2014_COURS_TELE_SIG_GC_V2-libre[1].pdf

H. Chakroun, Dpartement GC, ENIT Cours SIG-Tldtection, 2me GC 2013-2014

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ENSEIGNEMENT COMPLEMENTAIRE

INTRODUCTION AUX SIG ET A LA TELEDETECTION

EN GENIE CIVIL

Classe : 2 A GENIE CIVIL Enseignante : H. Chakroun Dpartement Gnie Civil ENIT 2013 /2014


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Fiche Module : Enseignement complmentaire : Introduction aux SIG et Tldtection - Classe : 2A GC (22,5h)

Objectifs du cours

Acquisition de notions spatiales fondamentales Bases de la modlisation spatiale et de bases de donnes spatiales Exemples dapplications de la tldtection/SIG dans les domaines GC, Amnagement et Environnement Etudes de cas de base de donnes spatiales avec logiciel SIG (Analyse spatiales et cartographie)

EVALUATION :

Moyenne (Test + Assiduit + Performance en classe) : 40% Examen final (Documents non autoriss) : 60% Sance Contenu

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Chapitre 1 : Introduction la gomatique, SIG, Tldtection

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Chap2 : Notions spatiales fondamentales

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Chapitre 3 : Modlisation des donnes spatiales

4 Chapitre 3 : Modlisation des donnes spatiales

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TP 1 : SIG

6 TP2 : SIG

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Chapitre 4 : Tldtection spatiale : Principes et applications en gnie civil

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REVISION


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COURS


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Chapitre 1. Introduction la gomatique, aux SIG et la Tldtection

1.1. Introduction 1.1.1. Contexte La ncessit de mettre en place des instruments de surveillance et de gestion de notre territoire et milieu gographique parat chaque jour comme une tche incontournable. Comme le souligne Caloz (1997) grer cest prvoir, et prvoir lvolution dun phnomne suppose que lon connaisse sa dynamique, donc les paramtres qui le dterminent et leurs rles respectifs. Cette gestion ncessite des oprations qui reprsentent un volume de donnes sur le territoire considrables et des capacits de traitement de mme ordre. Cest ce qui donn naissance aux SIG (Systmes dinformation gographique)

1.1.2. Historique Les premiers SIG oprationnels sont apparus dans les annes 1960 au Canada et aux Etats Unis. Le pionnier est indiscutablement le Canadian Geographic Information System (1964) qui rassemble des informations relatives lusage du sol, et des donnes concernant lenvironnement, sur une grande partie du territoire canadien. Deux autres ralisations avant-gardistes mritent dtre mentionnes : le New York Land Use Information System (1967) et le Minnesota Information System (1969). Depuis cette poque, les cots et les difficults techniques ont considrablement diminu.

1.2. Gomatique et approche systmique 1.2.1 Gomatique Dfinition Le mot gomatique fut utilis pour la premire fois par un ingnieur gographe Bernard Dubuisson en 1975. Sa dfinition est comme suit : Discipline ayant pour objet la gestion des donnes rfrence spatiale et qui fait appel aux sciences et aux technologies relies leur acquisition, leur stockage, leur traitement et leur diffusion.

Objectifs des SIG Dfinir les bases de la rfrence spatiale Dvelopper et utiliser des outils pour localiser les diffrents lments du territoire, existants ou mettre en place Intgrer ou rendre intgrables les donnes obtenues en fonction des systmes de rfrence choisis Offrir des donnes et information de qualit Amliorer leur traitement, stockage et diffusion grce linformatique Analyser diffrents scnarios dcisionnels partir des informations obtenues

Disciplines de la gomatique La gographie La cartographie La tldtection La photogrammtrie La godsie


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La statistique L'informatique Les mathmatiques

1.2.2. Approche systmique Dfinition dun systme Un systme est un ensemble organis globalement et comprenant des lments qui se coordonnent pour concourir un rsultat. Les lments du systme sont lis entre eux par des relations dtermines.

1.2.3. Terminologie relative aux systmes dinformation Un SIRS : Systmes dInformation Rfrence Spatiale est caractris par le rattachement de chaque donne une position dans lespace.

Un SIG : Systme dInformation Gographique est un systme dinformation pour lequel la Terre est lobjet de rfrence fondamental.

Dfinition du SIG Cest un ensemble dquipements informatiques, de logiciels et de mthodologies pour la saisie des donnes, dont la majorit est spatialement rfrence, destin la simulation de comportement dun phnomne naturel, la gestion et laide la dcision (Caloz, 1997).

1.3. Composantes dun SIG Laspect informatique est reprsent dune part par lquipement qui comprend en gnral une unit centrale de traitement et les priphriques (instruments de numrisation, unit daffichage de haute qualit, drouleur de ruban, units de sortie telles que les imprimantes et les tables traantes).

Dautre part, le logiciel SIG qui comprend en gnral cinq modules qui sont : Module de saisie et vrification de donnes Module de stockage et de gestion de la base de donnes Module de sortie et de reprsentation des donnes Module de transformation des donnes Module dinteraction avec lusager

Les figures 1.1 illustre les aspects informatiques des SIG.


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Figure 1.1. Modules dun SIG

1.4. Domaines dapplication du SIG Les SIG sont utiliss pour grer et tudier une gamme trs diversifie de phnomnes et de rseaux de phnomnes. Les principales activits sont :

Etablissement et mise jour des cartes thmatiques La reconnaissance dun lieu, dune rgion, le choix dun chemin La reprsentation dobjets ou de classes dobjets La ralisation des inventaires de loccupation, de la nature ou de tout autre attribut du sol La reprsentation des phnomnes dynamiques dans le temps

Exemples Rseaux urbains: localisation partir des adresses civiques, planification des transports, dveloppement de plan d'vacuation Administration municipale: gestion du cadastre, zonage, valuation foncire, Gestion des installations: localisation des cbles et tuyaux souterrains Commerce: analyse de la structure des marchs Sant: pidmiologie, rpartition et volution des maladies et des dcs, distribution des services socio sanitaires, plans d'urgence, etc. Protection de l'environnement: tude des changements globaux, suivi des changements climatiques, biologiques, morphologiques, ocaniques, etc.

1.5. Avantages de lutilisation des SIG

MODULE GESTION BASE DE DONNEES

SAISIE DES DONNEES

MODULE AFFICHAGE

MODULE REQUETES

ANALYSES ET TRAITEMENTS


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les donnes sont gardes sous forme physique (support magntique) les donnes peuvent tre stockes et extraites un faible cot laccs aux donnes est facile mesures sur les cartes, les superpositions, les transformations, la conception graphique des tests analytiques de modles caractre gographique peuvent tre raliss et rpts facilement ltude des changements (tudes diachroniques) intervenues entre plusieurs dates peuvent tre facilement raliss la conception graphique interactive et les traceurs automatiss peuvent tre utiliss pour la conception et la production cartographique

1.6. Tldtection spatiale 1.6.1. Gnralits et dfinitions La tldtection est la discipline scientifique qui regroupe lensemble des

connaissances et des techniques utilises pour observer, interprter et grer lespace gographique partir de mesures et dimages obtenues laide de plates-formes aroportes, spatiales, terrestres ou maritimes. La tldtection permet de saisir, de reconnatre, de classer et dvaluer des objets, des rgions ou des phnomnes. La tldtection produit des donnes numriques sous forme dimages.

1.6.2. Bref historique Lhistoire de la tldtection reflte lvolution des techniques photographiques et radiomtriques et paralllement le dveloppement de laviation et des vhicules spatiaux. La photographie arienne conventionnelle noir et blanc : La photographie couleur la photographie proche infra-rouge se dveloppe essentiellement autour dapplications

militaires. Limage numrique

1.6.3. Applications de la tldtection les applications relatives la gosphre les applications relatives latmosphre et lhydrosphre terrestre les applications relatives la biosphre terrestre Les applications relatives au milieu marin et au littoral Les applications relatives lkoumne (espace occup et organis par ltre humain). Utilit de la tldtection qui permet une mise jour rgulire qui nest pas disponible avec les moyens de cartographie ou de suivi (terrain) classiques.

1.6.4. Tldtection et gomatique Dfinition de la gomatique : Discipline ayant pour objet la gestion des donnes rfrence spatiale et qui fait appel aux sciences et technologies relies leur acquisition, leur stockage, leur traitement et leur diffusion (Office de la langue franaise du Qubec).


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La tldtection est une discipline de la gomatique qui a des interactions avec les autres disciplines de la gomatique. Par exemple : La mise jour de linformation gographique La cartographie (utilisation du sol, expansion urbaine, phnomne climatique, etc.) laboration du relief partir dimages stroscopiques

1.7. Principes de la tldtection Daprs Caloz (1997) les principaux lments qui interviennent lors de lacquisition dune information sur un objet distance sont (figure 1.1): le rayonnement lectromagntique lobjet (cible ou de scne). Il rflchit le REM et met son propre rayonnement le milieu perturbateur : latmosphre, lenvironnement les instruments de mesure

Figure 1.1. Cheminement du rayonnement lectromagntique (Caloz, 1997).


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1.8. Satellites de tldtection Il existe des satellites qui fournissent des images couvrant de grandes tendues mais avec des rsolutions faibles (niveau de dtails grossier). Par exemple, les satellites mtorologiques METEOSAT et GOES fournissent des images toutes les demi-heures. Dautre satellites ne fournissent que des images dun mme lieu tous les 16 jours (LANDSAT) ou les 26 jours (SPOT).

1000Km

100Km

10Km

1Km

100m

10m

1m chelle temporelle

Minutes Heures Jours

Figure 1.2. Rsolution spatio-temporelle des satellites de tldtection (Bonn et Rochon, 1992)

Satellite mto GOES METEOSAT

Satellite dobservation NOAA Satellites

commerciaux et militaires

Amplitude spatiale


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Chapitre 2 : Notions spatiales fondamentales

2.1. Concepts spatiaux fondamentaux Les donnes gographiques sont complexes parce quelles impliquent des informations sur la position, la taille relative des donnes par rapport la ralit, et les liens de voisinage entre les donnes. Ces aspects se traduisent par quatre concepts spatiaux :

1. La topologie 2. Lchelle 3. La gorfrence et projections

2.2. Notion de topologie Dans le cadre de SIG, la topologie est lensemble de relations perues qui permettent de situer les objets les uns par rapport aux autres.

Dfinition : cest la position relative d'un objet par rapport ses voisins. Quand on lit une carte ou un plan, on dcode naturellement la topologie (la la moque est au milieu du village, il existe un chemin qui relie un endroit un autre,...).

Un SIG ne pourra raliser ce type d'opration que si :

la nature des objets est clairement dfinie (cette ligne est l'axe d'un tronon de voirie). l'articulation gomtrique des objets est correcte (l'extrmit de ce tronon concide avec l'extrmit du suivant

La topologie est dduite de la gomtrie des objets graphiques. Un SIG topologique dtecte les erreurs et les corrige (Figure)

Figure 2.1. Dtection des erreurs topologiques dans un SIG

Application : Rseau de conduites dalimentation en eau potable La figure suivante reprsente un rseau deau potable.


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Figure 2.2. Rseau deau potable

1- Dcomposer la figure selon une structure topologique en identifiant tous les objets ncessaires la caractrisation de cette structure (nud, arc, polygone).

2- Quels objets doivent avoir une localisation gographique ? Caractriser linformation gographique ajouter ces objets.

3- Etablir et remplir un tableau pour chaque type dobjets.

2.3. Notion dchelle cartographique Lchelle est dfinie comme le rapport entre la distance sur la carte et la distance sur le terrain. Elle correspond un degr de gnralisation de la reprsentation graphique (perte partielle dinformation).

Echelle Application 1 :100 1 :2 000 Cadastre

Construction douvrage Rseaux de drainage

1 :5 000 1 :10 000 Plan damnagement Avant projet Inventaires locaux

1 :25 000 1 :50 000 Cartes topographiques Grands inventaires Amnagements rgionaux

Tableau 2.1. Echelles et applications (Source Caloz, 1997)

2.4. Systmes de coordonnes gographiques 2.4.1. Systme godsique Cest un repre qui permet didentifier chaque point du globe dune manire unique. Un point est repr par sa longitude et sa latitude sur la Terre qui a une forme approximative dellipsode (Figure 2.3.a). Le positionnement des ponts dans lespace et le temps au voisinage de la Terre ncessite la dfinition dun systme godsique de rfrence. Il sgit dun repre affine (O,i,j,k) tel que (Figure 2.3.b) :

1. est proche du centre de la Terr 2. OZ est proche de laxe de rotation de la Terre


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3. OXZ est proche du plan mridien origine

Figure 2.3. Longitude et latitude

Exemple : Tunis : 10 Est, 36 Nord Qubec : 71 Ouest, 46 Nord

.

2.4.2. Gode, Ellipsode et Datum

Un gode est une reprsentation de la surface terrestre plus prcise que l'approximation sphrique ou ellipsodale. Il correspond une quipotentielle du champ de gravit terrestre, choisie de manire coller au plus prs la surface relle . Il sert de zro de rfrence pour les mesures prcises d'altitude. Mais cette surface irrgulire est difficile utiliser dans les calculs, et on prfre alors utiliser un ellipsode.

Un ellipsode est une surface rgulire qui lorsqu'elle est bien choisie (centre, dimensions, orientation...) s'carte au maximum de quelques dizaines de mtres du gode. L'ellipse est un ovale dot d'un grand axe (l'axe plus long) et d'un petit axe (l'axe plus court). Pour lellipsode terrestre, le demi-grand axe est le rayon entre le centre de la Terre et l'quateur, alors que le demi-petit axe est le rayon entre le centre de la Terre et le ple.

Un datum (ellipsode local) est cr sur l'ellipsode slectionn et peut incorporer des variations locales d'altitude. Le datum et l'ellipsode sous-jacents par rapport auquel les coordonnes d'un jeu de donnes sont rfrences peuvent changer les valeurs de coordonnes. Par rapport lellipsode, le gode prsente des carts maximaux de 100 m.


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Figure 2.4. Reprsentation du gode, de lellipsode et du datum Au cours des derinires dcennies, le donnes satellite ont fourni aux godsiens de nouvelles mesures pour dfinir lellipsoide global le mieux adapt la Terre (exemple Tableau 2.2). On peut slectionner un ellipsode particulier utiliser dans une zone gographique spcifique, s'il imite particulirement bien le gode de cette partie du monde. Par exemple, pPour l'Amrique du Nord, l'ellipsode privilgi est GRS 1980, sur lequel s'appuie le datum nord-amricain de 1983 (NAD83). Un exemple utilisant la municipalit de Bellingham, dans l'tat de Washington,donne les diffrentes coordonnes selon le datum considr. (Tableau 2.3).

Ellipsode Demi-grand axe (m) Demi-petit axe (m)

Clarke 1866 6378206.4 6356583.8

GRS80 1980 6378137 6356752.31414

WGS84 1984 6378137 6356752.31424518

Tableau 2.2. Echelles et applications (http://help.arcgis.com/fr/arcgisdesktop/)

Datum Longitude Latitude

NAD 1927 -122.46690368652 48.7440490722656

NAD 1983 -122.46818353793 48.7438798543649

WGS 1984 -122.46818353793 48.7438798534299

Tableau 2.3. Coordonnes de la municipalit de Bellingham (Etat de Washington) selon 3 datums diffrents. (http://help.arcgis.com/fr/arcgisdesktop/)


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2.5. Systmes de coordonnes projetes 2.5.1. Dfinition des projections Projection : Cest une fonction mathmatique qui fait correspondre un ellipsode un plan de projection en transformant les coordonnes sphriques du globe (longitude, latitude, [deg,min,sec] en coordonnes planaires plates (coordonnes cartsiennes [x,y]) identifis par des coordonnes x, y sur une grille, dont l'origine est situe au centre de cette grille. Chaque position possde deux valeurs qui la situent par rapport cet emplacement central. (Figure 2.5).

Un systme de coordonnes projetes est toujours bas sur un systme de coordonnes gographiques, lui-mme bas sur une sphre ou un ellipsode. Un systme de coordonnes projetes se dfinit sur une surface plane, deux dimensions. Contrairement un systme de coordonnes gographiques, un systme de coordonnes projetes possde des longueurs, des angles et des surfaces constants dans les deux dimensions.

Figure 2.5. Principe de la projection cartographique

2.5.2. Types de projections La surface courbe de la Terre nest pas une surface dveloppable : on ne peut pas le reporter sur le plan sans laltrer (dchirer. Ceci entraine des dformations des proprits gomtriques (angles, distances et surfaces) (Figure 2.6). Les mthodes de projection varient par les surfaces dveloppables. Elles dfinissent les formes de projection. Les exemples les plus courants sont: les cnes, les cylindres et les plans (Figure 2.7). On parle de : Projection conique Projection cylindrique Projection planaire


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Figure 2.6. Dformations dues aux projections

Figure 2.7. Surfaces dveloppables des projections

Diffrentes projections provoquent diffrents types de distorsions. Certaines projections sont conues pour minimiser la distorsion d'une ou deux caractristiques des donnes. Une projection peut ainsi conserver la surface d'une entit mais en modifier sa forme. On peut distinguer les diffrents types de projection selon les caractristiques qulles consrvent : projections conformes : elles conservent la forme locale. projections quivalentes : elles conservent la surface des entits affiches. Pour cela,

les autres proprits (forme, angle et chelle) sont dformes. projections quidistantes : elles conservent la distance entre certains points. Aucune projection ne conserve l'chelle correctement sur la totalit d'une carte. Cependant, dans la plupart des cas, l'chelle est conserve correctement sur une ou plusieurs lignes d'une carte.


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projections azimutales : La distance la plus courte entre deux points d'une surface courbe comme la terre se trouve le long de l'quivalent sphrique d'une ligne droite sur une surface plane. C'est--dire le grand cercle sur lequel les deux points se trouvent.

2.5.3. Types de projections en Tunisie Les projections les plus utilises en Tunisie sont : Projection Conique Conforme de Lambert : cest la projection standard de

reprsentation des cartes tendue est-ouest plus que nord-sud. Elle conserve les formes locales Le sommet du cne appartient l'axe des ples et est tangent un ellipsode de rfrence en un point dfini par Mridien Central , un parallle de rfrence de latitude et les 2 standards parallles . les paramtres False easting et False northing sont des offset utiliss pour viter les valeurs ngatives

Paramtres de la projection conforme conique de Lambert en Tunisie

Figure 2.8. Paramtres de la Projection Conique Conforme de Lambert en Tunisie


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Projection Universal Transverse Mercator (UTM) : Projection cylindrique transverse o laxe du cylindre croise perpendiculairement laxe des ples de lellipsode terrestre au centre de lellipsode. Elle conserve les formes locales (projection conforme). En pratique, pour couvrir la surface de la Terre, on la dcoupe en 60 fuseaux de 6 degrs en sparant lhmisphre Nord et lhmisphre Sud. Soit au total 120 zones (60 pour le Nord et 60 pour le Sud). Chaque fuseau a un systme de coordonnes planes dont laxe des X correspond lquateur et laxe des y concide avec le mridien central du fuseau.

Paramtres de la projection UTM en Tunisie

Figure 2.9. Paramtres de la Projection UTM en Tunisie


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Chapitre 3. Modlisation des Donnes Spatiales

3.1. Notion de couche Une couche est un plan runissant normalement des lments gographiques de mme type. Une couche peut aussi tre vue comme un compartiment logique du systme d'information. De manire gnrale, on met sur une mme couche des entits de mme classe, par exemple : toutes les rivires, toutes les limites municipales, tous les conduits d'gouts. Plus prcisment, on prvoit une couche par entit gographique

Exemples la couche des routes la couche des rivires la couche de l'occupation du sol la couche des rues

Figure 3.1. Exemple de couches spatiales dans un SIG (http://www.unites.uqam.ca/dgeo/geo7511-2001)

3.2. Unit cartographique et entits spatiales Lunit cartographique UC est un moyen de reprsentation des objets rels sur un support de cartographie (numrique ou analogique). Cette reprsentation nous permet de : Reconnatre un lieu Reprsenter les diffrents objets et leur distribution spatiale Reprsenter un phnomne dynamique Selon la structure des donnes, on peut avoir des UC rgulires (matricielles) ou non rgulire (vectorielle) 5Figure 3.2) :

UO irrgulires Point : ex borne, arbre, sondage (dimension 0) Ligne : rivire, tronon de route (dimension 1) Polygone : parcelle, bassin versant (dimension 2) UO rgulires : mailles


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Figure 3.2. Units dobservations irrgulires et rgulires

3.3. Structure des donnes spatiales Tous les objets spatiaux peuvent tre dcrits par 4 classes de proprits : Leur position la surface de la Terre Les relations spatiales (topologie) Leurs attributs. Leurs mta-donnes.

Sur le plan informatique, il existe essentiellement 2 modes de reprsentation des donnes : Le mode vectoriel ou objet : les units dobservation sont eux-mmes des objets. Cest une reprsentation inspire de la carte conventionnelle dans un espace continu (ex : rseau hydrographique, stations mto, cadastre) Le mode matriciel correspondant une division de lespace en cellules rectangulaires ou carres. Cette reprsentation est lie la notion dimage (image satellite, MNT)


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3. 4. Structure vectorielle Le mode vecteur reprsente les objets spatiaux soit par un point (ex forage), une ligne (ex route) ou un polygone (ex lac). En mode vecteur un objet est caractris par : La position La relation avec dautres objets spatiaux Les attributs

Figure 3.3. Structure vectorielle dun objet spatial reprsent par un polygone

Villes du grand tunis (format vectoriel)

Figure 3.4. Structure vectorielle du fichier des villes du Grand Tunis

ATTRIBUTS


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3.5. Structure matricielle (raster) Le mode matriciel est plus simple, chaque cellule est rfrence en ligne et colonne, lattribut est affect chaque maille (UO = maille). On peut attribuer la maille la valeur du numro de la ville.

Figure 3.5. Structure matricielles du fichier des villes du Grand Tunis

3. 6. Comparaison des structures des donnes spatiales Les deux structures de reprsentation des donnes spatiales reprsentent des avantages et des inconvnients. Le tableau 3.1 illustre une comparaison des deux structures.

Mode Vectoriel Mode Matriciel

Elment de reprsentation = Objet Identification de lobjet avec prcision

Elment de reprsentation = Maille Prcision dpend de la rsolution

Structure topologique complexe : Relations de voisinage explicites Analyse de rseau

Topologie implicite

Relation de connectivit entre les mailles

Espace mmoire rduit Espace mmoire volumineux

Analyses spatiales limites Combinaisons illimites des donnes

Document de sortie de qualit nette Mdiocrit de la qualit de sortie

Tableau 3.1 : Comparaison entre les structures vectorielles et matricielles des donnes spatiales


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3.7. Donnes attributaires

Si lon fait une catgorisation des donnes attributaires selon la richesse informative, on distingue : Lchelle de variation nominale : situe chaque observation dans une catgorie

qualitative dun classement. Par exemple, catgories de couleur : rouge, vert, bleu. Lchelle de variation ordinale : place chaque observation en ordre, en rang selon un

critre spcifi. Les relations possibles sont : (), (=)) (grand, moyen, petit) Lchelle de variation dintervalle (cardinale): consiste spcifier de faon

quantitative la distance qui spare deux catgories. Cette distance est indique par une valeur quantitative base sur une origine arbitraire. Exemple : chelle de temprature en degr celcius o le degr zro est arbitraire.

Lchelle de variation de rapport (ratio) (cardinale) : consiste spcifier de faon quantitative la distance qui spare deux catgories. cette chelle, il est possible dappliquer des calculs de rapport entre les quantits et de leur appliquer des mesures statistiques. Par exemple, le poids, la distance, etc.

Application Une tude ncessite dimplanter une base de donnes spatiale reprsentant les forages (F) dans des sous bassins versants (SBV) dun grand bassin versant (BV). Les forages sont rpertoris par leur matricule, les SBV sont identifis par le nom du principal cours deau qui les traverse. Vous disposez galement de linformation suivante : Occupation du sol des SBV Couverture vgtale des SBV Population dans les SBV Ordre du rseau hydrographique du SBV Dbit du forage Date du forage Nom de la nappe du forage

Prciser les entits, les attributs et lchelle de mesure des attributs qui constitueront votre base de donnes.


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Entit Attribut Echelle de mesure

Nom

inal

Ord

ina

l

Card

inal

Nom_Entit 1 1.

2.

3.

. Nom_Entit 2 1.

2.

3.

. Nom_Entit 3 1.

2.

3.

. Nom_Entit 4 1.

2.

3.

.

3. 8. Modlisation conceptuelle des donnes spatiales La conception d'un systme d'information n'est pas vidente car il faut rflchir l'ensemble de l'organisation que l'on doit mettre en place. En effet, la phase de conception ncessite des mthodes, dites danalyse, permettant de mettre en place un modle sur lequel on va s'appuyer. Il sagit de la modlisation conceptuelle des donnes. Le MCD (Modle Conceptuel des Donnes) consiste crer une reprsentation virtuelle d'une ralit de telle faon faire ressortir les points auxquels on s'intresse. Actuellement, les mthodes danalyse les plus utilises dans la communaut des informaticiens, sont : UML : Unified Modeling Language : cest une mthode oriente objet MERISE : Mthode dEtude et de Ralisation Informatique pour les Systmes

dEntreprise. Elle est adapte aux modles relationnels. Cest une mthode de conception, de dveloppement et de ralisation de projets informatiques. Elle est base sur la sparation des donnes et des traitements effectuer en plusieurs modles : conceptuel (MCD), logique (MLD) et physique (MPD), ce qui assure une longvit au modle.

3.8.1. Modle conceptuel des donnes (MCD) Les caractristiques du modle ER, bas sur la mthode dite MREISE, sont les suivantes : Deux entits peuvent tre relies par une relation, Les entits et relations sont caractrises par des attributs.


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Les cardinalits minimum et maximum de chaque entit dans la relation constituent des contraintes smantiques pour chaque relation et interviennent dans limplantation de la BD : les cardinalits indiquent combien une entit de dpart correspond au min et au max dentit darrive.

ENTITE RELATION

NOM_ENTITE Identifiant Attribut # 1 Attribut # 2 Attribut # 3

Exemple :

3.8.2. Dfinitions et reprsentations

Entit Classe dentit : Un tout identifiable sans quivoque Un tout qui peut tre dcrit par des informations (Proprits) et qui peut tre stock sur un support de mmorisation.

Attribut Proprit : Rapporte lentit des lments pour la caractriser, la classifier, lidentifier dune manire unique

Cl : Attribut dune entit permettant didentifier dune manire unique chaque valeur possible de lentit (la cl de lentit PERSONNE est le No-CIN).

Relation : Lien entre 2 entits symbolis par un verbe ou une action qui dfinit le lien. Elle est exprime par ses cardinalits.

ETUDIANT No CIN

Nom Prnom

Date-naissance


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3.8.3. Exemple de MCD Soient les 3 entits (PERSONNE MAISON TERRAIN) et les 3 relations suivantes (HABITER POSSEDER SITUER):

MAISON Adresse Date-Construction Nbre-Etages

TERRAIN Numero-Terrain Superficie Utilisation

PERSONNE No-CIN Nom Prnom

SITUER 1,n 0,n

HABITER POSSEDER

0,n

1,1

1,n

0,n

HABITER Une personne habite 1 seule maison cardinalit : 1,1 Une maison peut tre habite par 0 n personnes cardinalit : 0,n

Une maison est situe sur 1 ou plusieurs terrains cardinalit : 1,n Un terrain comporte 0 ou plusieurs maisons cardinalit : 0,n SITUER

Une personne possde 0 ou plusieurs terrains cardinalit : 0,n Un terrain est possd par 1 ou plusieurs personnes cardinalit : 1,n POSSEDER


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3.8.4. Modle logique des donnes (MLD) On passe dun modle conceptuel indpendant de toute technologie un modle qui est fonction dune technologie (rseau, relationnel, hirarchique, orient objet)

Le MLD est plus pauvre que le MCD car on ne matrialise plus : les relations et les entits (ce sont des tables) les cardinalits la gnralisation

Dans le formalisme Entit-Relation, le MLD e structur en tables (lignes, colonnes) o : une ligne correspond une occurrence de lentit (TUPLE) une colonne est lattribut. Chaque table a une cl primaire Les liens entre entits ne sont plus visibles. Au niveau physique, ce sont les oprateurs algbriques qui traduisent ces liens (intersection, union, inclusion, jointure) Langage SQL permettant de formaliser les requtes.

MCD MLD

Entit Tables relationnelle

Attribut Colonne de la table

Relation explicite Pas de relation

Exemple 1 : Reprsentation dentits non spatiales

MCD MLD

Aucun objet gographique nest associ cette entit Table dans la BD relationnelle du SIG

PERSONNE No-CIN Nom Prnom Age

PERSONNE

No-CIN

Nom

Prnom

Age


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Application : MCD dune BD de barrages Pour tablir une base de donnes des barrages une chelle rgionale, on a divis la rgion dtude en zones climatiques lintrieur des quelles les barrages sont identifis. Les caractristiques de cette base de donnes sont : Dans une zone climatique, il existe au moins une station mtorologique qui enregistre

les prcipitations reues dans les environs du barrage. Certains barrages sont connects un rseau de conduites afin dassurer lapprovisionnement en eau potable.

1. Dterminer les entits qui formeront la base de donnes, proposer une cl et un attribut pour chaque entit. 2. Donnez le modle conceptuel des donnes : utilisez pour cela le formalisme Entit-Relation.

3.9. Cas particulier de donnes spatiales: Modle numrique daltitude La reprsentation numrique des donnes topographiques est connue sous le nom de Modle Numrique dAltitude (MNA). Le MNA est la reprsentation des variations continues du relief dun terrain. Il existe plusieurs domaines dutilisation des MNA tels que : Lextraction des profils topographiques et le calcul des dnivels entre plusieurs points La caractrisation physique dun bassin versant : pentes, courbes hypsomtriques La modlisation des coulements hydrologiques La simulation de lrosion et de lvolution de la gomorphologie. Les vues en 3D. (figure 3.4.).

Figure 3.6. Vue en 3D dun MNA (Gouvernorat de Zaghouan)

3.9.1. Mthodes de production de MNT Digitalisation de cartes topographiques existantes et interpolations Godsie spatiale (GPS) Altimtrie Laser / Radar Strophotogrammtrie Altimtrie / Interfromtrie Radar


28

Figure 3.7. Effet de la rsolution sur le MNT (Source : IWR Report 04-R-1, 2004)

3.9.2. Interpolations La mthode de production de MNA par interpolation est base sur un calcul des valeurs daltitude en chaque point dun terrain partir des valeurs connues issues des courbes de niveau. La figure 3.5 illustre un exemple de production de courbes de niveau par interpolation.

Prdiction des valeurs manquantes dans un champ partir des valeurs chantillonnes en des positions connues : Altitude, Rsistivit, Temprature, Prcipitations, etc. Lchantillonnage doit tre reprsentatif de la variabilit spatiale des donnes.

Mthodes dinterpolation locales : Plus proche voisin Bi-linaire Bi-cubique Distance inverse Mthodes globales telles que le krigeage

Exepmle dinterploatin par la distance inverse

i

n

ij

in

ij

i

j

d

dZ

Z 1

Zi : Valeur au point chantillonne Zj : Valeur estime par interpolation n : Entier 3


29

Figure 3.8. Numrisation de courbes de niveau

Figure 3.9. Modle numrique daltitude


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Chapitre 4. Tldtection : principes et applications

4.1. Introduction

Les acteurs dans le processus de tldtection sont : Le REM (Rayonnement Electromagntique) (Messager) : vecteur de linformation relative la cible La cible : objet tudi (scne) : il rflchit le REM et met son propre rayonnement en lui confrant des informations propres lobjet Lobservateur :

o Systme dacquisition des images o Systme de traitement des donnes o Systme dinterprtation en vue dextraire linformation

4.2. Bases physiques du REM

4.2.1. Londe lectromagntique

Une OEM est une perturbation se propageant dans lespace. Elle est reprsente par 2 vecteurs perpendiculaires indissociables : le champ lectrique E et le champ magntique B (des fois not H) (figure 2.1).

Figure 4.1. Reprsentation des champs lectromagntiques du rayonnement lectromagntique.

Paramtres spectraux Priode (T) : temps durant lequel londe effectue une oscillation complte Frquence () : Nombre doscillations par seconde Longueur donde () : distance parcourue par londe pendant une priode T.

x

y

z z

Champ lectrique E

Direction de propagation


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4.2.2. Spectre lectromagntique Tout le REM peut tre dcompos en ondes sinusodales lmentaires quon appelle composantes spectrales du rayonnement. Les longueurs donde sont donnes par le tableau 2.1. La figure 2.2. donne les domaines spectraux de la tldtection.

Tableau 4.1. Spectre lectromagntique et utilisation en tldtection

Figure 4.2 .Domaines spectraux de la tldtection


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4.3. Interaction du REM avec la matire Le REM non absorb ou diffus par latmosphre atteint la surface de la Terre. Il est alors absorb, rflchi ou transmis. La proportion de ces interactions dpend de la longueur donde et de la nature des surfaces.

Les diffrentes interactions des OEM avec la matire sont donns par la figure 2.3 : Absorption : tout corps recevant un REM en absorbe une partie ce qui entrane la modification de ses caractristiques (ex temprature). Labsorptance est le rapport entre nergie absorbe et nergie reue. Rflexion: un corps recevant une nergie en rflchit une portion. La reflectance est le rapport entre nergie rflchie et nergie reue Notion dalbdo : Quand lnergie reue est de lnergie solaire et quand il sagit de corps terrestre, la rflexion est appele albdo. Transmission : tout corps recevant un REM en transmet une partie. La transmittance est le rapport entre nergie transmise et nergie reue. Par exemple un objet transparent a une forte transmittance.

Figure 4.3. Interaction du REM avec la matire


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Figure 4.4. Cheminement du rayonnement lectromagntique (Caloz, 1997).

Figure 4.5. Exemple dune image du satellite SPOT affiche en fausses couleurs et les NG correspondant une fentre de limage


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4.4. Signatures spectrales La notion de signature est la base de la tldtection car elle permet de discerner

entre les diffrents objets vu quils ont des proprits diffrentes affectant leurs signatures.

Le phnomne prpondrant dans le visible et le proche infra rouge est la rflexion, dans linfrarouge thermique et les hyperfrquences : lmission naturelle des objets.

Les surfaces quon rencontre en tldtection peuvent tre regroupes en trois ensembles :

o surfaces minrales (roches, sols, routes, etc.) o surfaces vgtales o surfaces aquatiques

La figure 2.6. illustre des signatures spectrales typiques de certaines surfaces naturelles.

Figure 4.6. Signatures spectrales de certaines surfaces naturelles (Caloz, 1997)

Notion dindices de vgtation Approche empirique pour identifier et suivre l'volution temporelle des couverts vgtaux, ainsi que pour valuer certains paramtres du couvert comme la biomasse arienne chlorophyllienne.

Les indices de vgtation sont calculs soit partir de mesures de reflectance sur le terrain, soit de niveaux de gris fournis par des donnes satellitales.

Exemple : NDVI : Normalized Difference Vegetation Index


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RPIR

RPIRNDVI (eq. 2.3) PIR et R : reflectances dans le proche infra rouge et dans le rouge. Signatures spectrales des sols La reflectance spectrale des sols dpend de plusieurs caractristiques dont : La couleur des sols Lhumidit des sols la rugosit de surface du sol la teneur en calcaire le fer la granulomtrie les sels.

Les sols se caractrisent par des reflectances croissantes dans le visible et le proche infra rouge, et faibles dans le moyen infra rouge

Figure 4.7. Reflectances mesures sur le terrain de sols de diffrentes couleurs (Girard et Girard, 1999)

Leffet de la rsolution spatiale est le niveau de dtail fourni par limage. La figure 2.13. reprsente deux images prises sur un mme site, lune avec un capteur de rsolution spatiale 4m (satellite Ikonos) et lautre avec un capteur de rsolution spatiale gale 20m (satellite SPOT).


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4.5. Production de carte par analyse dimage Limage ne contient pas dinformation thmatique. Or nous avons besoin de partitionner limage en classes thmatique. Donc il faut crer ces classes en nous basant sur linformation spectrale et spatiale (figure 4.5). la classification de niveaux de gris dune image permet dattribuer chaque pixel une catgorie ou classe, ce qui permet de produire des cartes thmatiques partir des images. Les domaines dapplication de classification dimages sont varis :

Suivre lexpansion urbaine. Dterminer des classes dhabitat (faible construction ). Dterminer le rseau hydrographique Dterminer le rseau routier

Figure 4.8. Image SPOT du lac de Tunis filtre par un filtre SOBEL

Mthode de classification par seuillage de lhistogramme


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On peut identifier sur lhistogramme des modes auxquels il est possible dassocier des classes thmatiques. Par exemple, la figure 3.8. qui reprsente la bande spectrale proche infra rouge dune image et son histogramme. On peut dtecter aisment deux gran=des classes de NG dans limage : une classe EAU et une classe AUTRE .

Figure 3.8. Classification par seuillage de lhistogramme (Bande Infra rouge, TM Landsat)

Figure 3.9. Spatiocartes du lac de Tunis et Environs par analyse dimage satellite SPOT

4.6. Quelques systmes dobservation de la Terre Le tableau 2.2 rsume les caractristiques techniques de capteur et satellites de tldtection les plus utiliss actuellement.


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Tableau 4.2. Donnes techniques de quelques satellites et capteurs (Source : http://www.unige.ch/)


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40


41

Rfrences bibliographiques utilises ou cites Bonn F. et G. Rochon (1992) Prcis de tldtection. Volume 1, Principes et mthodes. Presses de lUniversit du Qubec/AUPELF. 484 p. Caloz R. (1990) Tldtection applique. Notes de cours. cole Polytechnique Fdrale de Lausanne, 121 pages. Colwell, R. et al. 1983 Manual of remote sensing, 2nd Edition, 2 volumes, American Society of Photogrammetry. Girard M.C. et C. M. Girard (1999) Traitement des donnes de tldtection. Dunod Editions Paris, 529 pages. Richard J. (1986) Remote sensing digital image analysis. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 281 p.

Webograohie : http://www.commentcamarche.net/ http://help.arcgis.com/fr/arcgisdesktop/


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ATELIER INFORMATIQUE :

SIG

(LOGICIEL ARCVIEW)


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Description du logiciel ARCVIEW

Arcview est principalement ddi la reprsentation des donnes gographiques sous forme de vues, de tables et de diagrammes. Ces diffrents documents sont organiss en Projets .

1- Modules de base de ARCVIEW Projet Lensemble des Vues, Tables, Graphiques et Scripts sont sauvegards dans un Projet (nom_projet .apr). Vues Les vues servent reprsenter les donnes gographiques qui sont sous forme de thmes. Les thmes sont souvent des fichiers de forme (shape file) ou des images. Tables Les tables renferment les attributs des donnes spatiales. Il existe une relation entre les entits manipules dans les vues et leurs attributs dans les tables. Les formats des tables acceptes sont DBASE, INFO, texte dlimit. Diagrammes Ils reprsentent graphiquement les donnes attributaires associes aux entits gographiques. Les mises en page (Layout) Elles permettent de prparer des sorties comportant des vues, des diagrammes ou des tables, etc Elles ont un lien permanent avec les vues. La fentre du projet dispose d'une liste droulante d'icnes gauche comprenant les modules de base de Arcview.

2- Donnes spatiales Les donnes spatiales sont des donnes gographiques contenant la position gomtrique d'entits gographiques particulires, ainsi que des informations d'attributs dcrivant ce que ces entits reprsentent. Ces donnes sont aussi appeles donnes cartographiques numriques


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.

ArcView permet d'accder ces donnes grce l'option Feature Data Source de la bote de dialogue Add theme . Pour ajouter un thme une vue on choisit parmi les fichiers de forme existants dans la base de donnes.

Les fichiers de formes dans ArcView (Shape files) correspondent un format simple, non topologique, servant au stockage des informations de position gomtrique et d'attribut des entits gographiques. Le format du fichier de formes dfinit la gomtrie et les attributs d'entits gographiquement rfrencs dans plusieurs fichiers (jusqu' cinq) dots d'extensions spcifiques et devant tre conservs dans l'espace de travail du mme projet. Ces extensions de fichiers sont les suivantes :

.shp - fichier contenant la gomtrie de l'entit gographique.

.shx - fichier contenant l'index de la gomtrie de l'entit gographique.

.dbf - fichier de base de donnes (dBASE) contenant les informations d'attributs des entits gographiques. Lorsquun fichier de formes est ajout une vue comme thme, ce fichier est affich comme une table dentits.

3- Donnes tabulaires Pour voir les tables contenues par le projet, par exemple, cliquez sur l'icne Tables. La liste des noms des tables du projet s'affiche. Pour ouvrir l'une de ces tables, cliquez sur le nom de la table slectionner, puis sur le bouton Ouvrir, ou bien double-cliquez sur le nom de la table.

4- Donnes images


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Avec ArcView, il est possible dafficher simultanment les donnes images et les donnes spatiales d'entits gographiques, sur les mmes vues. Lensemble doit tre dans le mme systme de coordonnes.

5- Fonctions et extensions dans Arcview La fentre principale de Arcview est compose dun menu et dun ensemble de boutons utiliss le plus souvent dans les fonctions (affichage, requtes, slection, etc..). Dautres fonctionnalits peuvent tre ajoutes au programme de base et ce par le biais de lactivation des extensions (Menu Fichier Extension) Par exemple, lextension Spatial Analyst nest pas comprise avec le logiciel de base. Elle est installe puis utilise comme une extension de Arcview.

6 Menu des Vues et principales fonctions

Zoom au thme actif Echelle Zoom lensemble des thmes Requtes Table du thme Zoom Ajouter thme Enregistrement projet Identifier attributs


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TP No 1 : Initiation au logiciel ARCVIEW

Les applications sont ralises sur une base de donnes issue dun systme SIG effectu par lIRD et la Direction des Sols du Ministre de lAgriculture sur le primtre irrigu de la Cebela.

1- VISUALISATION

1-1- Affichage du thme de loued Medjerdah Cliquer sur VIEW Open Add Theme D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\SHAPE \MEJRDAH Cliquer dans la bote cocher pour lactiver et le visualiser. Modifier la couleur et le trait daffichage Cliquer 2 fois sur le trait sous le thme, choisir le motif du trait, lpaisseur et la couleur. Afficher les attributs de loued :

o Cliquer sur le bouton identify (i)

1-2- Superposition du thme canal Medjerdah-Cap Bon Afficher le thme D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\SHAPE \CAN_MCB Examiner la connexion du canal loued

1-3- Proprits de la vue Visualisation Dfinir les proprits de la Vue (Units, projection) o Vue Proprits Changer lunit de distance en mtres o Nommer la vue Visualisation

1-4- Sauvegarder le projet Faire File Save project as : donner le nom Cebela.apr Fermer et quitter ARCVIEW R-ouvrir le projet Cebela.apr 2- ANALYSE THMATIQUE

2-1- Raliser diffrents types de cartes thmatiques Crer une nouvelle vue Analyse thmatique et ajouter le thme D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\SHAPE \VILLES Examiner les attributs en Cliquant sur le bouton identify (i) Reprsenter les villes en 5 classes selon leur superficies :

2-2- Combiner plusieurs variables (densit de population, nombre dhabitants) sur une mme carte Afficher le thme villes 2 fois Sur lun des thmes, reprsenter la densit de population sous forme de points :

o Legend type dot o Classification field pop_94 o Normalized by superficie


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o 1 point = 10 habitants/ha Sur le 2me thme, reprsenter la population par 5 classes en normalisant par rapport la surface. Vrifier que la densit des points reflte la densit de population

3- INTERROGATION 3-1- Requtes logiques Quelles sont les villes dont la superficie est suprieure 100 ha ?

o Theme Query o Taper ( [Superficie] >= 100 ) o Cliquer sur le bouton New set

Quelles sont les villes dont la superficie est suprieure 100 ha et dont la population est moins que 50000 habitants ? ( [Superficie] >= 100) and ([Pop__94]


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TP No 2 : Applications SIG

Les applications sont ralises sur une base de donnes issue dun systme SIG effectu par lIRD et la Direction des Sols du Ministre de lAgriculture sur le primtre irrigu de la Cebela.

1- VISUALISATION ET REQUETES Crer une vue et ajouter le theme D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\SHAPE \ROUTES Faites la lgende suivante :

Q1 : Quelle est la longueur totale des routes larges ?

2- EDITION DES DONNEES TABULAIRES Le thme D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\SHAPE \ IRRIG reprsente les zones irrigues. Examiner les attributs du thme. Ajouter un attribut relatif au numro de chaque zone irrigue comme le montre la

figure. Suivre les tapes : o Edition de la table o Ajout dun attribut zon_num o Donner le numro de chaque champ Ajouter un attribut Superficie_ha et calculer-le pour chaque zone irrigue


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3- JOINTURE ENTRE TABLES Il est possible dajouter la base de donnes une information issue dune autre source (Donnes tabulaires).

Joindre la table du thme IRRIG une table des caractristiques des zones irrigues Ouvrir la table IRRIG Ajouter la table D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\TABLES\ culture.dbf Slectionner lattribut zon_num dans la table Slectionner lattribut zone dans la table Table Join

4- MISE EN FORME DUNE CARTE AJOUTER View Layout Echelle en km Ajout de graticules des coordonnes Ajouter un titre, le nom et la date de ralisation de la carte

Application : Faire une carte montrant seulement les collecteurs principaux et leur dbits


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5- INTEGRATION DIMAGE SATELLITE DANS LA BD Activer lextension Spatial Analyst Afficher le thme D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\SHAPE

\VILLES Ajouter le grid D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\GRIDS\spot00_v_lamb Examiner les valeurs du grid, quoi correspondent-elles? Ajouter le grid D:\2014_COURS_SIG_TELE_GC\BD_SPATIALE\GRIDS\carte_lac Calculer les superficies des classes de cette carte


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2014_COURS_TELE_SIG_GC_V2-libre[1].pdf

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Hendel__Away_From_Ritual-libre (1).pdf

PDF.13 Libre

L SOFTWARE LIBRE - eprints.rclis.orgeprints.rclis.org/7592/1/Capítulo1.pdf · 1.1. EL SOFTWARE LIBRE ... Ta bla 1.1. Movimientos del software libre ... CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS 5.

Today's Libre 07222015.pdf

Big_Fish-_El_reencuentro_con_la_eficacia_simbolica.Jon_Burguera._baja_resolucion-libre (1).pdf

AGUA Y LIBRE COMERCIO 1.pdf

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DRIFRA.2-libre (1).pdf

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Lise_Bourbeau_-_Le_5_ferite_e_come_guarirle_FIND-libre (1).pdf

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Banse_et_al.2013.PCA_AggViolBehav-libre (1).pdf

El_hombre_como_ser_religioso_en_Martin_Buber_-libre (1).pdf

Seguranca_de_Redes_em_Ambientes_Cooperativos-libre (1).pdf

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