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SYS-866 Système d’information géographique et télédétection PowerPoint PPT Presentation


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SYS-866 Système d’information géographique et télédétection. Au menu - Cours 4. Localisation Géoréférences. Localisation. Un projet de SIG doit utiliser un système adapté pour préciser la localisation des entités : géoréférence Exemple de géoréférence: Adresse civique Code Postal

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SYS-866 Système d’information géographique et télédétection

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Presentation Transcript


Sys 866 syst me d information g ographique et t l d tection

SYS-866

Système d’information géographique

et télédétection


Au menu cours 4

Au menu - Cours 4

  • Localisation

    • Géoréférences


Localisation

Localisation

  • Un projet de SIG doit utiliser un système adapté pour préciser la localisation des entités : géoréférence

    • Exemple de géoréférence:

      • Adresse civique

      • Code Postal

      • Coordonnée de la grille cadastrale

      • Coordonnée géomatique

Localisation


G or f rence

Géoréférence

  • Besoin de règle strictes d’encodage des positions

    • Souvent le seul lien possible entre les diverses couches de données thématiques et spatiales.

    • Types de géoréférence:

      • Nominale

      • Ordinale

      • Numérique

Localisation


G or f rence1

Géoréférence

  • Géoréférence nominales et ordinales

    • Ensemble fini d’éléments

      • Partition de l’espace selon un découpage quelconque

      • Nominale = positionnement toponymique tel : nom de municipalité, quartier, code postal, numéro de lot, numéro de cadastre

      • Ordinale = utilise un système de référence systématique tel une grille régulière

      • Les deux sont normalement associés à une table de référence avec coordonnées

Localisation


G or f rence2

Géoréférence

  • Géoréférence nominales et ordinales

Nominale

Ordinale

Localisation

Source : Thériault 1996


G or f rence3

Géoréférence

  • Géoréférence numérique

    • Coordonnées mesurées directement dans un système cartésien

      • Pour une plus grande précision on utilise des nombres réels

      • Il est possible de convertir des références nominales ou ordinales en numériques

        • Pas nécessairement de gain de précision

      • Économies importantes avec les références ordinales et nominales

        • Si la précision est suffisante pour l’application

Localisation


G or f rence4

Géoréférence

  • Géoréférence numérique

Localisation

Source : Thériault 1996


G or f rence5

Géoréférence

  • Géoréférence numérique

    • Fondement du système vectoriel

    • Coordonnées dans un espace à 2 (X,Y) ou 3 (X, Y, Z) dimensions

    • Bonne précision de localisation

      • Nombre réel en précision simple (4 octets)

        • Division des axes de la carte en 107

        • Peut situer une maison dans la carte d’une ville

      • Nombre réel en précision double (8 octets)

        • Division des axes de la carte en 1014

        • Peut situer une maison dans la carte du pays!

Localisation


G or f rence6

Géoréférence

  • Géoréférence numérique

    • Importance de la précision ?

      • Certains algorithmes permettent de situer (interpoler/extrapoler) un point à l’intérieur d’un polygone

      • Les opérations de projection cartographique sont basées sur des calculs trigonométriques engendrant des erreurs de troncature

        • Des données à 14 chiffres significatifs produisent souvent des valeurs précises à 10 chiffres

        • Des données à 7 chiffres significatifs produisent des valeurs inutilisables

Localisation


G or f rence7

Géoréférence

  • Géoréférence numérique

    • Les coordonnées sont des mesures de déplacement par rapport à une référence (origine)

    • Deux type de coordonnées:

      • Planes (cartographiques ou projetées)

        • Les cartes représentent l’espace selon un plan X,Y

      • Géographique (globales)

        • La Terre est sphérique (quasi sphérique)

        • Latitude et longitude sont utilisées

Localisation


G or f rence8

Géoréférence

  • Coordonnées géographiques

    • La longitude (λ) varie de –180°(W) à +180°(E) relativement à Greenwich

      • Un méridien est de longitude constante

    • La latitude (φ) varie de de –90°(S) à+90 °(N) relativement à l’équateur

      • Un parallèle est de latitude constante

Géoréférence numérique

petit cercle

grand cercle

Source : Thériault 1996


G or f rence9

Géoréférence

  • Coordonnées géographiques

    • Un grand cercle coupe la Terre en deux portions égales

    • Un petit cercle la coupe en deux portions inégales

Géoréférence numérique

petit cercle

grand cercle

Source : Thériault 1996


G or f rence10

Géoréférence

  • Coordonnées géographiques

    • Une minute d’arc d’un grand cercle est un mile nautique (un nœud)

    • Puisque la latitude est mesurée le long d’un méridien (toujours un grand cercle) une minute de latitude est toujours un mile nautique

Géoréférence numérique

petit cercle

grand cercle

Source : Thériault 1996


G or f rence11

Géoréférence

  • Coordonnées géographiques

    • Puisque la longitude est mesurée le long d’un parallèle, une minute de longitude est un mile nautique seulement à l’équateur

    • La longitude varie donc de une minute par mile nautique à l’équateur jusqu’à zéro aux pôles!

Géoréférence numérique

petit cercle

grand cercle

Source : Thériault 1996


G or f rence12

Géoréférence

  • Coordonnées géographiques

    • Mile nautique = 6076 pieds; 1852 mètres

    • Un mile = 5280 pieds; 1609 mètres

    • La Terre mesure 21,600 miles nautiques en circonférence

    • Un mile nautique = 1.151 mile = 1.852 km

Géoréférence numérique

petit cercle

grand cercle

Source : Thériault 1996


G or f rence13

Géoréférence

  • Coordonnées géographiques

    • Bien que ces coordonnées soient universelles, elles sont imprécises!

      • La Terre n’est pas sphérique

      • La trigonométrie sphérique est complexe et peu performante

    • Déformations excessives des angles, des superficies et des distances (surtout dans les régions polaires)

Géoréférence numérique


Projections

Projections

  • Mercator (1596)

    • Proposée comme aide à la navigation

    • Longitudes et latitude à angle droit

    • Déformation des surfaces

    • Conserve les directions

    • La plus utilisée

Géoréférence numérique

Groenland (2,175,000 km2)

Amérique du sud (17,833,000 km2)

Source : geography.about.com


Projections1

Projections

  • Mercator (1596)

Géoréférence numérique

Groenland (2,175,000 km2)

Amérique du sud (17,833,000 km2)

Source : worldatlas.com


Projections2

Projections

  • Robinson (depuis 1980)

    • Surfaces mieux représentés

    • Distorsion des directions

Géoréférence numérique

Groenland (2,175,000 km2)

Amérique du sud (17,833,000 km2)

Source : mapquest.com


Projections3

Projections

  • Mollweide (1805)

    • Ancêtre de Robinson

Géoréférence numérique

Groenland (2,175,000 km2)

Amérique du sud (17,833,000 km2)

Source : worldatlas.com


Projections4

Projections

  • Buckminster Fuller

    • Pas de distorsion apparentes

    • La Terre est une grande île dans un océan

Géoréférence numérique

Source : /www.odt.org


Projections5

Projections

  • Buckminster Fuller

    • Code public (Chris Rywalt)

    • Unfold.mov

Géoréférence numérique

Source : jubal.westnet.com/~crywalt


Projections6

Projections

  • Effet d’échelle - Robinson

Géoréférence numérique

Groenland (2,175,000 km2)

Mexique (1,972,546 km2)

Source : mapquest.com


G or f rence14

Géoréférence

  • Coordonnées géographiques

    • On utilise des projections cartographiques pour convertir les coordonnées géographiques en coordonnées planes

    • Deux types de coordonnées planes:

      • Cartésiennes

      • Polaires

Géoréférence numérique


G or f rence15

Géoréférence

  • Systèmes cartésien et polaire

Géoréférence numérique


G or f rence16

Géoréférence

  • Conversion entre géographiques et planes

Géoréférence numérique

Source : Thériault 1996


G or f rence17

Géoréférence

  • Conversion entre géographiques et planes

    • Projection

      • Transformation des coordonnées géographiques vers un système cartésien

        • On doit calculer « tous » les points d’une ligne ou d’une zone

        • Implique des modifications de forme, de distance et de superficie

    • Déprojection

      • Transformation des coordonnées cartésiennes vers des coordonnées géographiques

Géoréférence numérique


G or f rence18

Géoréférence

  • Les projections

    • Depuis le début du 18iem siècle

    • Trois propriétés fondamentales:

      • Conformité

        • Préserve les directions locales et ne déforme pas les angles

      • Équivalence

        • Rapport entre les superficies des zones est préservé

      • Équidistance

        • Rapport d’échelle linéaire le long de certaines lignes choisies

Géoréférence numérique


G or f rence19

Géoréférence

  • Les projections

    • Trois propriétés fondamentales:

      • Conformité, Équivalence, Équidistance

      • Impossible de rencontrer ces trois exigences!

      • Les projections tentent de « minimiser » certains types d’altérations identifiés ou propriétés jugées fondamentales

Géoréférence numérique


G or f rence20

Géoréférence

  • Systèmes ellipsoïdaux et géodésique

    • La Terre est « quasi sphérique »

    • On considère l’effet de l’aplatissement de la Terre

    • Un ellipsoïde est défini selon des mesures de la différence entre le rayon moyen équatorial et le rayon polaire

      • Erreur de ~ 200 mètres entre Clarke et GRS au Québec méridional

Géoréférence numérique

Le GRS80 provient de mesures satellitaires


G or f rence21

Géoréférence

  • Systèmes ellipsoïdaux et géodésique

    • Pour ne pas refaire le travail tout le temps :

      • Réseaux de repères géodésiques distribués sur le territoire

        • Position précises connues (latitude et longitude)

        • Fin 19iem siècle

          • NAD27 pour « North American Datum 1927 »

        • Révision au 20iem siècle

          • NAD83 pour « North American Datum 1983 »

        • Erreur de 20 à 60 mètres entre NAD27 et NAD83 au Québec méridional

        • OK pour 1:500,000

        • Mais pas pour 1:100,000 ou SIG

Géoréférence numérique


G or f rence22

Géoréférence

  • Normes canadiennes et québécoises

    • Système de coordonnées uniformes

      • Permet de superposer des cartes à différentes échelles et de raccorder les feuillets adjacents

      • Au Canada

        • UTM (Transverse de Mercator Universelle)

        • Erreur de 0,9996

      • Au Québec

        • MTM (Transverse de Mercator Modifiée)

        • Erreur de 0,9999

      • Les deux réfèrent au NAD27 ou NAD83

Géoréférence numérique


G or f rence23

Géoréférence

  • UTM (Transverse de Mercator Universelle)

    • Cartes canadiennes, 1:50,000 et 1:250,000

    • Monde en 60 fuseaux de 6 deg. en longitude

    • De 1 en Alaska à 60 en Sibérie

Géoréférence numérique

Source : Thériault 1996


G or f rence24

Géoréférence

  • MTM (Transverse de Mercator Modifiée)

    • Cartes québécoises

    • Largeur des fuseaux de 3 deg. de longitude

    • De la Basse Côte Nord vers l’Abitibi

Géoréférence numérique

Source : Thériault 1996


G or f rence25

Géoréférence

  • Chevauchement des fuseaux

Géoréférence numérique

Source : Thériault 1996


G or f rence26

Géoréférence

  • Chevauchement des fuseaux

    • Les même axes cartésiens sont utilisés pour marquer des positions différentes

      • Distance du début de la carte pour augmenter la précision

    • Si on associe les 2 cartes sans corrections, elles se superposent!

      • On doit donc convertir chaque carte en coordonnées géographiques (longitude et latitude) avant de les associer

Géoréférence numérique


G or f rence27

Géoréférence

  • Pour obtenir une localisation

    • GPS

    • Sextant

    • Arpentage

Géoréférence numérique


G or f rence28

Géoréférence

  • GPS (Global Positionning System)

    • Le GPS consiste en une constellation de 24 satellites qui orbitent à environ 20,000 km de la terre.

Géoréférence numérique

Source : www.bayo.com


G or f rence29

Géoréférence

  • GPS (Global Positionning System)

    • Ces satellites émettent des signaux contenant des données d'heure, d'orbites et des données d'almanach.

    • Les récepteurs (au sol, en mer et dans les airs) reçoivent les signaux des satellites.

    • Au moins trois satellites pour pouvoir déterminer une position en 2D (X,Y).

    • Un quatrième satellite est nécessaire pour obtenir une position en 3D (X,Y,Z) qui détermine la hauteur ou l'altitude.

Géoréférence numérique


G or f rence30

Géoréférence

  • Sextant

Géoréférence numérique

Source : www.mat.uc.pt


G or f rence31

Géoréférence

  • Sextant – Procédure

    • On mesure l'altitude de l'objet (et le temps)

    • On calcule la position de cet objet à ce temps selon un Almanach Nautique

    • On utilise la position estimée (selon les positions précédentes, la vitesse, la dérive, le compas ...) et calcule l'altitude et l'azimut selon cette position estimée

    • On compare la valeur mesurée et la valeur estimée et trace une ligne des positions possibles (ligne des erreurs)

    • Un grand nombre (au moins 2!) de lectures nous permet de trouver notre position puisque ces lignes se rencontre ... malheureusement nous sommes en déplacement!

Géoréférence numérique


G or f rence32

Géoréférence

  • Arpentage

    • Niveau

    • Eau (boyau d’arrosage)

    • Repère géodésique

Géoréférence numérique

Source : www.motherearthnews.com


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