Mémoire de Master Hela Ayadi - SHS
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Mémoire de Master Hela Ayadi - SHS
Université Jean Monnet Faculté des Sciences Humaines et Sociales Ecole Nationale d’Ingénieurs de Saint Etienne Mémoire de Master Présenté à La Faculté des Sciences Humaines et Sociales En vue de l’obtention du Diplôme de Master du Système d’Information Géographique Par Hela Ayadi Elaboration d’un SIG pour la gestion des infrastructures de la municipalité d’El Aïn faisant partie du Grand Sfax Soutenu le 12 Septembre 2013 Devant le jury d’examen M. Thierry Joliveau M. Chafchafi Ahmed M. Serbeji Mohamed Moncef M. Omar Tarak M. Ksibi Mohamed UJM UJM ENIS SEACNVS ISBS Année universitaire : 2012/2013 Résumé L’objectif de cette recherche n’est pas de fournir un produit, mais bien plutôt de déterminer, préciser et formaliser les étapes à suivre et les règles à respecter pour organiser les données S.I.G. pour la gestion des infrastructures urbaines. La méthode de modélisation spatiale que nous proposons repose sur la théorie Merise qui dispose de divers outils de développement informatique. Le travail réalisé sur la commune d’El Aïn vise essentiellement la création d’une infrastructure informationnelle. Celle-ci consiste à mettre en place une base de données municipale urbaine et ce dans le but d’assurer une gestion optimale et durable de l’information. Pour la mise en œuvre de la dite base de données nous avons envisagé les trois parties suivantes: La première partie examine les développements théoriques et méthodologiques nécessaires à l’élaboration d’une B.D.M.U. Elle correspond à la partie théorique fondamentale de la recherche. Il s’agit de faire le point sur l’étude des besoins, l’approche conceptuelle et la méthodologie adoptée afin de mette en place un S.I.G. pour la gestion des infrastructures. La deuxième partie présente, d’une part, les étapes de modélisation de la B.D.G. qui décrit la manière de formaliser un raisonnement spatial et thématique sur les données géographiques. D’autre part, la modélisation de la B.D. alphanumérique qui propose un découpage du projet en plusieurs phases allant du général au particulier (approche systémique) et préconise l’utilisation de modèles dans les différentes phases d’analyses, de conception et d’implémentation du système. La dernière partie de ce travail correspond à la phase d’analyse et d’interprétation de la conception à l’aide des principales fonctionnalités des S.I.G. De là, la gestion intégrée pourra fournir aux décideurs des éléments objectifs de choix comme des inventaires du patrimoine et la gestion des réseaux urbains, mais encore d’éviter les conflits naissant souvent de l’absence de données et d’indicateurs pertinents. Mots clés : SIG, B.D.M.U, conception et modélisation spatiale, réseaux urbains. 2 Abstract The purpose of this research is not to provide a product, but rather to determine, define and formalize the steps and rules to be followed in order to organize GIS data for the urban infrastructure management. The spatial modeling approach we propose is based on the Merise theory that has a variety of software development tools. The work on the town of Ain concerns essentially the creation of an information infrastructure. This is to establish a data base for urban municipal and this in order to ensure optimal and sustainable information’s management. For the implementation of the above mentioned data base we considered the following three parts: The first part examines the theoretical and methodological developments needed to develop a UMDB. This part fills the fundamental theoretical research. This is an update on the needs, the conceptual approach and methodology adopted to implement a GIS for infrastructure’s management. The second part indicates the steps of modeling the GDB which describes how to formalize a spatial and thematic reasoning on geographical data, in one hand. On the other hand the it exhibits the alphanumeric database which offers a breakdown of the project in phases ranging from general to specific (systemic approach) and advocates the use of models in different phases of analysis, design and implementation of the system. The last part of this work is the analysis phase and the interpretation of the design basing on the main GIS features. From there, the integrated management can provide decision makers with objective elements of choice as heritage inventories and management of urban networks, but also to avoid conflicts arising often due to the lack of data and indicators. Keywords: GIS, U.M.D.B., design and spatial modeling, urban networks, 3 Sommaire Remerciements ..................................................................................................................................... 10 Dédicaces .............................................................................................................................................. 11 I- Evolution de l’urbanisation en Tunisie ......................................................................................... 14 II- Cadre du stage............................................................................................................................... 15 1- Situation géographique de la commune de l’Aïn ...................................................................... 15 2- Présentation des missions du stage .......................................................................................... 16 3- Description du problème posé .................................................................................................. 16 3.1. Problématique ........................................................................................................................ 16 3.2. Les potentialités du projet ...................................................................................................... 17 3.3. Les objectifs à atteindre.......................................................................................................... 17 III1- Méthodologie ............................................................................................................................ 19 Définition des besoins ............................................................................................................... 19 2- Conduite du projet .................................................................................................................... 19 Conclusion ............................................................................................................................................. 21 CHAPITRE 1 : ETUDE DES BESOINS POUR LA MISE EN ŒUVRE D’UN S.I.G. .......................................... 22 I- La mise en œuvre d’un S.I.G. ......................................................................................................... 23 1- Les questions techniques .......................................................................................................... 23 2- Les ressources humaines ........................................................................................................... 24 3- Les questions structurelles ........................................................................................................ 24 II- La transversalité de l’outil ............................................................................................................. 24 CHAPITRE2 : Approche méthodologique et technique ......................................................................... 27 I- Méthodologie de modélisation de la BDMU................................................................................. 27 II- Méthodologie technique de modélisation de la B.D.M.U. ........................................................... 27 1- Le niveau conceptuel des données : M.C.D. ............................................................................. 27 2- Le Modèle logique des données : M.L.D. .................................................................................. 28 3- Le Modèle physique : M.P.D...................................................................................................... 29 III1- Plateforme Logicielle ................................................................................................................. 29 ArcGis......................................................................................................................................... 29 2- Adobe Illustrator ....................................................................................................................... 29 3- PowerAMC ................................................................................................................................. 30 4- Autocad ..................................................................................................................................... 30 5- Microsoft Access........................................................................................................................ 30 Conclusion ............................................................................................................................................. 30 CHAPITRE 1: Modélisation et conception de la base de données géographiques ............................... 31 I- Les données géographiques .......................................................................................................... 32 1- Sources d'informations.............................................................................................................. 32 2- Qualités d’informations ............................................................................................................. 33 3- Collecte d’informations ............................................................................................................. 33 4 3-1- Les données numériques Autocad ......................................................................................... 33 3-2-Vue aérienne ........................................................................................................................... 34 4- Critères de choix d’une projection ................................................................................................ 35 5- Géoréferencement .................................................................................................................... 36 II- Mise en œuvre de la base de données géographique .................................................................. 37 1- Plan organisationnel pour la conception d’une B.D.G. ............................................................. 37 2- Création de l’information spatiale............................................................................................. 37 3- Structuration de la B.D.G........................................................................................................... 40 4.1. Définition ................................................................................................................................ 40 4.2. Organisation de la B.D.G sous ArcCatalog .............................................................................. 41 CHAIPTRE2 : Modélisation et conception de la base de données Alphanumérique ............................ 45 I- Création du dictionnaire brut ........................................................................................................ 45 1- Entité administration................................................................................................................. 45 2- Arbre d’alignement ................................................................................................................... 45 3- Cimetière ................................................................................................................................... 45 4- Construction .............................................................................................................................. 46 5- Construction en cours ............................................................................................................... 46 6- Eclairage public .......................................................................................................................... 46 7- Ecoulement................................................................................................................................ 46 8- Espace vert PAU......................................................................................................................... 46 9- Huilerie ...................................................................................................................................... 47 10- Ilot urbain PAU .......................................................................................................................... 47 11- Pylône ........................................................................................................................................ 47 12- Regards ...................................................................................................................................... 47 13- Réseau d’assainissement........................................................................................................... 47 14- Réseau d’eau potable ................................................................................................................ 48 15- Réseau électrique ...................................................................................................................... 48 16- Rue ............................................................................................................................................. 48 II- Principales étapes de la modélisation conceptuelle ..................................................................... 48 1- Modèle conceptuel de données ................................................................................................ 48 1-1- Intégration des entités sous PowerAMC ........................................................................... 49 1-2- Création des relations ....................................................................................................... 50 1-3- Affectation de la cardinalité .............................................................................................. 50 2- Modèle Logique de données ..................................................................................................... 53 3- Modèle physique de données ................................................................................................... 53 III1- Création de la BD sous Microsoft Access .................................................................................. 55 Saisie des données .................................................................................................................... 55 2- Les relations............................................................................................................................... 56 5 3- Les formulaires .......................................................................................................................... 57 4- Connexion de la base de données Microsoft Access dans ArcGIS ............................................ 58 Conclusion ............................................................................................................................................. 58 Introduction .......................................................................................................................................... 59 I- Fonctionnalités avancées du S.I.G. ................................................................................................ 60 1. Requête spatiale ........................................................................................................................ 60 1II- Requête attributaire .................................................................................................................. 62 Caractéristiques de l’espace urbain de la zone d’étude .............................................................. 66 1-1- Caractéristiques physiques et spatiales ............................................................................ 66 1-2- Caractéristiques socio-économiques ................................................................................ 66 1-3- Caractéristiques topographiques ...................................................................................... 67 1-4- Caractéristiques projetées de la zone d’étude.................................................................. 67 III1- Les usages des SIG dans les collectivités ................................................................................... 67 Urbanisme et habitat................................................................................................................. 68 2- Gestion des équipements et ses infrastructures....................................................................... 69 3- Inventaire de patrimoine........................................................................................................... 71 3-1- Eclairage public .................................................................................................................. 71 3-2- Réseau d’assainissement ................................................................................................... 71 3-3- Réseau d’eau potable ........................................................................................................ 72 3-4- Réseau d’électricité ........................................................................................................... 73 3-5- Réseau d’arbre d’alignement ............................................................................................ 74 3-6- Voirie ................................................................................................................................. 74 Conclusion ............................................................................................................................................. 74 Bibliographie ......................................................................................................................................... 78 ANNEXES ............................................................................................................................................... 80 6 Liste des Figures Figure 1: Evolution de l’urbanisation en Tunisie depuis 1960 jusqu’au 2009 [4]. .............................. 14 Figure 2: Localisation de la commune de l’Aïn ................................................................................... 15 Figure 3: Organigramme du plan de travail ......................................................................................... 20 Figure 4 : Importation des données via Autocad .................................................................................. 34 Figure 5: Vue aérienne de la commune de l’Aïn.................................................................................. 34 Figure 6: Présentation de la projection Lambert Nord Tunisien [24]................................................... 35 Figure 7: Géoréférencement de la vue aérienne. .................................................................................. 36 Figure 8: Plan organisationnel de la B.D.G.......................................................................................... 37 Figure 9: Numérisation de la couche « Ilots urbains projetés » ........................................................... 38 Figure 10: Importation des données Autocad....................................................................................... 39 Figure 11: Nettoyage des tables attributaires après importation. ......................................................... 40 Figure 12 : Création de la base de données géographique.................................................................... 41 Figure 13: Visualisation et modification des métadonnées .................................................................. 42 Figure 14: Interface du Logiciel PowerAMC....................................................................................... 49 Figure 15: Propriétés de l’entité caractéristiques de l’entité « rue ». ................................................... 50 Figure 16: Représentation de l’entité « administration » sous PowerAMC ......................................... 50 Figure 17: Schéma des différentes composantes d’un M .C.D. sous PowerAMC. .............................. 51 Figure 18: Schéma du Modèle Conceptuel de Données M.C.D........................................................... 52 Figure 19: Schéma du modèle Physique de Données M.P.D. .............................................................. 54 Figure 20: Interface de Microsoft Access ............................................................................................ 55 Figure 21: Les différents paramètres de la table " rue" ........................................................................ 56 Figure 22: Les différentes relations entre les tables ............................................................................. 57 Figure 23 : Formulaire de la table "cimetière" ..................................................................................... 57 Figure 24: Connexion OLE DB............................................................................................................ 58 Figure 25: Entité sélectionnée à partir de la table attributaire .............................................................. 61 Figure 26: Extraction des cimetières à l'intérieur des ilots urbains ...................................................... 62 Figure 27: Sélection des tronçons du réseau ayant un diamètre 80mm................................................ 63 Figure 28 : Carte représentant les voiries de type avenue .................................................................... 64 Figure 29: Carte représentant les voiries de type "rue" ........................................................................ 65 Figure 30: Pourcentage de l'occupation de sol selon la superficie. ...................................................... 68 Figure 31: Répartition des administrations en fonction de leur type. ................................................... 69 Figure 32: Carte représentant les différents équipements et infrastructures. ....................................... 70 Figure 33: Répartition du réseau d'assainissement en fonction du diamètre des conduites ................. 72 Figure 34: Répartition de la longueur totale des conduites par type de réseau d'eau potable .............. 73 7 Liste des tableaux Tableau 1: Nombre d’habitants par hectare dans le grand Sfax........................................................... 14 Tableau 2: Les différentes données utilisées ....................................................................................... 33 Tableau 3: Les principales composantes de la B.D.G. ........................................................................ 43 Tableau 4: Entité administration .......................................................................................................... 45 Tableau 5: Entité arbre d’alignement ................................................................................................... 45 Tableau 6: Entité cimetière .................................................................................................................. 45 Tableau 7: Entité construction ............................................................................................................. 46 Tableau 8 : Entité construction en cours .............................................................................................. 46 Tableau 9 : Entité éclairage public ....................................................................................................... 46 Tableau 10 : Entité écoulement ............................................................................................................ 46 Tableau 11 : Entité espace vert PAU.................................................................................................... 47 Tableau 12 : Entité huilerie .................................................................................................................. 47 Tableau 13 : Entité ilot urbain PAU ..................................................................................................... 47 Tableau 14 : Entité pylône ................................................................................................................... 47 Tableau 15 : Entité Regards ................................................................................................................. 47 Tableau 16: Entité réseau d’assainissement ......................................................................................... 48 Tableau 17: Entité réseau d’eau potable .............................................................................................. 48 Tableau 18: Entité réseau électrique .................................................................................................... 48 Tableau 19: Entité rue .......................................................................................................................... 48 Tableau 20 : Superficie des différentes zones ...................................................................................... 66 Tableau 21: Réparation des différents types de construction en fonction de leurs superficies ............ 69 Tableau 22: Caractéristiques du réseau d'assainissement de la zone d'étude ....................................... 71 Tableau 23: Caractéristiques du réseau d'eau potable de la zone d'étude ............................................ 72 8 Liste des abréviations B.D. : Base de Données B.D.A : Base de Données Alphanumériques B.D.G. : Base de Données Géographiques B.D.M.U. : Base de Données Municipale Urbaine. D.A.O. : Dessin Assisté par Ordinateur. E.N.I.S. : Ecole National d’Ingénieurs de Sfax. I.S.B.S. : Institut Supérieur de Biotechnologie de Sfax. M.C.D. : Modèle Conceptuelle de Données. M.L.D. : Modèle Logique de Données. M.P.D. : Modèle Physique de Données. MS Access: Microsoft Access. O.D.B.C.: Operating Data Base Connectivity. S.I.G. : Système d’Information Géographique. S.G.B.D. : Système de Gestion de Base de Données. S.Q.L.: Structured Query Language. S.T.E.G. : Société Tunisienne d’Electricité et de Gaz. T.I.C. : Technologie de l’Information et la de Communication. T.I.G. : Technologie de l’Information Géographique. P.A.U. : Plan d’Aménagement Urbain 9 Remerciements Je tiens à remercier mon directeur de mastère Monsieur Thierry Joliveau professeur à la faculté des Sciences Humaines et Sociales à l’Université de Saint Etienne de m’avoir accueillie dans ce master. Sa rigueur scientifique et ses qualités humaines m’ont profondément touchée. Aussi, je tiens à remercier mon directeur de Master Monsieur Mohamed Ksibi à l’institut Supérieur de Biotechnologie de Sfax à l’université de Sfax pour ses conseils judicieux et l’écoute qu’il m’a accordée durant tous les deux ans de mon master. Mes remerciements s’adressent également à mon tuteur Monsieur Mohamed Moncef Serbaji maître assistant à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax, pour avoir accepté de diriger ce travail. Son soutien, sa clairvoyance et ses compétences m’ont été d’une aide inestimable. Je remercie également mon encadreur Monsieur Tarek Omar Ingénieur au sein de la société de SEACNVS, pour le privilège qu’il m’a fait en acceptant de diriger ce travail. Sa gentillesse sa riche expérience et l’accueil cordial qu’il m’a toujours réservé m’ont inspiré une grande admiration à son regard. Qu’ils puissent trouver dans ce travail le témoignage de ma sincère gratitude et de mon profond respect. Je souhaite remercier Monsieur Farhat Hwichet, ingénieur responsable à la municipalité de l’Ain pour toute l’aide qu’il m’a apportée. Mes remerciements sont également destinés Président Directeur Général, Monsieur Guider Mohamed et toute l’équipe de la société SEACNVS qui m’a acceptée et encadrée dans leur structure et m’a permise de réaliser cette expérience. Je tiens à remercier sincèrement les membres du jury qui me font le grand. 10 Dédicaces A mes parents pour leur patience et leur amour A mon mari A mon frère et mes sœurs A toute ma famille A vous tous ! 11 INTRODUCTION GENERALE 12 Introduction générale Les Technologies de l’Information Géographique T.I.G. sont très souvent, et à juste titre, considérées comme des technologies de l’information et de la communication (T .I.C.) d’un type particulier. Le développement de ces technologies depuis les années 80 a entraîné des changements importants dans l’usage de la cartographie pour la gestion des territoires [1]. Elles constituent le point de convergence entre les techniques de l’acquisition de données référencées spatialement aussi bien les méthodes et modèles de l’analyse spatiale, et de la représentation cartographique et les technologies de l’information. Les T.I.G. sont utilisées de nos jours pour intégrer, gérer et diffuser des données à référence spatiale. Une des applications principales de ces technologies est de permettre une représentation cartographique des territoires et ceci à travers la conception et la modélisation des bases de données géographiques municipale urbaine (B.D.M.U.) ou ce que nous appelons les bases de données spatiales. Ces bases sont définies par Jean Denègre sur le site Web du serveur éducatif de l'IGN et de l'Education Nationale sur l'information géographique comme étant « des outils opérationnels qui permettent d'organiser et de gérer l'information géographique sous forme numérique. Ce sont des ensembles structurés de fichiers décrivant les objets ou phénomènes localisés sur la Terre (avec leurs attributs et leurs relations nécessaires à la modélisation de l'espace géographique).Ces ensembles sont munis d'un système de gestion permettant de les tenir à jour, de les archiver et de les diffuser. Les bases de données constituent le socle sur lequel s'appuient les systèmes d'information géographique S.I.G., qui analysent et exploitent les données pour en tirer des informations utiles à la décision » [2]. Dans ce cadre, et depuis quelques années en Tunisie, l’évolution des espaces urbanisés présente l’une des préoccupations majeures de l’aménagement des communes. Des études d’ordre stratégique d’évaluation, de planification, d’emploi au niveau communal ont été confiées à des bureaux d’études. Ces études répondent aux besoins ressentis par tel secteur ou activité. L’objectif des responsables locaux à travers la constitution d’une Base de Données Municipales Urbaines “B.D.M.U.” est de doter les communes d’un système moderne et puissant de gestion, de planification, de programmation et de suivi du territoire communal. Notre projet intitulé « Elaboration d’un SIG pour la gestion des infrastructures de la municipalité d’El Aïn faisant partie du Grand Sfax » consiste principalement à concevoir et modéliser une base de données municipale urbaine. Dans ce rapport, nous mettons l’accent tout d’abord sur le cadre géographique et les problématiques abordées de ce travail. Ensuite, nous présenterons la méthodologie adoptée et afin d’achever les travaux de cette étude, nous abordons une analyse et une interprétation des résultats obtenus. Introduction générale I- Evolution de l’urbanisation en Tunisie Pays anciennement urbanisé, la Tunisie dont le taux d’urbanisation était de 28% en 1925, atteint 64,8%, selon le recensement de 2004 [3]. Avec une population d’un peu moins de 10 millions (9.910.900) d'habitants en 2004, la Tunisie a connu au cours des quarante dernières années de multiples transformations [3]. Audelà des aspects quantitatifs, des transformations importantes, illustrées dans la figure 1, ont caractérisé l’évolution de l’urbanisation. Figure 1: Evolution de l’urbanisation en Tunisie depuis 1960 jusqu’au 2009 [4]. Prenant maintenant l’exemple de la ville de Sfax qui a connu depuis le début des années 1970 une expansion spatiale effrénée où la superficie de l'agglomération a quasiment triplé ; passant de 7000 ha en 1970 à 15000 ha en 1989 [5] pour atteindre 21000 ha en 2000 [6].Cette expansion traduit particulièrement la densité populaire. Le tableau 1 présente la répartition de la population par rapport à la totalité des communes de Sfax. Commune Hab/ha Tableau 1: Nombre d’habitants par hectare dans le grand Sfax Sakkeit Sakkiet Sfax Ain Gremda Chihia Eddaier Ezzit 46 21 27 24 23 29 Thyna 8 [7] Une intense urbanisation des communes de Sfax et en particulier la commune d’El Aïn exige nécessairement la mise en place d’un outil pour la gestion des infrastructures de cette 14 Introduction générale commune. Dans ce qui suit, nous présentons les missions du stage pour enchaîner ensuite par les problématiques ainsi que les objectifs à atteindre. II- Cadre du stage Nous allons à présent définir le cadre général du projet tout en situant d’abord géographiquement notre zone d’étude. Nous listons ensuite les missions à accomplir durant ce stage et enchaîner par mettre l’accent sur les problématiques de nos travaux. 1- Situation géographique de la commune de l’Aïn La ville de Sfax (34° 44’ N 10° 46’ E) est située au centre Est de la république tunisienne, sur la côte méditerranéenne, à 270 Km de la capitale Tunis [8]. Elle est limitée par la mer méditerranée à l’Est, le gouvernorat de Mahdia au nord, les gouvernorats de Sidi Bouzid et Kairouan à l’ouest et le gouvernorat de Gabes au sud. Sa superficie est de 7545 km2 représentant 4,6% de celle du pays et compte 900530 habitants selon les estimations de 2008 de l’Institut National de la Statistique. Elle est le deuxième pôle du pays en considération de son poids démographique et son rôle économique. Sur la figure 2, nous mettons en brillance sur la ville de Sfax et sa situation sur la carte géographique de la Tunisie [9]. Figure 2: Localisation de la commune de l’Aïn 15 Introduction générale La ville EL AIN se situe dans la banlieue Ouest de la ville de Sfax. Territorialement, elle fait partie de la délégation de Sfax sud. Elle est limitée par : • L’avenue des Martyrs puis la municipalité de Sfax du côté Sud. • L’avenue Habib Thameur puis la municipalité de Gremda du côté Est. • L’oued Ain Charfi puis le conseil régional du côté nord. • L’oued Chaâbouni, Oued el Mâo puis le conseil régional du côté Ouest. Le climat est tempéré. Sa température varie de 8 à 43.8°C alors que la pluviométrie annuelle atteint de 150 à 250 mm. La région se distingue, environnementalement, par ses vergers où l’on plante divers arbres fruitiers (amandiers, figuiers, vignes, ….). Elle a comme population: 40000 habitants en 2004 (Institut National des Statistiques 2004) [10]. 2- Présentation des missions du stage Les systèmes d’information géographique (S.I.G.) caractérisent à la fois un modèle numérisé de l’espace géographique, mais aussi l’ensemble des outils de traitement de l’information associés. Combinant les informations géographiques et statistiques, il permet un suivi cartographié et quantifié des dynamiques territoriales. La plupart des collectivités publiques ont aujourd’hui commencé l’acquisition et la structuration de ce type de données [11]. La mise en œuvre d’un Système d’Information Géographique (S.I.G.) pour la municipalité d’El Aïn vise, d’une manière générale, le développement d’outils opérationnels pour la gestion intégrée de cet espace urbain. Les jeux de données spatialisés, qui vont être collectés dans le cadre de ce travail sous différents formats et de plusieurs sources, constitueront la base essentielle pour la mise en œuvre de l’outil S.I.G. en question. La qualité intrinsèque des données produites (structuration, précision, exhaustivité, etc…) sera analysée conformément aux objectifs attendus et selon les méthodes de production adaptées. Cette analyse vise essentiellement à franchir la problématique que nous explorons dans ce qui suit. 3- Description du problème posé Avant de mettre en revue les objectifs à atteindre pour ce projet, nous commencerons ce paragraphe par détailler la problématique en question. 3.1. Problématique L’étude des caractéristiques urbaines de la ville de Sfax et son état ont permis l’acquisition d’un volume considérable de données ( géographiques et alphanumériques) hétérogènes, multi-sources, multi-échelles et multi-systèmes de projection, dont la gestion, l’actualisation 16 Introduction générale multi-sources, multi-échelles et multi-systèmes de projection, dont la gestion, l’actualisation et la prise de décision en matière de tâches sont assez complexe et difficiles étant donnée que : - Les données cartographiques qui sont représentées sur des supports papiers ne comprennent que des informations minimales. Les possibilités de mise à jour de ces données sont fragiles et très difficiles. En plus, ces données ne permettent pas d’avoir une vue d’ensemble et une analyse fiable pour que la prise de décision soit rapide et efficace, - Les données manipulées proviennent de plusieurs sources, thèmes et différentes échelles, sont généralement très hétérogènes, - La recherche d’informations sur des supports en papier est fastidieuse, - Le stockage des cartes et des documents en papiers pose un problème d’archivage puisqu’ il nécessite de l’espace, aussi ces documents ont besoin d’entretien, parce qu’ils ne peuvent pas être conservés à long terme. De ce fait, le recours aux systèmes S.I.G. paraît indispensable pour assurer le traitement et la gestion automatique des informations. A cet effet, la gestion intégrée de l’ensemble de l’écosystème urbain de Sfax, pourrait fournir aux organismes responsables et aux décideurs et aménageurs des éléments objectifs des choix pour éviter les confits naissant souvent de l’absence de données et d’indicateurs pertinents. 3.2. Les potentialités du projet Une grande agglomération comme la ville de Sfax doit, pour faire face à ses besoins de prévisions ou de planification de son territoire, disposer de données relatives à la population, aux logements, à l’usage du sol et surtout aux divers infrastructures qui soient à la fois à jour, adaptées aux besoins et localisées géographiquement. L’objectif de cette étude d’une manière générale, est la construction d’une ville numérique dont l’extraction, la prise de décision et la mise à jour d’un volume considérable d’informations concernant notre zone d’étude soient assez simples et rapides pour tous les utilisateurs. Cela va permettre ainsi de mieux gérer la zone, y compris ses infrastructures et ce dans le but d’atteindre les objectifs que nous les exposerons dans le paragraphe suivant. 3.3. Les objectifs à atteindre D’une manière générale, l’objectif de la mise en place d’une B.D.M.U., qui représente une base de données à référence spatiale, est de doter les communes d’un système moderne et puissant de gestion et de suivi du territoire communal. Dans ce qui suit, nous mettons l’accent sur les objectifs techniques attendus par cette étude. 17 Introduction générale 3.4. 1 Les objectifs techniques Les présents travaux de recherche ont pour objectifs de développer une méthode pour l’obtention d’une architecture de systèmes d’information géographique. Il s’agit donc de développer un ensemble de méthodes à caractère opérationnel visant à faciliter l’organisation cohérente et la mise en relation des données et des informations de natures et sources diverses, ainsi que leur consultation, leur gestion et leur traitement. Pour ce faire, il convient de proposer des méthodes qui permettent de : • Fournir aux utilisateurs les informations requises d’une façon rapide et simple. • Définir les besoins des espaces communaux en termes de gestion municipale (besoins en équipements et en réseaux urbains…). • Elaborer un cadre théorique favorable à l’utilisation des SIG dans le contexte de la pratique de l’aménagement ; • Mettre au point une méthodologie à suivre pour l’élaboration des documents cartographiques (cartes numériques) d’utilisation immédiate en optimisant les plans de réalisation, de renouvellement ou de réhabilitation des réseaux ; • Créer une base de données facilement gérable permettant la mise à jour des plans cadastraux ; • Assurer la réactualisation des données et leur mise en forme ; • Intégrer les données dans un même système informatique afin d’éviter l’incohérence des différentes données [12]. Ces méthodes assurent éventuellement : • La meilleure connaissance de l’état de la zone d’étude sur le plan infrastructures et réseaux urbains, • La création d’un référentiel géographique commun afin d’assurer une bonne gestion des interventions, • La création d’une B.D.G. et son intégration par la formulation de requêtes spatiales, • La création d’une B.D.A. et son interrogation par la formulation de requêtes attributaires, • L’amélioration de la diffusion de l’information pour faciliter les tâches de prévision et de planification des interventions sur le réseau, ainsi que celles des services concernés via l’information localisée. 18 Introduction générale III- Méthodologie Dans ce paragraphe, nous présenterons notre environnement de travail tout en décrivant la méthodologie que nous allons adapter pour atteindre les objectifs précédemment définis. 1- Définition des besoins Dans le cadre de l’exécution du programme de développement municipal, le Ministère de l’Intérieur et du développement Local a entrepris de mettre en place dans quelques communes entre autre la commune de Sfax une B.D.M.U. Cette base de données constituera au terme de ce projet un outil déterminant dans le processus d’aide à la décision. Une des phases clé de la mise en place de la base de données urbaine est la modélisation du système B.D.M.U. Cette dernière compte trois étapes : - Première étape : inventaire et dépouillement, - Deuxième étape : modélisation, - Troisième étape : étude de l’organisation et du plan de mise en œuvre de la base. Pour ce faire, les actions à réaliser pour cette étape sont les suivantes : - La définition d’une nomenclature et du dictionnaire de données, - L’élaboration d’un modèle conceptuel de données, d’un modèle logique de données et d’un modèle physique de données. - La mise à jour des données entre la B.D.M.U. et les bases de données des divers intervenants urbains [13]. 2- Conduite du projet Le présent document est organisé de façon à ce que le lecteur puisse suivre les étapes fondamentales dans la modélisation d’un S.I.G. pour la gestion des infrastructures urbaines. Pour mener à bien le travail, une démarche a été élaborée et dans le schéma ci-dessous nous présentons cette démarche. 19 Introduction générale Figure 3: Organigramme du plan de travail 20 Introduction générale Le but de la phase préliminaire consiste à identifier le périmètre du projet, cerner les besoins principaux, identifier les enjeux, les principales orientations de l’informatisation et les objectifs de développement de la base de données. Après avoir poursuivi l’étape préliminaire, une étape technique sera réalisée. Deux phases font partie de cette étape : - Modélisation de la Base de Données Géographiques : Cette partie correspond à l’étude technique et pratique de la recherche. Il s’agit donc de décrire la démarche nécessaire pour formaliser un raisonnement spatial et thématique sur les B.D.G. Ainsi, on se propose de présenter les étapes nécessaires à la mise en œuvre d’un S.I.G. qui mène à la création d’un modèle de données géographique pour la gestion intégrée de la zone d’étude en se basant sur les différentes thématiques. - Modélisation de la Base de Données Alphanumériques : Cette modélisation se résume en trois points : le premier concerne la création d’un M.C.D., le deuxième point consiste à la création d’un M.P.D., pour enfin remplissage de la base avec les données alphanumériques sous Microsoft Access. Enfin, la dernière partie de ce rapport met en revue concerne les analyses et les interprétations de la base se données développées Conclusion Dans cette première partie, nous nous sommes concentrés sur les principaux objectifs du projet ainsi que les différents problèmes posés tout en nous dirigeant à la fin vers la méthodologie adoptée durant la réalisation du projet. La deuxième partie est consacrée dans un premier temps à une étude des besoins et l’analyse des approches méthodologiques et technique du projet dans un second temps. 21 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques PARTIE 2 : ETUDE DES BESOINS, APPRCHES METHODOLOGIQUES ET TECHNIQUES 22 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques CHAPITRE 1 : ETUDE DES BESOINS POUR LA MISE EN ŒUVRE D’UN S.I.G. Le but d’un S.I.G. est de collecter au sein d’un outil commun, de multiples données localisées dans le même espace géographique. Cette collecte autorise par exemple les choix à la prise de décision pour l’aménagement et la gestion du territoire par les communes, aussi bien dans les situations de crise que dans les évolutions à long terme. La superposition des différentes couches sachant l’espace vert, l’électricité, l’urbanisme, l’assainissement etc. permettent de faire parler le territoire, de réaliser des simulations d'un tel projet. Ainsi, le recours aux SIG pour la gestion et l’aménagement du territoire aide les collectivités à mieux appréhender ses missions de service public entre autres : - Il contribue à améliorer la gestion de la collectivité. - Il appuie sur la transversalité et le partage d’informations. - Il apporte au citoyen une nouvelle source d’information et de concertation. - Il est fédérateur de ressources et de moyens. Dans le présent chapitre, nous jetons un coup d’œil sur les concepts techniques et méthodologiques mais avant tout faire nous analysons les besoins généraux en termes de couches pour la création d’une telle base de données. I- La mise en œuvre d’un S.I.G. La mise en œuvre d’un projet de conception d’une base de données pour une commune qui est dans notre cas celle de l’Ain, conduit à se poser des questions en matières techniques, ressources humaines et d’autres structurelles : 1- Les questions techniques Parmi les questions que nous pouvons les poser : Quelles données sont importantes ?? Comment les numériser ? Quelles applications mettre en place ? Quels outils matériels et logiciel choisir ? Cs aspects sont fréquemment faciles à résoudre. La réponse aux questions d’ordre technique constitue la formulation de notre projet. Elle est généralement tirée de l’analyse de l’existant et de l’expression des besoins [14]. 23 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques 2- Les ressources humaines Les questions relatives aux ressources humaines peuvent être : Qui va gérer le S.I.G. ? Y a-t-il la compétence nécessaire ? Il est insatisfaisant d’installer un outil logiciel et une base de données. Il faut que ceux-ci soient faciles à utiliser pour le personnel de la commune ou que celle-ci familiarise ses moyens humains à l’outil en question (embauche, formation interne…). Sinon, le projet court à l’échec [14]. 3- Les questions structurelles La question structurelle la plus importante est Comment le S.I.G. va fonctionner ? Les individus concernés par ce projet (personnels administratif et technique, élus..) sont intégrés à une organisation mise en place pour atteindre les objectifs stratégiques assignés par l’équipe municipale [14]. Nous voyons que les interrogations sont abondantes. Même pour une petite commune dont le projet paraît simple au premier abord, ignorer une seule question peut orienter le projet à la défaite. Il est donc primordial de réduire les risques. Par quel moyen ? Par une démarche méthodique traduisant la transversalité du S.I.G. II- La transversalité de l’outil Son architecture et son efficacité dans divers domaines font du SIG un outil transversal par excellence. Son usage intervient dans de nombreuses applications géographiques liées à l’espace et à la géolocalisation comme le cas de notre commune. En effet, dans l’aménagement urbain, les SIG sont utilisés à la fois comme des outils de localisation, des outils de gestion et des outils d’aide à la décision. L’action de la gestion de l’aménagement de notre territoire Al Ain est fondamentale pour la gestion des différentes composantes citées ci-dessous : 1- Urbanisme Ce module est une opération programmée d’amélioration de l’habitat qui vise non seulement à l’identification des phénomènes d’étalement urbain et de périurbanisation mais aussi à la gestion des différents plans d’aménagement relatifs à la commune. Le module urbanisme permet de : 24 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques Connaître la vocation des différents lots (industrie, habitat collectif, individuel…..). Confronter la conformité des demandes d’autorisations de bâtir avec la réglementation en vigueur. Avoir une vue synoptique de l’ensemble du territoire communal. 2- Assainissement Ce module englobe de deux sous composantes les regards et le réseau d’assainissement des eaux usées. 3- Eclairage public Le modèle de données associé au composant « éclairage public » répond aux besoins des responsables du service en termes de : Optimisation des réseaux. Planification des travaux d’extension des réseaux Gestion des points lumineux et des postes d’alimentation. Suivi de la consommation. Gestion des sorties (réseau de la Société Tunisienne d’Electricité et de Gaz). 4- Electricité Le module « électricité » est conçu pour permettre aux utilisateurs de : Localiser les positions de chantiers de construction ou d’entretien des installations d’électricité. Localiser les positions des pylônes en fonction de leurs types et les profondeurs des chemins de câbles dans une zone bien définie. 5- Espaces verts Ce module a pour objectif la gestion de tous les éléments décrivant la végétation dans le domaine communal. Ce module présente une plateforme permettant la réalisation de plusieurs analyses concernant les espaces verts : Repérage géographique des espaces verts et affichage de leurs caractéristiques. Estimation des besoins en ressources pour la gestion des espaces verts. Gestion au quotidien des espaces verts. Recensement de l’infrastructure disponible. 6- Hydrographie L’hydrographie est généralement comme référence par les autres modules comme le foncier (un îlot peut être limité par un cours d’eau ou un plan d’eau), l’hygiène (identification des gîtes potentiels des moustiques). 25 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques 7- Voiries L’objectif de ce module est de modéliser les entités géométriques pour permettre aux responsables du service : La gestion et le suivi des interventions sur la voirie. Le calcul du plus court chemin. La gestion de l’adressage des voies. La gestion des trottoirs et des chaussées (calcul des surfaces revêtues, classification des trottoirs et chaussées par type de revêtement…). La visualisation des réseaux des concessionnaires. La gestion et aménagement des carrefours. 8- Arbres d’alignement Ce module est conçu pour permettre aux utilisateurs de : • Localiser les réseaux d’arbres d’alignement. • Sélectionner les réseaux qui ont besoin d’entretien de point de vue artistique. 9- Réseau d’eau potable Le module de réseau d’eau potable est conçu pour : • Localiser les équipements du réseau. • Connaitre à chaque point du réseau le diamètre de la conduite, l’emplacement et la longueur de la conduite. 10- Administration Le modèle de données associé à la composante « administration » répond aux besoins en termes de localisation la position de chaque administration par rapport à la totalité du territoire. Par voie de conséquence, tous ces domaines de compétences des collectivités peuvent intervenir dans les S.I.G., pour le bénéfice des acteurs auxquels il s’adresse. Cette transversalité de l’outil multiplie les possibilités d’échange et de diffusion des données géographiques. Le chapitre suivant se focalise éventuellement sur les concepts méthodologiques et techniques pour la création de la base de données municipale 26 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques CHAPITRE2 : Approche méthodologique et technique La B.D.M.U. regroupe diverses applications informatiques autonomes, chacune adaptée aux besoins d’un domaine particulier. La modélisation de la B.D.M.U. consisterait à la modélisation de l’espace urbain et à ses composantes et pour se faire, nous faisons recours non pas à une méthodologie technique, mais aussi à une plate forme logicielle indispensable pour la modélisation d’une telle base de données. Dans le présent chapitre, nous décrivons d’abord techniquement la méthodologie de modélisation de la B.D.M.U. et nous analysons ensuite les différents logiciels utilisés pour bien mener ce travail. I- Méthodologie de modélisation de la BDMU. La modélisation de la BDMU reviendrait à la modélisation de l’espace urbain et à ses processus en tenant compte de l’interaction avec les acteurs impliqués (services communales, concessionnaires, citoyens). D’après P. Rouet, la modélisation urbaine dépend en grande partie de la nature de découpage de l’espace urbain qui est influencée par six modes de désagrégation du territoire [15]: le morcellement politique et administratif, l’interaction entre l’espace public et l’espace privé, la distinction entre la vocation des espaces urbains (fonctionnels ou fonciers), les fonctions de l’espace, la dénomination de l’espace et enfin la représentation de détails de l’espace. Ces paramètres de découpage sont fortement rattachés aux applications métiers de gestion de la commune. Compte tenu de la complexité des données urbaines d’une part et de l’hétérogénéité des services des municipalités d’autre part, l’approche de modélisation retenue est modulaire [16]. II- Méthodologie technique de modélisation de la B.D.M.U. La modélisation d’une base de données s‘organise en trois grandes parties à savoir : 1- Le niveau conceptuel des données : M.C.D. Un modèle conceptuel de données est un ensemble de concepts qui permet de décrire et de manipuler des données du monde réel, et des règles d’utilisation de ces concepts. Les modèles comportent deux parties : une partie statique qui décrit la structure des données M.C.D., et une partie dynamique qui définit les traitements sur les données [17]. Un M.C.D. représente la structure logique globale d’une base de données, indépendamment du logiciel ou de la structure de stockage des données. Il constitue une représentation formelle des données. Le M.C.D. se conçoit en trois phases : - Identification des classes d’objets. 27 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques - Identification des attributs pour chaque classe d’objets, - Identification des relations entre les classes d’objets. Les relations permettent d’établir des liens logiques entre des informations implémentées dans différentes tables de la base de données. En d’autres termes, elles permettent des chemins d’accès aux données ayant un lien logique entre elles, mais qui sont stockées dans des classes différentes. Les cardinalités permettent de caractériser le lien qui existe entre une entité et la relation à laquelle elle est reliée. La cardinalité d’une relation est composée d’un couple comportant une borne maximale et une borne minimale, intervalle dans laquelle l’entité peut prendre sa valeur : - La borne minimale (généralement 0 ou 1) décrit le nombre minimum de fois qu’une entité peut participer à une relation. - La borne maximale (généralement 1 ou 0) décrit le nombre maximum de fois qu’une entité peut participer à une relation [18]. En effet, les étapes à suivre pour élaborer un M.C.D. sont mentionnées ci-dessous : - Analyser l'existant. - Epurer les données : synonymes…. - Identifier les entités pertinentes. - Identifier les associations entre les entités. - Recenser les attributs des entités et des associations (constitution du dictionnaire de données). - Déterminer les cardinalités entre entités et associations. 2- Le Modèle logique des données : M.L.D. Le modèle logique des données consiste à décrire la structure de données utilisées sans faire référence à un langage de programmation. Il s’agit donc de préciser le type de données utilisées lors des traitements. Cette étape consiste à implémenter le modèle dans un SGBD, c'est-à-dire, le traduire dans un langage de définition de données. Tout objet est transformé en table. Les propriétés de l'objet deviennent les attributs de la table. L'identifiant de l'objet devient la clé primaire de la table [19]. Les clés sont soulignées pour les différencier des autres attributs. Cette représentation est très proche de celle du M.C.D. Cette parenté facilite la compréhension des deux modèles. La transcription d’un M.C.D. en modèle relationnel s’effectue selon des règles simples qui consistent d’abord , à transformer toute entité en table, avec l’identifiant comme clé primaire, puis, à observer les valeurs prises par les cardinalités maximales de chaque association pour représenter celle-ci, soit par l’ajout d’une clé étrangère 28 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques dans une table existante (dans le cas où la cardinalité maximale est de type 1,N ou 0, n) , soit par la création d’une nouvelle table dont la clé primaire est obtenue par concaténation de clés étrangères correspondant aux entités liées( quand les cardinalités maximales sont de type NN) [17] . À ce stade, il est possible de connaitre la liste exhaustive des tables qui seront à créer dans une base de données relationnelle. 3- Le Modèle physique : M.P.D. Le M.P.D. est un raffinement qui vise à produire un M.L.D pour un S.G.B.D. spécifique [20]. Le langage généralement utilisé pour ce type d’opération est le S.Q.L. qui est plus spécialement un langage de définition de données. Le modèle de données permet d’établir la manière concrète dont le système sera mis en place et de préciser les systèmes de stockage employés. Il correspond à la traduction du M.L.D. dans le S.G.B.D. choisi. Une fois le modèle physique de données construit, nous pouvons définir le nombre et la structure des tables de la base de données, en limitant la redondance d’informations et en ayant un schéma de table le plus stable possible. III- Plateforme Logicielle Dans notre application, les informations acquises de diverses sources sont traitées sous une plate forme multi-logicielle (ArcGis, Autocad, Microsoft Access …..) et ce dans le but d’élaborer une base de données riche permettant la manipulation, la mise à jour des données ainsi que la visualisation des différents résultats. Nous décrivons brièvement la dite plateforme dans les paragraphes suivantes : 1- ArcGis ArcGis est un logiciel permettant d’exploiter un S.I.G. Il permet l’acquisition, le stockage, la mise à jour, la manipulation et le traitement de données géographiques [21]. En effet, il permet de créer des bases de données cartographiques formées par les données spatiales attributaires. Dans notre cas, ArcGis est utilisé pour le géoréférencement et la numérisation des cartes nécessaires ainsi que pour l’habillage des cartes. Aussi ArcGis nous permet d’importer des données descriptives à partir d’une base de données Access sous forme de tableaux tout en utilisant une connexion de type OLE DB. 2- Adobe Illustrator Adobe Illustrator est un logiciel de type D.A.O. (Dessin Assisté par Ordinateur). Il offre des outils de dessin vectoriel puissants. Il est le logiciel de création graphique vectorielle de 29 Etude des besoins, approches méthodologiques et techniques référence dans les environnements professionnels [22]. Nous l’avons utilisé pour le traitement d’images impliquées dans nos travaux. 3- PowerAMC PowerAMC permet la modélisation des bases de données en se basant sur la méthode Merise. Ce logiciel est utilisé pour réaliser le M.C.D., le M.L.D. et le M.P.D. relatifs à notre application 4- Autocad Autocad est un logiciel de type D.A.O. Dans notre cas, nous avons exporté les données à partir de son extension *.dxf vers l’extension de l’ArcGis *.shp. 5- Microsoft Access MS Access est un système de Gestion de Base de Données Relationnelle qui permet de gérer des informations dans une base et de fournir les fonctions nécessaires pour les manipuler. Nous avons exploité ce logiciel dans notre projet afin de structurer la base de données alphanumérique. Conclusion Les villes sont des systèmes ouverts. La modélisation est une démarche qui vise à apporter des réponses à la gestion de cette complexité et de l’incertain. Dans ce chapitre, nous nous sommes concentrés sur la définition des approches techniques pour la modélisation de notre base de données et également nous avons étudié les besoins généraux pour la mise en œuvre de la B.D.M.U. La partie suivante est consacrée plutôt pour la présentation détaillée des étapes de modélisations géographiques et alphanumériques de la B.D.M.U. de la commune de l’Ain. 30 Modélisation de la base de données PARTIE 2 : MODELISATION DE LA BASE DE DONNEES 31 Modélisation de la base de données CHAPITRE 1: Modélisation et conception de la base de données géographiques Les données d’une B.D. doivent être structurées pour être « informatisées et modélisées ». Cette modélisation est nécessaire au déploiement des bases de données et des systèmes d’information. Cette étape représente l’étape primordiale de la création de la base de données géographique. Elle consiste à identifier et délimiter des éléments spatiaux dans l'espace géographique, à représenter ces éléments par des unités graphiques (points, lignes, polygones, etc.) et à les répartir sur différentes couches. Voire plus loin, elle aide à la compréhension, explication, structuration, prédiction et manipulation des données à utiliser. Dans le présent chapitre, nous définissons un ensemble de notions qui nous paraissent marquant pour la création de notre base de données géographique puisque les informations géographiques ont des spécificités dont il est nécessaire l’éclaircissement. Il est à noter que la modélisation d’une base de données géographique passe par certaines étapes que nous examinerons le long de ce chapitre à savoir (la collecte des données, géoréférencement, la conversion de diverses données et la visualisation de données). I- Les données géographiques La première étape de chaque projet est généralement l'analyse de l'existant et des utilités. Afin de pouvoir effectuer une vraie analyse sur laquelle nous pouvons justifier la suite de nos travaux, il est primordial d'abord d’identifier les sources d'information, et puis les grouper parfaitement. 1- Sources d'informations Un SIG est un système distribué, les données proviennent de sources diverses : • L'interview avec les utilisateurs. • L'étude de documents provenant du système d'information actuel (Rapports, Bons de commandes, Factures …). Pour les projets d'une certaine envergure s'ajoute: • L'interview avec les responsables des services impliqués. Pour les projets qui se basent sur un système déjà partiellement informatisé s'ajoute: • L'étude de l'application informatique existante [23]. 32 Modélisation de la base de données 2- Qualités d’informations La qualité des données constitue une condition intrinsèque d’une exploitation appropriée du S.I.G. dans la structure. Là encore, les exploitants de la B.D.M.U. sont sans doute plus vulnérables car le chargé de mission S.I.G. ne parvient pas généralement à dégager autant de temps que nécessaire à l’administration des données voire passe sous silence cet aspect essentiel qui pourtant, nuira rapidement au travail. Cette qualité des données est décrite par des métadonnées qui renseignent plusieurs critères comme : l’historique du jeu de données, la date, la précision de la position, la précision de la forme, la précision sémantique, la cohérence logique. Or, les informations utilisées dans la cellule S.I.G. présentent une hétérogénéité élevée en termes d’échelles de représentation de système de coordonnées, de précision etc. 3- Collecte d’informations La collecte des données constitue une étape primordiale dans notre étude. C’est une phase qui représente le moteur de la réalisation du S.I.G. Le tableau 2 présente les données cartographiques avec lesquelles nous avons commencé la création de notre base de données géographique. Tableau 2: Les différentes données utilisées Type de données Vue aérienne Echelle Support Date _____________ Numérique 2007 1/2000 Papier 2000 Plan d’aménagement urbain de l’arrondissement de l’Ain Plan global de l’arrondissement de _____________ l’Ain Numérique (Autocad) 2005 3-1- Les données numériques Autocad Le format DXF est un format relatif au logiciel Autocad. Ce format vectoriel est souvent utilisé comme format d’échange entre les S.I.G. ArcMap sait lire directement ce type de format. Nous avons importé ces données pour obtenir des couches vectorielles indépendantes dont leurs tables attributaires improductives comme c’est marqué dans la figure 3. 33 Modélisation de la base de données Figure 4 : Importation des données via Autocad Ceci nous a ramené à affiner notre travail et à nettoyer toutes les tables. L’autre restructuration de données, que nous avons opérée, est la transformation de quelques couches sous la forme ligne en couche polygone. 3-2-Vue aérienne Une vue aérienne de la commune avec une résolution spatiale de 1m comme c’est évoqué dans la figure 4, nous a servi pour localiser et visualiser les grandes infrastructures urbaines. Figure 5: Vue aérienne de la commune de l’Aïn 34 Modélisation de la base de données 4- Critères de choix d’une projection Il y a plusieurs critères à prendre en considération pour faire le choix d’une projection. En effet, il faut savoir : - Où se trouve la zone projetée ? Dans une région polaire ou équatoriale ? - Quelle forme a la zone à projeter ? Est-elle plus large dans le sens Est-Ouest ? - Quelle est la taille de la zone que nous projetons ? Dans le cas des cartes à grandes échelles, tels que des plans de ville, la distorsion peut être négligeable, car la carte ne couvre qu’une petite partie de la surface du globe. Dans le cas contraire, où une petite distance sur la carte correspond à une distance considérable sur la terre, la distorsion peut avoir un impact plus important, plus particulièrement si on utilise la carte pour comparer ou mesurer la forme, la surface ou la distance. Les réponses à ces questions permettent de nous aider à définir le type de projection cartographique et le système de coordonnées projetées que nous adoptons pour représenter nos données. Dans notre projet, le système de coordonnées que nous avons sélectionné est le système Lambert nord tunisien, ayant comme point de référence Carthage. La projection Lambert tunisien appartient à la projection conique conforme de Lambert qui est une projection standard pour représenter des cartes des régions dont l’étendue est-ouest est très importante comparée à leur étendue nord-sud. En plus c’est une projection qui est basée sur deux parallèles de référence qui changent avec la région cartographique. Elle permet de conserver les formes [24]. Figure 6: Présentation de la projection Lambert Nord Tunisien [24] 35 Modélisation de la base de données 5- Géoréferencement Le géoréférencement est un processus visant l’établissement d’une relation entre les entités affichées dans le système d’information géographique et leur position dans le monde réel. Le choix du système de géoréférencement est une étape importante dans notre travail car il garantit éventuellement l’intégration des données d’une façon cohérente dans la base de données. Ce système permet d’établir la relation qui existe entre une couverture et sa localisation sur la surface terrestre définie par des couples de coordonnées X et Y de référence nommés points de calage tics. Pour obtenir une meilleure précision, c'est-à-dire minimiser l’erreur entre le document original ou de référence et le produit numérisé, afin que cette marge d'erreur soit acceptable, nous avons pris en compte un minimum de quatre points de calage. Ces points ont été bien choisis en se basant sur deux critères qui sont : - D’ordre géométrique, pour qu’ils soient bien répartis sur la totalité du document. - Facilement identifiables de façon à éviter toute confusion avec d’autres objets représentés sur la carte. Figure 7: Géoréférencement de la vue aérienne. 36 Modélisation de la base de données II- Mise en œuvre de la base de données géographique Dans le présent paragraphe, nous évoquerons le plan organisationnel pour la conception de notre B.D.G. pour passer à la création de l’information spatiale pour enfin finir par la structuration de la B.D.G. 1- Plan organisationnel pour la conception d’une B.D.G. La figure 7 décrit les étapes parcourues afin de créer notre B.D.G. Figure 8: Plan organisationnel de la B.D.G. 2- Création de l’information spatiale C’est la dématérialisation des documents papiers et leur remplacement par des fichiers informatiques. La numérisation des documents d’urbanisme consiste à mettre en œuvre des moyens et des méthodes de scannerisation et de vectorisation, afin de les obtenir sous forme numérique. ArcGis propose une structure évolutive et une plate-forme S.I.G. complète qui permet d’élaborer un S.I.G. L’application que nous allons utiliser est ArcMap, elle permet d’accéder à des fonctionnalités d’édition et de mise à jour cartographique, et qui constituera notre plate forme pour créer nos couches d’informations spatiales. 37 Modélisation de la base de données Figure 9: Numérisation de la couche « Ilots urbains projetés » En général, la numérisation exige un extrême contrôle pour s’assurer de la fermeture des polygones ce qui minimise les erreurs. Ce contrôle peut être réalisé d’une manière automatique ou manuelle et ceci en appliquant sur les objets ponctuels ou linéaires les commandes topologiques suivantes : - Ajouter ou supprimer un ou plusieurs arcs. - Ajouter, supprimer ou bouger un nœud. - Forcer l’intersection entre deux arcs. - Importer et exporter des entités géographiques entre les différentes couvertures. Fréquemment, les sources des erreurs de numérisation proviennent : - D’un support papier instable, - Des erreurs contenues dans les cartes qui sont transmises lors de la numérisation, - Des polygones non-fermés ou mal –fermés. Aussi, les opérations de numérisation sur écran ont adhéré un grand nombre d’objets spatiaux à la Geodatabase. Toutes les modifications ou mises à jour des entités ont lieu lors d’une 38 Modélisation de la base de données session de mise à jour. Les modifications accomplis sont instantanément visibles sur la carte mais ne sont pas enregistrés dans la base de données tant que l’utilisateur n’a pas choisi de le faire. - Dans un autre volet, nous avons pu compléter notre base de données tout en important des données vectorielles sous forme D.A.O. et ceci en utilisant l’outil « ExportData ». Les opérations d’importations des couches vectorielles ont permis d’introduire un grand nombre d’objets spatiaux à la Geodatabase notamment celles du « réseau électrique ». Figure 10: Importation des données Autocad Vue la complexité des données lors de l’échange, nous avons fait recours à l’outil « Delete Field », comme nous avons mentionné auparavant, et ceci afin d’éliminer les données qui sont inutiles. Plus loin, cela nous permet d’avoir des tables attributaires plus ou moins nettoyées pour les remplir avec les données alphanumériques nécessaires dans un deuxième temps. 39 Modélisation de la base de données Figure 11: Nettoyage des tables attributaires après importation. 3- Structuration de la B.D.G. Dans ce paragraphe, nous allons détailler la structure de notre B.D.G. 4.1. Définition En général, la base de données est un ensemble structuré et organisé permettant le stockage de grandes quantités d'informations afin d'en faciliter l'exploitation (ajout, mise à jour, recherche de données). Une base de données se traduit physiquement par un ensemble de fichiers sur disque. Parlons maintenant de la Geodatabase sous ArcGis qui se compose de trois types différents sachant : • La GeoDatabase Fichier : stocke les ensembles de données dans un dossier Windows. Chaque ensemble de données peut « peser » jusqu’à 1To. Cette base de données peut être cryptée et sécurisée. C’est la GeoDatabase la plus souple d’emploi. • La GeoDatabase personnelle : stocke les données dans une base de données Access (MDB). La taille maximale de cette base de données est de 250 à 500 Mo et elle ne peut être utilisée que dans l’environnement Microsoft Windows. • La GeoDatabase ARCSDE stocke les données dans des bases de données externes et beaucoup plus lourdes à gérer mais aussi plus performantes comme Oracle, DB2, SQL Server, etc. [25]. 40 Modélisation de la base de données A partir des fichiers shapes que nous avons déjà importés d’Autocad, nous avons pu construire notre base de données (figure 11) dépourvue de données alphanumériques en suivant sous ArcCatalog les étapes suivantes : - Clic droit sur le ou les shape(s), - Exporter > Géodatabase (unique ou multiple). Figure 12 : Création de la base de données géographique 4.2. Organisation de la B.D.G sous ArcCatalog L’application ArcCatalog favorise la structuration et la gestion de toutes les données S.I.G. Elle comprend des outils de navigation des informations géographiques, d’enregistrement et de présentation des métadonnées. ArcCatalog propose aussi des outils de visualisation rapide ainsi que d’autres outils de définition de la structure des couches de données géographiques. Tout ceci est illustré dans la figure 12. 41 Modélisation de la base de données Figure 13: Visualisation et modification des métadonnées Avant de décider de l’utilisation d’une source de données dans une carte, des informations complémentaires sont souvent nécessaires. La boîte de dialogue de la figure 12 pourrait afficher le système de coordonnées et le type de données de chaque attribut. Cependant, pour obtenir le motif de la création des données, l’échelle adaptée à l’utilisation des données ou encore le rapport précis des données, nous devrons examiner la rubrique des métadonnées correspondantes. Le catalogue renseigne sur autant d’informations que possible à l’aide des propriétés des données. En cas de modification des données (ajout d’un nouvel attribut), l’application effectue une mise à jour automatique avec insertion des nouvelles informations à la prochaine consultation des métadonnées. Après avoir spécifié les principales fonctionnalités d’ArcCatalog, nous avons défini notre B.D.G. sous la forme symbolisée dans le tableau 3. 42 Modélisation de la base de données Tableau 3: Les principales composantes de la B.D.G. Nom du fichier Equipement et infrastructure Nom du Nom des sous-fihier couches Adminis- Administration tration _pt Cimetiere Cimetiere Voirie Voirie Adminis- Adminis- tration tration Huilerie Huilerie Eclairage Eclairage_ Public public Assainissement Réseaux urbains Eau potable Réseau STEG Arbre Oued Espaces Plan d’aménagement urbain Pente Carte topographique verts Polygone Arc Point regard Reseau_d_eau_ potable Reseau_electrique pylone Arbre_d_aligne -ment Ecoulement Espace_vert Ilots urbains Ilots_urbains Pente Slope que Raster dassainisement route topographi- Vecteur Entité Reseau- route Cartes Mode Topo_natural_ cote9 43 Modélisation de la base de données Nom du fichier Nom du sous- Nom des fihier couches Ilot urbain Ilot_urbain Cote Cote_pt Limite Cadastre communale Mode Vecteur Raster Entité Polygone Arc Point limite Construction construction_ en cours en_cours construction construction Dans ce chapitre, nous avons mis l’accent sur les étapes nécessaires pour la conception de notre B.D.G. En effet, la création de cette B.D.G. n’est pas toujours suffisante pour la gestion urbaine d’une telle commune. Par voie de conséquence, l’intégration des données alphanumériques pourrait éventuellement nous aider à une meilleure gestion de l’application métier et à atteindre nos objectifs que nous avons fixés dès le premier chapitre. Le chapitre suivant fera l’objet de la création d’une base de données alphanumérique. 44 Modélisation de la base de données CHAIPTRE2 : Modélisation et conception de la base de données Alphanumérique I- Création du dictionnaire brut Les principales données utilisées pour la Gestion de la commune d’El Aïn ont été organisées selon plusieurs entités. A partir des objectifs assignés à l’étude et pour bien comprendre les différentes phases de conception de la base de données, nous avons créé un dictionnaire brut de données sous forme de tableaux qui représentant des entités. 1- Entité administration La gestion des localisations des administrations inclut dans notre zone d’étude fait une exigence de l’existence d’une entité là où on collecte toutes les données nécessaires des administrations. Le tableau 4 présente tous les paramètres de cette entité. Tableau 4: Entité administration Code_champ Désignation Area Contour Type Type Texte Réel Réel Texte Description Nom de l’administration Surface de chaque administration en m² Périmètre de chaque administration en m Culturelle, religieux, sociale ou administratif 2- Arbre d’alignement Cette entité (tableau 5) regroupe les informations qui caractérisent les réseaux des arbres d’alignement. Tableau 5: Entité arbre d’alignement Code_champ Num_rz Long_rz Type Entier Réel Description Numéro du réseau d’arbre d’alignement Longueur de chaque réseau 3- Cimetière Cette entité (tableau 6) permet de décrire les caractéristiques des cimetières existant dans notre zone d’étude. Tableau 6: Entité cimetière Code_champ Code anneedecreation Type Entier Entier Description Numéro de cimetière L’année de création du cimetière 45 Modélisation de la base de données 4- Construction L’entité construction fait l’objet du seul paramètre décrivant les constructions existantes dans la commune d’El Aïn. Tableau 7: Entité construction Code_champ Numero_mun Type Entier Description Numéro affecté par la municipalité pour le permis de construire à cette construction 5- Construction en cours L’entité construction en cours (tableau 8) renferme les paramètres qui caractérisent les constructions en cours. Tableau 8 : Entité construction en cours Code_champ Type Bord Numin Réel Entier Superficie Réel Description Périphérique de la construction Numéro affecté par la municipalité pour le permis de construire à cette construction Surface de la construction en m² 6- Eclairage public L’entité éclairage public concerne toutes les informations sur le réseau d’éclairage public. Le tableau 9 illustre ces informations. Tableau 9 : Entité éclairage public Code_champ Type Num_re Dimension Type texte Entier Réel Description Candélabre à simple cross ou candélabre à double cross Numéro du réseau d’éclairage public Longueur du réseau 7- Ecoulement Cette entité est consacrée aux paramètres de l’oued qui borde notre zone d’étude. Nous spécifions cette entité sur le tableau 10. Tableau 10 : Entité écoulement Code_champ Nom_oued Mesure Type Texte Réel Description Nom de l’oued Longueur en mètre linéaire de l’oued 8- Espace vert PAU Dans le tableau 11 figure les données concernant les espaces verts projetés dans le plan d’aménagement urbain. 46 Modélisation de la base de données Tableau 11 : Entité espace vert PAU Code_champ Zone Périphérie Shape area Type Entier Réel Réel Description Numéro de la zone verte Périmètre de la zone verte Superficie de l’espace vert en m² 9- Huilerie Cette entité (tableau 12) décrit les informations qui intéressent les huileries existantes dans notre commune. Tableau 12 : Entité huilerie Code_champ Objectid Aire 10- Type Entier Réel Description Numéro de l’huilerie Superficie de l’huilerie en m² Ilot urbain PAU Cette entité intéresse le seul paramètre décrivant les ilots urbains projetés dan le plan d’aménagement urbain. Tableau 13 : Entité ilot urbain PAU Code_champ Num 11- Type Entier Description Numéro d’ilot urbain projeté Pylône Cette entité (tableau 14) renferme les paramètres qui caractérisent les pylônes. Tableau 14 : Entité pylône Code_champ Shape Num_pylone 12- Type Texte Entier Description Type de données : point, ligne ou polygone Numéro du pylône Regards L’entité regards intéresse le seul paramètre décrivant les regards localisés dans le réseau d’assainissement des eaux usées. Tableau 15 : Entité Regards Code_champ Numero_re 13- Type Entier Description Numéro du regard Réseau d’assainissement Dans le tableau 16 figurent les données concernant le réseau d’assainissement des eaux usées dans la zone d’étude. 47 Modélisation de la base de données Tableau 16: Entité réseau d’assainissement Code_champ Num_reseau Distance Diamètre 14- Type Entier Réel Entier Description Numéro du réseau d’assainissement Longueur du canal en mètre linéaire Diamètre du canal en mm Réseau d’eau potable Les paramètres du réseau d’eau potable sont regroupés dans le tableau 17 qui représente l’entité eau potable. Tableau 17: Entité réseau d’eau potable Code_champ Fid Etendue Intdiamet 15- Type Entier Réel Entier Description Numéro du réseau d’eau potable Longueur du canal en mètre linéaire Diamètre du canal en mm Réseau électrique Cette entité représentée sur le tableau 18 renferme les paramètres qui caractérisent le réseau électrique. Tableau 18: Entité réseau électrique Code_champ Tension Num_res 16- Type Texte Entier Description Type de tension : moyenne ou basse tension Numéro du réseau d’électricité Rue Nous avons envisagé une entité rue dont les détails sont données au tableau 19. Elle englobe les informations qui caractérisent le réseau routier. Tableau 19: Entité rue Code_champ Appellation Type Etat Type Texte Texte Texte Description L’appellation de chaque rue Rue ou bien avenue Etat du réseau routier II- Principales étapes de la modélisation conceptuelle 1- Modèle conceptuel de données Notre modèle conceptuel est une représentation (graphique ou/et textuelle) de la commune que l’on veut décrire selon une problématique posée dès le début. La modélisation conceptuelle des thèmes est indépendante des contraintes technologiques. Dans cette phase, nous avons défini les objets du monde réel comme des entités possédant deux types 48 Modélisation de la base de données d’attributs : les attributs graphiques qui décrivent la géométrie de l’objet, et éventuellement les attributs alphanumériques qui donnent une description de la sémantique de l’objet. Le M.C.D. montre la complexité des relations existant dans notre système. Cette complexité est due à la diversité des objets à intégrer, qui entraine éventuellement une diversité des entités physiques dont chacune possède des attributs différents. Il constitue un référentiel informationnel de l’organisation assimilable à un dictionnaire brute de données. Ainsi, le M.C.D. représente la structure logique globale de notre B.D.M.U., indépendamment du logiciel ou de la structure de stockage des données. Il contient toujours des données qui ne sont pas encore mises en œuvre dans la base de données physique. La proposition d’une structure doit correspondre aux besoins de la réalité, autrement dit aux besoins des futurs utilisateurs du système. Il s’agit donc dans notre cas de proposer une structure d’accueil des données sur toutes les composantes de la commune d’El Aïn. Par ailleurs, le présent M.C.D. a été réalisé avec le logiciel PowerAMC comme il est montré dans la figure 13. Figure 14: Interface du Logiciel PowerAMC 1-1- Intégration des entités sous PowerAMC PowerAMC permet de traiter fidèlement les données avec la conservation de la même organisation que celle du dictionnaire brut. Les entités gardent les propriétés définitives auparavant avec leurs noms, codes et types. La figure 14 présente un exemple de boîtes économiques définies dans le dictionnaire brut de données. 49 Modélisation de la base de données Figure 15: Propriétés de l’entité caractéristiques de l’entité « rue ». La figue 15 est un exemple d’entité créée sous PowerAMC. Nom de l’entité Clé primaire Propriétés de l’entité (attributs) Figure 16: Représentation de l’entité « administration » sous PowerAMC 1-2- Création des relations Les relations sont des associations fonctionnelles entre deux entités quantifiées par des cardinalités. 1-3- Affectation de la cardinalité La cardinalité mentionne le nombre précis d’occurrences de part et d’autres d’une relation. Nous distinguons la cardinalité minimale et la cardinalité maximale. Lorsqu’elle est définie (le nombre maximum dépend du contenu de la base de données), nous la distinguons par la lettre N. Les cardinalités sont placées de part et d’autre de la relation, près de la boîte réservée à l’entité. 50 Modélisation de la base de données La figure 16 montre les différentes composantes d’un schéma du M.C.D. représenté sous PowerAMC. Les entités Cardinalité (0,1) Association Cardinalité (1, n) Figure 17: Schéma des différentes composantes d’un M .C.D. sous PowerAMC. En analysant l’exemple de ce schéma entre l’entité « rue » et l’entité « éclairage public », nous déduisons qu’une rue au minimum peut ne pas contenir de l’éclairage public et au maximum peut contenir un seul réseau d’éclairage public. De même, nous remarquons qu’un réseau d’éclairage public peut être contenu au minimum dans une seule rue et au maximum dans n rues. Pour finir l’analyse du M.C.D., nous illustrons le modèle conceptuel de données dans la figure17. 51 Modélisation de la base de données Figure 18: Schéma du Modèle Conceptuel de Données M.C.D. 52 Modélisation de la base de données 2- Modèle Logique de données La phase modélisation logique consiste à réaliser une représentation des données suivant le modèle de données S.G.B.D. qui n’est autre que le noyau du S.I.G. Le modèle logique adopté est celui du modèle relationnel. Il s’agit d’un modèle intermédiaire entre le M.C.D. et le M.P.D. qui est écrit avec un formalisme propre à un S.G.B.D. relationnel. La modélisation logique contribue à la production d’un diagramme structurel à partir du schéma conceptuel. Le M.L.D. ajoute au M.C.D. la notion d’organisation. Ainsi, le passage du M.C.D. au M.L.D. se fait selon un schéma de conversion en fonction des cardinalités des relations et selon les deux règles suivantes : - Si les cardinalités sont supérieures à 1 de part et d’autre de la relation, l’association devient une table lors de la conversion. - Si les cardinalités sont inférieures à 1 de part et d’autre de la relation, l’association sera supprimée lors de la conversion. 3- Modèle physique de données La partie niveau physique correspond à la définition des structures physiques des données d’accès. Le modèle physique exprime la structure logique de la base de données et constitue un passage de la description conceptuelle à l’implantation de la base de données. Ainsi, le modèle physique de données illustré dans la figure 18 a été généré automatiquement par PowerAMC à partir du M.C.D. tout en apportant les corrections et des améliorations nécessaires. 53 Modélisation de la base de données Figure 19: Schéma du modèle Physique de Données M.P.D. 54 Modélisation de la base de données III- Création de la BD sous Microsoft Access Access est un système de Gestion de Base de Données Relationnel qui permet d’enregistrer, de gérer des systèmes d’informatiques dans l’environnement graphique de Windows. La figure 19 présente l’interface de Microsoft Access (version 2007) utilisé dans ce travail. Figure 20: Interface de Microsoft Access Après l’élaboration du modèle conceptuel et physique, la création de la base de données sous format Access est la phase finale dans la conception d’une base de données. Cette tâche peut être réalisée automatiquement avec PowerAMC par l’intermédiaire du S.G.B.D. à l’aide d’une commande appelé ODBC. 1- Saisie des données Access stocke les informations dans des tables. C'est dans celles-ci que l'on effectue la saisie des données. En général, une table est un groupe d'informations sur un domaine précis. Par exemple tout ce qui concerne les rues peut être enregistré dans une table comme l’illustre la figure20, et tout ce qui concerne les écoulements dans une autre. 55 Modélisation de la base de données Figure 21: Les différents paramètres de la table " rue" Nous définissons ainsi que le rôle des tables est de stocker l'information. Tout ce que nous désirons saisir et conserver dans la base de données sera enregistré dans une table. 2- Les relations Il existe plusieurs raisons pour former des relations entre tables avant de créer de nouveaux objets de base de données, tels que des formulaires, des requêtes et des états. Les relations entre tables renseignent les composants de formulaires et d'états. Lorsque nous concevons un formulaire ou un état, Access exploite les informations des relations entre tables que nous avons déjà définies pour nous proposer divers choix pertinents. Les relations entre tables nous autorisent d'appliquer l'intégrité référentielle pour éliminer les enregistrements orphelins dans notre base de données (c’est un enregistrement qui fait référence à un autre enregistrement qui n'existe pas). La figure 21 montre les différentes relations dans notre base de données. 56 Modélisation de la base de données Figure 22: Les différentes relations entre les tables 3- Les formulaires Après avoir saisi toutes les données nécessaires dans notre base de données, il est nécessaire de définir les utilités d’un formulaire. Les formulaires servent à mieux présenter l'information qui se retrouve dans les différentes tables. Il est aussi plus pratique d'introduire l'information dans un formulaire que directement dans une table ou une requête. Aussi, il est possible d'afficher seulement les champs qui sont nécessaires à l'écran. Ceci permet à l'utilisateur du formulaire de voir le contenu comme c’est mentionné dans la figure 22. Figure 23 : Formulaire de la table "cimetière" 57 Modélisation de la base de données 4- Connexion de la base de données Microsoft Access dans ArcGIS La connexion de la bade de données MS Access vers ArcMap se fait via une connexion OLE DB. En termes de définition, OLE DB est un module de partage de données entre des applications, nous autorisant de communiquer la base de données Access dans ArcMap. Pour maintenir l'intégrité des données, nous devons changer l’extension *.accdb vers l’extension *.mdb dans access. Et toutes les bases de données Microsoft Access (.mdb) seront affichées et accessibles à l’aide d'ArcCatalog. Figure 24: Connexion OLE DB Conclusion Dans cette partie, nous avons pu modéliser notre base de données. Cette modélisation était faite en deux parties. La modélisation de la B.D.G. dans un premier temps et la modélisation de la B.D.A. dans un deuxième temps. Une conception d’une B.D.M.U. n’est pas utile que s’il ya des utilisateurs bien formés dans ce domaine et qui savent bien comment gérer le territoire à l’aide de l’outil S.I.G. Cette gestion s’intègre dans l’analyse et l’interprétation des différents composants du S.I.G. et ceci est l’objectif de la dernière partie de notre projet. 58 Analyses et interprétations PARTIE 3 : ANALYSES ET INTERPRETATIONS 59 Analyses et interprétations Introduction Le S.I.G n’est pas totalement un outil de cartographie, mais que celle-ci en est une des parties les plus visibles. Les S.I.G. sont conçus pour répondre rapidement à des requêtes, pour lesquelles l’association de sources différentes d’information est obligatoire. Ces outils permettent de penser spatialement à des questions relatives aux services fournis par les collectivités. Par ailleurs, le S.I.G. permet couramment de produire des cartes de synthèse concordant certains phénomènes et agrégeant divers niveaux ou couches thématiques extraits de celui-ci. Ces données peuvent être traitées en temps réel et modélisées selon les angles d'attaque d'une question posée. La dimension S.I.G. est donc par nature transversale dans les collectivités même si elle est à l’origine fortement liée aux services d’infrastructures. Dans ce chapitre, nous abordons une analyse et encore une interprétation des applications fournies par notre B.D.M.U. I- Fonctionnalités avancées du S.I.G. Le S.I.G. présente d’innombrables fonctionnalités. L’une de ces fonctionnalités avancées dans ArcMap est la requête ou encore des interrogations. Dans ce qui suit nous traitons les différents types de requêtes et nous étudions les différentes possibilités d’informations issues de ces interrogations. 1. Requête spatiale La possibilité d’exécuter des requêtes répondant à des critères portant sur la position des objets et leurs relations spatiales avec d’autres objets existe sur l’application ArcMap. Le logiciel permet de choisir une ou plusieurs couches à sélectionner « un opérateur spatial » et une couche de référence. La plus simple des requêtes est la sélection qui est l’opération de base pour l’analyse des données. Nous pouvons sélectionner des données : - Dans la table attributaire de la couche, en cliquant sur le ou les enregistrements concernés. Les entités correspondantes sont alors sélectionnées sur la carte. La figure 24 présente la dite action. 60 Analyses et interprétations Figure 25: Entité sélectionnée à partir de la table attributaire - Des menus permettant d’identifier toutes les entités, d’inverser la sélection ou de tout désélectionner sur une couche. Il est également possible de tout désélectionner sur toutes les couches en même temps. - Avec les outils d’édition, il est possible de sélectionner les entités intersectant une ligne ou une surface dessinées avec les outils de création. L’opération exécutée dans la figure 25 permet de croiser les entités d’une couche « cimetière » avec les polygones de la couche « ilot urbain » de façon à ce que la couche en sortie possède les attributs des entités des deux couches en entrée. C’est généralement le point de départ d’analyses par requêtes, calculs d’attributs… 61 Analyses et interprétations Figure 26: Extraction des cimetières à l'intérieur des ilots urbains On peut distinguer les 3 types de croisements suivants : Intersection La couche contient uniquement les entités incluses dans l’espace commun des polygones de recouvrement. Union Cette fonction permet de superposer deux couches de polygones. La couche résultante contient tous les polygones des couches en entrée, qu’ils se chevauchent ou non. On peut ainsi créer une nouvelle couche associant les entités et les attributs de deux couches de polygones. Identité Cette fonction fonctionne de façon semblable à l’intersection. Dans ce cas, toutes les entités de la couverture en entrée sont conservées. 1- Requête attributaire Le module de requête selon les attributs permet de sélectionner des entités répondant à certains critères, en formulant une requête de type S.Q.L. A titre d’exemple, nous avons 62 Analyses et interprétations identifié les tronçons de réseau d’eau potable dont les diamètres sont égaux à 80mm. Le résultat apparaît en couleur bleu turquoise comme le montre la figure 26. Figure 27: Sélection des tronçons du réseau ayant un diamètre 80mm Cette méthode de requête est en fait une sorte de sélection des objets spatiaux en fonction de leurs attributs. En effet, il est parfaitement utile de bénéficier des résultats de ces requêtes dans un objectif de visualisation spatiale sous forme de cartes d’aide à la décision. Les deux cartes illustrées dans les figures 27 et 28 respectivement sont donc des résultats de requêtes attributaires qui nous ont servi de bien visualiser les rues d’une part et les avenues d’autre part. 63 Analyses et interprétations Figure 28 : Carte représentant les voiries de type avenue 64 Analyses et interprétations Figure 29: Carte représentant les voiries de type "rue" 65 Analyses et interprétations II- Caractéristiques de l’espace urbain de la zone d’étude Dans le présent paragraphe, nous effectuons une analyse de l’espace urbain de notre zone d’étude tout en étudiant toutes les composantes de l’espace relative à cette zone. 1-1- Caractéristiques physiques et spatiales Notre commune est une mosaïque qui présente différentes activités que se soit de point de vue densité d’habitation ou bien d’activité au sein des ilots urbains. Nous avons pu produire la carte présentée dans l’annexe 1. A partir de cette carte, nous avons tiré les statistiques suivantes: Tableau 20 : Superficie des différentes zones Zone Fortement habitée Surface(km²) 5,9 Très fortement habitée 1,89 Peu habitée 2,84 Administrative Industrielle 0,11 0,49 Arbres fruités 1,89 L’analyse de ces zones montre que celles très fortement habitées bordent les grands avenus. Par ailleurs les zones fortement habitées se localisent derrière les zones citées précédemment. Nous remarquons aussi que les zones peu habitées sont localisées près de l’oued existant dans notre commune. En ce qui concerne la zone industrielle, elle se situe à l’extrême sud de notre commune alors que les zones où se trouvent les administrations sont localisées plus au moins au centre de la commune c'est-à-dire là où il y a une forte densité de population relativement à la plupart des ilots dans la commune. Pour terminer les caractéristiques physiques et spatiales, nous pourrons dire que les zones d’arbres fruités sont situées dans les extrémités nord de la commune ce qui traduit à long terme l’extension urbaine dans notre commune. 1-2- Caractéristiques socio-économiques Dans ce paragraphe, nous mettons en brillance les caractéristiques socio-économiques de la zone d’étude. Commençant par les caractères économiques. Comme c’est connu nationalement la ville de Sfax est célèbre par la production d’huile d’olive. En analysant la carte illustrée dans l’annexe 2, nous déduisons que nous avons 9 huileries distribuées de part et d’autre dans la zone et qui ont une superficie totale de 0,01 Km² ce qui prouve l’activité héritée des travaux des olives. Aussi, la zone industrielle qui s’étend sur une surface de 0,49 Km² comprend différents type d’activités à savoir la menuiserie, la mécanique, la confection …. 66 Analyses et interprétations De plus des caractères économiques, nous ajoutons les caractères sociales. Nous nous ne sommes pas trop concentrés à l’étude de ce volet vue qu’il n’y a pas assez de données disponibles comme les types de vocation des différents lots (type d’industrie type d’habitat collectif ou individuel) et la conformité des demandes d’autorisations de bâtir avec la réglementation en vigueur. 1-3- Caractéristiques topographiques A partir des points cotés que nous avons eu de la part des données autocad, nous avons rastérisé la carte topographique illustrée dans l’annexe 3. Cette carte nous indique que notre zone d’étude a une forme plate avec un minimum de côte de 17.86m alors qu’un maximum de 48.57m. A partir de cette carte, nous avons construit la carte des pentes qui se matérialise dans l’annexe 4. Cette carte aide à la prise de décision pour la mise en place de différents projets en se basant sur de la modélisation spatiale de l’espace. Nous déduisons aussi que l’écoulement qui borde la commune se trouve dans des zones de fortes pentes. Cela est traduit par deux raisons : la zone de l’autre extrémité de l’oued a une pente plus forte que notre zone d’étude ou il s’agit de l’algorithme de calcul de pente puisque nous ne possédons pas d’information sur l’autre extrémité. 1-4- Caractéristiques projetées de la zone d’étude Le plan d’aménagement urbain relatif à notre zone d’étude a été complètement numérisé. Il constitue, en fait, un instrument de base de planification du territoire qui énonce les objectifs généraux du développement de la commune. De même, il formule les orientations d’aménagement afférentes. De plus, il détermine l’organisation physique du territoire en le définissant selon un ordre rationnel. Enfin ce plan d’aménagement gère les interventions physico-spatiales permettant d’orienter l’évolution de l’occupation du sol. La numérisation du plan d’aménagement urbain présenté dans l’annexe 5 a fourni les informations suivantes : - Les routes projetées seront d’une valeur de 128,61 en Kilomètre linéaire. - Deux espaces verts d’une superficie totale de 0,04 K m² seront mis en place dans l’avenir. III- Les usages des SIG dans les collectivités L’analyse d’un territoire est un besoin prépondérant au sein de la commune, causant surtout des élus ou des directions générales. Ces applications du S.I.G. intéressent de très nombreux domaines : permis de construire, occupation du sol, commerces, habitat… Ces aspects sont 67 Analyses et interprétations souvent assez pénibles à traiter car ils demandent un S.I.G. mature et évolué, ainsi qu’une forte culture géomatique au sein des organisations. 1- Urbanisme et habitat Ce paragraphe concerne l’ensemble de la collectivité et permet de formuler des requêtes, le plus souvent en temps réel, sur l’ensemble des informations relatives à la gestion du cadastre. Le SIG permet de visualiser l’ensemble des informations concernant le parcellaire : références ou numéro municipal, adresse, propriétaire, etc. La gestion dématérialisée du cadastre est l’application la plus traditionnellement liée aux S.I.G., qui a porté les premières concentrations des collectivités dans des démarches de dématérialisation des données. La gestion dématérialisée de la commune de l’Ain montre que ce secteur est caractérisé par la présence de zones fortement habitées, de zones industrielles, zones très fortement habitées, zones peu habitées et zones administratives. Le diagramme de la figure 29 montre la répartition (en %) de l’occupation du sol selon la superficie. Figure 30: Pourcentage de l'occupation de sol selon la superficie. En ce qui concerne les différents types de zones habités et comme le décrit l’annexe 6 nous avons deux types de construction. Plus loin, le tableau 21 montre les superficies totales de chaque type de construction ainsi que leurs pourcentages en fonction de la surface totale des ilots urbains (13,21Km²). 68 Analyses et interprétations Tableau 21: Réparation des différents types de construction en fonction de leurs superficies Constructions existantes Constructions en cours Superficie (Km²) 1,65 0,01 Pourcentage 13% 0.09% Nous pourrons déduire que le reste des superficies sont des jardins de maisons, des parcs municipaux, des pistes entre les constructions, des espaces verts… 2- Gestion des équipements et ses infrastructures Cela concerne notamment la gestion des équipements municipaux sur un spectre très large. Il contient tout à la fois les cimetières, les établissements scolaires, les salles municipales. La figure 31 présente la carte regroupant les différents établissements cités ci-dessus. Les applications complémentaires autorisent d’opérer des requêtes sur les niveaux d’occupations et les disponibilités. Voire plus loin et en complétant notre B.D.M.U. par les informations nécessaires, l’usager peut ainsi accéder à des ressources pour visualiser les places disponibles, effectuer des demandes d’entrée, accéder aux informations relatives aux équipements tels que les jours, les horaires d’ouverture et de fermeture et les événements liés à un équipement. Au niveau des infrastructures, les S.I.G. permettent de gérer les canaux et réseaux pour l’eau et l’électricité. Les outils visualisent les infrastructures disponibles sur le territoire et gèrent tout l’environnement logistique. Passant maintenant à une analyse statistique et à partir de la figure 31, nous pourrons déduire la répartition des différents types d’administration en fonction de leur nombre. Cette répartition est illustrée dans la figure 30. Figure 31: Répartition des administrations en fonction de leur type. 69 Analyses et interprétations Figure 32: Carte représentant les différents équipements et infrastructures. 70 Analyses et interprétations 3- Inventaire de patrimoine Les communes ont en possession un patrimoine colossal : réseaux enterrés, éclairage public, arbres d’alignement, espaces verts, … En général, le S.I.G. en constitue un outil d’inventaire. La taille du patrimoine des collectivités est considérable : des centaines voire même des milliers de kilomètres de canalisations et de voirie, des milliers d’arbres d’alignement. Dans ce contexte, le S.I.G. produit des solutions techniques et organisationnelles très opérantes. Dans ce qui suit, nous menons une analyse pour les différents réseaux urbains de notre commune. 3-1- Eclairage public L’examen de la répartition spatiale du réseau d’éclairage public mentionnée dans l’annexe 7 au niveau de la commune El Aïn nous permet de constater que : - La longueur totale du réseau est de l’ordre de 39,600 Km et que le nombre total de régulateurs est de 24 de différentes puissances (10kva, 7.5kva, 15 kva….). - Le réseau renferme 225 Lampes de type HPL125, 274 lampes de type SOD150 et 115 lampes de type SOD250. 3-2- Réseau d’assainissement La carte de l’annexe 8 montre la répartition dans l’espace du réseau d’assainissement de l’ensemble de la zone d’étude. Les détails de ce réseau sont présentés dans le tableau 22. Tableau 22: Caractéristiques du réseau d'assainissement de la zone d'étude Diamètre (mm) Commune d’El Ain Nombre de conduite Nombre Nombre Longueur Longueur de de station (Km) % regards de pompage 250 591 39,713 96.5 315 13 1,31 3.2 400 3 0,151 0.4 356 0 La figure 32 montre la répartition (en %) des longueurs totales des conduites en fonction de leurs diamètres. 71 Analyses et interprétations Figure 33: Répartition du réseau d'assainissement en fonction du diamètre des conduites 3-3- Réseau d’eau potable L’examen de la répartition spatiale du réseau de distribution de l’eau potable illustré dans l’annexe 9 permet de constater que : - Le réseau est formé de conduites ayant différents diamètres, avec canalisations principales de Φ300mm ,315mm, de canalisations secondaires de Φ250mm, 200mm, 160mm, 150mm et 100mm et des canalisations tertiaires de Φ80mm et 90mm. - Les calculs effectués par ArcGis montrent que la longueur totale du réseau de l’eau potable de la zone d’étude est environ 88,36 Km et que le nombre total des conduites est de 400. Le tableau 23 montre les caractéristiques des tronçons du réseau d’eau potable de la commune de l’Ain. Tableau 23: Caractéristiques du réseau d'eau potable de la zone d'étude Nombre de Longueur conduite (Km) 315 14 4,61 5,2 300 19 2,83 3,2 Total 33 7,43 8,4 Diamètre (mm) Réseau primaire Longueur % 72 Analyses et interprétations Nombre de Longueur conduite (Km) 250 11 2,11 2,4 200 45 6,83 7,7 160 13 2,28 2,6 150 88 10,62 12 100 90 14,2 16,1 Total 247 33,83 38,3 90 1 0,09 0,1 80 119 13,18 14,9 Total 120 47,1 53,3 Total de la zone d’étude 400 88,36 100 Diamètre (mm) Réseau secondaire Réseau tertiaire Longueur % Par ailleurs, la figure 33 présente la répartition (en %) du nombre total des conduites par type de réseau. Figure 34: Répartition de la longueur totale des conduites par type de réseau d'eau potable 3-4- Réseau d’électricité A partir de l’analyse du réseau d’électricité présenté dans l’annexe 10, nous déduisons que la longueur totale du réseau est de 31,74Km répartie sur deux types : - Basse tension de longueur de 3,17 Km. - Moyenne tension de longueur de 28,57Km. Le nombre de pylônes existants dans le réseau d’électricité est de l’ordre de 528. 73 Analyses et interprétations 3-5- Réseau d’arbre d’alignement Nous n’avons que la longueur totale de ce réseau par rapport aux autres données attributaires relatives aux arbres comme le type d’arbre, l’âge, date de taille, etc. Le réseau d’arbre d’alignement est illustré dans la carte de l’annexe 11. 3-6- Voirie Dans la commune de l’Ain, nous avons deux types de voirie qui sont les rues et les avenues. Ces deux types de voiries sont présentés dans l’annexe 12. Le tableau 24 décrit les caractéristiques de chaque type de voiries. Nombre Longueur (Km) Longueur (%) Avenue 8 19,14 43 Rue 62 25,48 57 Totalité du réseau de voirie 70 44,62 100 Conclusion L’enjeu du S.I.G. est de pouvoir gérer la totalité de l’environnement métier attaché à la gestion et à la planification des différents espaces : zones habitables et environnement. Dans le présent chapitre, nous avons pu mettre en valeur d’innombrables informations et interprétations pour cette gestion et cette planification. 74 Conclusion et perspectives CONCLUSION ET PERSPECTIVES 75 Conclusion et perspectives sCe travail a permis le développement d’une méthodologie de conception de bases de données pour la création d’un noyau S.I.G. Cette méthodologie est basée sur une modélisation par la méthode Merise en utilisant le formalisme Entité/Association. Nous avons pu développer également un ensemble de méthodes à caractère opérationnel visant à faciliter l’organisation cohérente et la mise en relation des données et des informations multi-thèmes de nature et de sources diverses. En effet, le principal objectif de notre travail était de concevoir puis d’implémenter les caractéristiques architecturales et fonctionnelles d’un Système d’Information Géographique pour la gestion des infrastructures urbaines. De même, ce travail comporte à notre avis deux apports majeurs : le premier révèle de la modélisation spatiale et le deuxième de la valorisation des données par leur gestion et diffusion interactive. De toutes les façons, il est encore trop tôt pour juger si la mise en place du S.I.G. pour la gestion des infrastructures urbaines a atteint son objectif majeur qui est l’aide à la décision dans l’institution. L’outil n’est pas pour l’heure finalisé et est appelé à évoluer dans le futur, mais s’enrichit constamment et est réellement pris en compte localement. La composante humaine du système d’information reste maîtresse et les mentalités doivent progressivement évoluer, pour d’une part utiliser l’outil au mieux en gardant à l’esprit les biais qu’il intègre, d’autre part le prendre réellement en considération à l’heure des choix et de la prise. En définitive, le travail présenté dans ce rapport initie une démarche. Il apporte une vue d’ensemble sur la problématique traitée, situe une contribution et démontre la faisabilité de cette approche. Plusieurs aspects de ce travail demandent à être suivis. Par ailleurs, nous envisageons de nombreuses pistes pour compléter et étendre cette contribution telles que : - Compléter et réactualiser les données concernant les réseaux de distribution de l’eau potable et d’assainissement. - Créer un B.D. pour les autres réseaux urbains comme la télécommunication, l’eau pluviale. - Enrichir les informations préexistantes et élaborer d’autres informations plus spécifiques sur les caractéristiques des constructions (numéro de permis de bâtir, propriétaire…..). - Etendre ce prototype S.I.G., relatif à la commune d’El Aïn sur toute la ville de Sfax. Ceci ne pourra se faire qu’au sein d’un véritable S.I.G. municipal pour l’ensemble du Grand Sfax. 76 Conclusion et perspectives Toutefois, les avantages apportés par l'intégration de ce S.I.G. sont fréquents et difficiles à évaluer puisqu’ils ne sont pas quantifiables et dépendent étroitement des domaines d'applications. Il est comme même important de préciser que la rentabilité d'un SIG peut prendre quelques années pour se révéler. 77 Bibliographie Bibliographie [1] http://www.ensg.eu/Les-metiers-de-la-geomatique#nh1, Site Web de l’école des Sciences Géographiques .Adresse : 6 et 8 Avenue Blaise Pascal, Cité Descartes, Champs-sur-Marne, 77455 Marne la Vallée, Cedex 2 [2] Denègre J., les différents types d’information géographique, présentation de la base de données. Fiche éducative du serveur éducatif de l’IGN et de l’Education Nationale sur l’information géographique, les différents types d’information géographique, présentation de la base de données. [3] CHABBI .M, L’urbanisation en Tunisie, transformations et tendances d'évolution, Communication publiée dans un ouvrage collectif sous la direction de Nadir boumaza « Villes réelles villes projetées, villes maghrébines en fabrication », 2007. [4] Najem D., L’aménagement du territoire tunisien : 50 ans de politiques à l’épreuve de la mondialisation, Article scientifique, 2010. [5] KALLEL.F, Le projet Sfax-el-Jadida. Mémoire de CAR. Faculté des Sciences Humaines et Sociales Tunis , 1993,pp 167. [6] BEN NASSEUR A., l'étalement urbain de Sfax, article scientifique, version 1, Avril 2011. [7] Le Schéma Directeur d'Aménagement du Grand Sfax (SDAGS), 1998. [8]Serbaji.M & Baklouti.M, La gestion intégrée des zones côtières à travers l’utilisation de la télédétection et de l’outil SIG-Cas de la ville de Sfax (Tunisie), Conférence Francophones ESRI, Versailles, 2009. [9] http://www.gouvernorat-sfax.gov.tn/, Site Web officiel du gouvernorat de Sfax [10] http://www.commune-elain.gov.tn/, Site Web Officiel de la commune de l’Ain [11] Caloz R. et Collet C., Analyse de l’information géographique, presse polytechniques et universitaires romandes, l’ingénierie de l’environnement. [12] Azouzi T., Modélisation et implémentation d’un système d’information géographique pour la gestion des infrastructures d’assainissement : Etude de cas de l’arrondissement de 78 Bibliographie BAB Bhar, Gouvernorat de Tunis, Rapport de Master, Faculté des Lettres et Sciences Humaines, Travail réalisé en collaboration avec le laboratoire SYFACTE (Faculté des sciences humaines, université de Sfax) et le laboratoire GEOSYSCOM (UMR CNRS Université de Caen). [13] Rapport de la première phase du projet national de la B.D.M.U. [14] Service technique de l’urbanisme, système d’information Géographique pour les petites communes. [15] Rouet P., réflexions sur un modèle de données spatiales de référence pour un cadre urbain, revue de géomatique , N° 3, 1993, pp. 363-403. [16] MISSAOUI M. une réflexion de modélisation de la base de données municipale urbaine en Tunisie, Article scientifique, Centre National de Télédétection, BP 200, route La Marsa Km 9 EL AOUINA 2045, TUNIS CEDEX, TUNISIE. [17] Baklouti M., Elaboration d’un plan d’action pour la gestion intégrée du littoral nord de la ville de Sfax, Rapport de Master, Faculté des sciences de Sfax, , 2008, pp 48. [18] Dominique S. et Caloz R., Modélisation conceptuelle des données, 2010, pp3. [19] Shishedjev B. passage du MCD au MLD, cours « modèle logique des données », octobre 2012 [20] Puthier D., Notions sur la modélisation et la création d’une base de données, ESIL, 2009. [21] GuerreiroF., fiche d’aide à ArcGis 10.x Desktop, société SIGEA. [22] http://www.dif-et-formation.com, Site Web « Axes et Sites » [23] Stockreiser P., les systèmes de gestion de base de données, Manuel de l’élève, Version 3.1, 2006 [24] Tébourbi R. Cours Système d’Information Géographique SIG, École supérieure des communications de Tunis, 2006. [25] LÉPINARD P., Les geodatabases dans ArcGis, 2008. 79 ANNEXES ANNEXE 1 ANNEXE 2 ANNEXE 3 ANNEXE4 ANNEXE 5 ANNEXE 6 ANNEXE 7 ANNEXE 8 ANNEXE 9 ANNEXE 10 ANNEXE 11 ANNEXE 12