nuages de points
- extraction de plusieurs d'un bâtiment dans un dossier simple
Ici, les bâtiments doivent être d'un type géométrique, appartenant à la même classe
thématique.
Par exemple, tous les bâtiments résidentiels avec les toits plats peuvent être extraits dans
un même dossier.
L'opérateur peut décider comment procéder plus tard. En d’autres termes la
reconstruction sera exécutée immédiatement pour tous les bâtiments ou un suivie
d'inspection visuelle.
Ainsi, on a un gain en vitesse mais une possibilité de confusion avec les bâtiments déjà
reconstruits existe toujours.
Figure 3.2.7 : Model ombragé
Figure 3.2.8 : surfaces texturisées
Figure : 3.2.9 : Arbres représentés par un
model d’arbre
Figure 3.2.10 : Arbres représentés par un
panneau drapé d’une image d’un arbre
Partant d’un jeu de données obtenu à partir de la numérisation manuelle de cartes
cadastrales 2D, on peu digitaliser les toits des bâtiments pour obtenir les empreintes de
pas qui ont permis une reconstruction selon le procédé décrit ci-dessus.
Lorsque les points d'arête des toits sont absents, la plupart des bâtiments reconstruits ont
les toits plats (voir le schéma 3.2.7 et le schéma 3.2.8).
Quand l'arête participe à la description des contours, alors le toit est construit avec succès
(voir le schéma 3.2.9 et le schéma 3.2.10).
iv. Texture et texturisation
Nos recherche nous ont donné de découvrir a couleur des objets n'était pas d’un intérêt
primaire dans les premier outils de cartographie 3-D, et donc elle est pour la plus par des
systèmes actuels déterminée sur la base du thème des objets sous lesquels elles sont
digitalisées.
Le processus de la texturisation quant à lui couvre une importante panoplie de
techniques interdisciplinaire liée à l'image capturée, au traitement d'image, à l’image
plaquée et au stockage des textures.
Bien qu'appropriées pour donner au terrain et aux toits une consistance harmonieuse, les
images aériennes ne sont souvent pas suffisantes pour donner à des façades une
consistance rugueuse au niveau des bâtiments.
En outre, la déformation des façades dans des images presque verticales, la balance
d'image, les ombres sont certains des facteurs inquiétants.
Par ailleurs, la méthode la plus appliquée pour rassembler des images pour la texturisation
des façades est toujours manuelle et priorise la couleur des images
Figure 3.2.11: Le vieux bâtiment d'ITC Autriche modélisé
Ainsi les images grises consomment moins d'espace mémoire que la couleur ceux mais
cependant, le supplément d'information est moindre (comparer les Figures 3.2.6 et 3.2.7).
L'utilisation des images de couleur est influencée par des facteurs pratiques, tels que le
nombre prévu d'objets texturisés, le but de la texturisation, la disponibilité des images, le
matériel et le logiciel pour le traitement et la visualisation.
Figure 3.2.12 : L’immeuble de l’ITC texturisé avec ses images photos réelles
Une variété de combinaisons est possible :
-
images aériennes grises de photo pour draper le terrain et les images de caméra
couleur pour des façades (Figure 3.2.4)
-
colorisation des images aériennes pour le terrain et les bâtiments non-texturisés
(Figures 3.2.9)
colorisation des images pour tracer les façades et le terrain non-texturisé (Figures
3.2.11 et 3.2.12).
colorisation des images pour donner au modèle entier.
-
Dans la majorité des cas, une meilleure appréciation du paysage demande un couplage
de reconstitutions 3-D avec un modèle numérique de terrain.
v. Le MNT
Un modèle numérique de terrain appelé singulièrement MNT, est une carte indiquant
la forme brute du terrain, sans construction ni végétation. Il correspond à une
schématisation modelée du relief de la région étudiée.
L’ensemble des points de la carte établie, correspond à une altitude permettant de
travailler sur un modèle surfacique numérique.
En ce qui concerne l’intérêt de sa conception, il est évidemment indispensable car il
permet le traitement des informations correspondant aux pentes de l’ensemble de la
zonne auquel il correspond. Il permet également la modélisation 3D de plans vecteurs
ou d’orthophotoplans.
Figure 3.2.13 : Model Numérique de Terrain et d’Elévation
Le traitement informatique par le biais de logiciels tels que « Idrisi 32 », permettra
d’analyser l’évolution de l’occupation des sols, et notamment l’évolution de
l’urbanisation à travers des dates choisies.
L’utilisation de fonctions complexes sur le MNT, permettra également de faire
ressortir les zones à risque, concernant les écoulements dangereux de quelques
ruisseaux.
La direction des écoulements et le calcul du volume d’eau écoulé sur une surface
précise, sont des données que seul le MNT peut fournir.
Figure 3.2.14: Une carte topographique
Figure 3.2.15 : Vectorisation des lignes de niveaux avec Cartalinx
Intimement lié au MNT, le Model Numérique d’Elévation est une modélisation du sursol
(bâtiments, végétations, infrastructures routières etc.…) il fait appels au techniques vues
au niveau des points précédants ( 2-ii, 2-iii et 2- iv) de ce chapitre .
Leur élaboration est assez complexe et demande beaucoup de minutie :
-
Récupération / importation dans le logiciel des images (cartes topographique et lignes
de niveaux) correspondant à la zonne étudiée
Digitalisation des courbes de niveaux (obtention d’un fichier vecteur)
Transformation du fichier vecteur en fichier raster
Renseignement des altitudes pour chaque courbe de niveau
Interpolation des valeurs des pixels compris entre chaque ligne de niveau
Figure 3.2.16 : Rendu visuel d’un MNT
IV-
Présentation de Nasa World Wind, logiciel de cartographie 3-D et bien plus
Word Wind est un logiciel qui permet à partir d’images satellites de la NASA récupérées en
ligne de voir notre planète avec une qualité et une finesse de détails tout à fait remarquables.
Figure 4.1. : Interface du Logiciel Nasa World Wind
Il reprend les textures Blue Marble de Google Earth avec une interface beaucoup plus aboutie.
Au
zoom,
de
nouvelles
couches
de
textures
prennent
la
relève.
Il est possible de visualiser l’ensemble de la surface de notre planète avec une résolution
incroyable. On parvient par exemple à repérer très facilement la Tour Eiffel. Mais cette
performance
ne
se
limite
pas
aux
seules
zones
urbaines.
Pour le territoire des USA, le logiciel offre des résolutions encore plus précises. Il est possible
de distinguer très facilement un avion aligné sur la piste d’un aéroport ou un petit bateau
passant devant la statue de la Liberté.
Cependant à première vue, une question se pose : comment cela est-il possible étant donnée la
taille des données à stocker ? L’astuce géniale des développeurs est justement là : on ne stocke
que les textures générales (tout de même plus de 200 Mo). Pour le reste, tout ce fait online.
Le logiciel va chercher sur le serveur de la Nasa, les textures nécessaires à l’affichage de la
zone observée. Il n’est donc pleinement utilisable qu’avec une connexion ADSL si possible
supérieure
à
512
k
pour
plus
de
confort.
Les données restent en cache... c’est pratique pour la suite mais le dossier World Wind prend
vite en taille.
Autre point intéressant, en cliquant du bouton droit de la souris, on peut d’un simple
mouvement passer de la vue verticale à une vue en 3D. On s’y croirait ! On se retrouve au
coeur des Alpes... au pied du Mont Everest. »
Un problème d’unités entre les anglo-saxons et les francophones, la confusion entre le "point"
et la "virgule", entraîne une impossibilité d’afficher par défaut les vues en 3D et les noms de
lieux. Pour y remédier, faire sous Windows : Démarrer -> Panneau de configuration -> Options
Régionales. Dans l’onglet Options régionales, laisser Français(France) et cliquer sur
personnaliser pour mettre un "." au symbole décimal à la place de la ",". Redémarrrer et
relancer l’application.
Remarque :
•
•
•
•
•
Des portages Mac et Linux sont à l’étude
La taille du logiciel dépasse 150 Mo (quant à la base de données, elle est de l’ordre du
téraoctet ). Il faut dire que l’on y retrouve les technologies propriétaires DirectX and .NET
nécessaires pour faire tourner la machine (ce qui fait dire à certains que World Wind n’est rien
d’autre qu’une surcouche libre à un environnement propriétaire ).
Pour tirer pleinement parti de l’application, il conviendra de posséder une bonne carte
graphique avec accélération 3D (telle une nVidia GeForce 2 Ultra ou une ATI Radeon 7500)
Toutes les images satellites sont dans le Domaine Public.
Nous confirmons que le logiciel est bien libre, sous licence NASA Open Source Agreement 1.3
(OSI Approved)
CONCLUSION
Les investigations, les expériences et les diverses questions abordées dans cette recherche ont contribué aux
conclusions suivantes.
La troisième dimension n’est pas une notion nouvelle et son lien avec la cartographie a toujours été d’actualité.
Cette relation s’est serte largement développée avec l’évolution de l’informatique, mais demande encore a être
approfondie en matière de topologie, de relation spatiales, et de stratégies de stockage, de restitution ou de
visualisation des informations nécessaires à un meilleur rendu.
Dans leur majorité, les outils de cartographie 3D ont pour « mère » la photogrammétrie et ses produits dérivés
tels que les Modèles Numérique de Terrain.
Pour terminer nous proposons en guise d’ouverture que le couplage de ces outils avec des système vocaux
constituerait une véritable révolution dans ce domaine.
LEXIQUE
Ellipsoïdale : Relatif à l’ellipsoïde, la surface mathématique qui se rapproche le plus de la forme du géoïde ;
grâce à ce dernier, on peut calculer les coordonnées géographiques en LONGITUDE et en LATITUDE.
Géodésie : Science de la forme et de la dimension de la Terre et de son champ de pesanteur
Géoïde : forme théorique qui se rapproche le plus de la surface réelle de la terre c’est à dire
le niveau moyen des mers. Il sert de référence pour déterminer les altitudes.
Géomatique : Discipline relative à l’application des sciences informatiques à la Géographie.
GPS : Le système américain GPS (Global Positionning System) est un système de radio positionnement par
satellites. Il a été développé par l'armée américaine (US navy) à partir de 1973 pour ses propres besoins. Il
remplace le système TRANSIT qui fut développé à la fin des années 50 et opérationnel jusqu'au milieu des
années 80.
BIBLIOGRAPHIE
Cahier méthodologique sur la mise en œuvre d’un SIG. IAAT 2003.
Le Système GPS, Document de ENSG France
Géodésie et Systèmes de coordonnées , Document de L’IGN France, 2008
La photogrammétrie et l’une de ses applications, Frederic Gaussin, 1993.
Introduction a l'application de la photogrammétrie aux édifices et aux ensembles monumentaux anciens, Maurice
Carbonnelle, 1938
La photogrammétrie à l’IGN Belgique
GIS implementation plan for the municipality of Blagoevgrad, Bulgaria, Croswell, P., Y. Zaharieva and R.
Pantaziev, 1994, ICMA Consortium report, USAID Project 180-003
On the transitivity of the part-whole relation, in: Journal of Linguistics, 15, pp. 29-38, Cruse, D., 1979,
Danahy, J., 1997, A set of visualisation data needs in urban environmental planning&design for
photogrammetric data, in: Proceedings of the Ascona Workshop '97: Automatic extraction of man-made objects
from aerial and space images, Monte Verita, Switzerland, pp. 357-365 .