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Workshop on Census Cartography and Management, Port-of-Spain, Trinidad and Tobago, 22-26 October 2007

Collecte et Conversion des Données

Workshop on Census Cartography and Management, Port-of-Spain, Trinidad and Tobago,22-26 October 2007

Données nécessaires pour la mise en place de la BDN de recensement

• Identification des sources de données existantes:• Collecte des données géographiques supplémentaires• Conversion des données

• Numérisation• Topologie

• intégration des données dans la BD• Géoréférencement• Codage • Combinaison et intégration


Pourquoi un Inventaire de données ?

• Identifier les sources de données existantes et les documenter

• Eviter la duplication des efforts

• Données géographiques:• travail intensif• propension aux erreurs• couts élevés (70% des projects SIG)


Inventaire des cartes analogues existantes

• Cartes nationales d’ensemble 1:250,000-1:5,000,000• divisions du territoire, agglomérations, routes, cours

d’eau, lacs, relief, etc.• Cartes Topographiques- 1:25,000 to 250,000 • Cartes/Plans de ville, (1:1,000 to 1:5,000)

• rues, quartiers, parcs, etc. • Cartes des unités administratives (a tous les niveaux) • Cartes Thématiques

• distribution population (des recensements précédents)


Inventaire (cont.)

• Données numériques existantes :

• Import direct: cartes numériques, Photos aéreiennes,

images satellitales.

Collecte des données géographiques supplementaires:

• Travail sur terrain (techniques traditionnelles de levés, GPS,

SIG nomade)

• Imagerie aérienne & satellitale.


GPS

DeletectionPhoto. aerienne

Cartes

Recensement & Enquetes

Collecte de Donnees

GDB

Leves terrain

GIS

Capture

Management


Conversion des informations sur les cartes imprimées en données numériques

Carte Papier

(statique)

Numérisation

Carte numerique

(reproduite a souhait)


Conversion des données géographiques:

• Deux méthodes:

• Numérisation manuelle

• Table à numeriser

• Sur écran: frontale “heads-up digitizing”

• Scannage

• Scanneur

• Conversion raster to vector


Numerisation Manuelle

Methode la plus courante de conversion de donnees

• Necessite une table a numeriser• Dim. Variables: (25x25 cm to

150x200cm)

• Idealement, la carte doit etre plate, sans plis ou dechirures

• Cout: quelques centaines a dizaines $


Etapes de numerisation

• Determiner 4 points de repere sur la carte ( dont les coordonnees reelles sont connues dans le systeme de projection de la carte de base)

• Tracer les elements ponctuels et lineaires qui vont être numérisés avec un curseur (souris): mode vecteur

• Mode d’enregistrement des coordonnees:• Point: cliquer sur des positions où la direction change• Mode controle (“Stream”) : le numériseur enregistre

automatiquement la position, à intervalles réguliers ou lorsque le curseur s’est déplacé à une distance fixe.


Numérisation frontale (sur ecran) I

• Les elements cartographiques sont tracés sur une feuille transparente qu’on attache à l'écran

• Option, s'il n'ya pas de numériseur disponible; et exigence en précision tres reduite


• Methode commune

• Une carte scannée, une

photographie aérienne ou une

image satellite come arriere-plan

• L’operateur suit la trace des

elements geographiques a l’aide

d'une souris (en mode vecteur)

Heads-Up Digitizing II


Avantages et inconvenients de la numerisation

Avantages

• Facile à apprendre et donc ne nécessite pas de main-d'oeuvre qualifiée et coûteuse ,

• informations attributaires peuvent être ajoutées au cours du processus de numérisation

• Grande précision peut être atteinte grâce à la numérisation manuelle: il y a généralement un minimum de perte de précision par rapport à la carte-source


…Cont.

Inconvenients

• Necessite un travail fastidieux, fatigant: des instructions de controle a etablir pour reduire les erreurs et gagner du temps lors des corrections ulterieures

• Processus lent: projets de conversion de donnees a large echelle necessitent un grand nombre d’operateurs et tables a numeriser

• Precision des cartes numerisees limitee par la qualite de la source


Le Scannage: alternative viable par rapport a la numerisation

• Balayage optique:le scannage donne une image matricielle (raster) de la carte initiale, image qui peut etre enregistree dans un format standard (TIFF ou GIF)

• Plusieurs types dont les prix varient selon le mode de balayage et la precision.


Avantages et desavantages du scannage

Avantages:

• Les cartes scannees peuvent etre utilisees comme arriere-plan pour l’information vectorielle

• Les cartes topographiques scannees peuvent etre combinees avec les limites des DR numerisees pour la production des cartes pour les enqueteurs

• Les scanneurs Petit format scanners sont relativement peu chers et fournissent une saisie rapide des donnees

• Les informations scannees (raster) sont converties en coordonnees (vecteur): vectorisation


…Cont.

Inconvenients:

• Conversion de large cartes avec un scanneur petit format exige un re-assemblage fastidieux des parts individuelles

• Scanners de grand format et a grand debit sont chers

• Malgre les recentes avancees dans les logiciels de vectorization associes au scannage, une correction a la main est parfois necessaire.


Verification et correction

• Objectif de la numerisation: represention exacte de la carte d’origine

• La numerisation manuelle est sujette a des erreurs:• Les lignes qui se connectent sur la carte doivent se

connecter dans la base de donnees numerique: connecter les lignes

• Pas d’objets manquants, ni• d’objets dupliques,


Some common digitizing errors

overshoot

line digitizedtwice

missingline

spike

undershoot

-” Spike”: pointe

- “undershoot”: ligne trop courte

- “overshoot”: depassement


Correction automatique de quelques erreurs de numerisation

• Quelques unes de ces erreurs courantes peuvent etre evitees en utilisant les

tolerances du logiciel de numerisation (tolerance de raccordement: “snap

tolerance”).

• Par exemple, on peut specifier que tous les points extremes d’une ligne qui se

trouvent a moins d’1 mm d’une autre ligne seront automatiquement raccordees

(‘snapped”).

• Les polygones minces crees lorsqu’une ligne est numerisee deux fois doivent

etre automatiquement elimines.


Construction de la Topologie

• Le SIG determine les relations entre les objets geographiques features dans la base de donnees

• Par exemple, le systeme va determiner les intersections entre deux ou plusieurs routes et creer les noeuds

• Pour les donnees polygone, le systeme va determiner quelle lignes qui definissent le contour de chaque polygone

• La construction de topologie facilite le processus de correction: reperer les polygones qui ne sont pas clos


Integration des donnees (multi-sources, multi-formats, multi-echelles)

• Georeferencement• Consiste a convertir les coordinates de la carte (relatives) aux

coordonnes reelles correspondant au systeme de projection de la carte-source (pourrait etre effectue au stade de numerisation).

• Attacher des codes aux objects numerises (point, ligne, polygone), assurant le lien entre les entites geographiques aux attributs enregistres pour chacune d’elles

• Integrer d’autres donnees attributaires: “Spreadsheets”, liens avec des bases de donnees externes


Resume

• Conversion des donnees• Conversion des cartes analogues en cartes numeriques

• Numerisation• Scannage (incluant la vectorisation)

• Correction• Topologie

• Integration• Georeferencement• Codage• Integration de donnees attributaires


Merci pour votre attention!


GPS coordinatecollection

Existing digitalmaps

Scanning

Raster to vectorconversion(automated or semi-automated)

Editinggeographicfeatures

Dataconversion

Sources ofgeographicinformation

Digital mapdata integration

Digitizing

Combine andintegrate digitalmap sheets

Coding (labelling)of digitalgeographicfeatures

Georeferencing(coordinate trans-formation andprojection change)

Constructtopology forgeographicfeatures

Generate linesand polygons

Additionalgeographic datacollection

Identify existingdata sources

Paper maps,existing printedair photos andsatellite images

Field mappingproductssuch assketch maps

Digital air photosand satelliteimages

Additionaldelineation ofEA boundaries

Parallel activity

Developgeographicattributesdatabase


Resolution

• Data resolution: Typically applied to raster GIS databases,

this is the size of raster grid cells. Resolution is the

measurement of the smallest map feature that can be

stored or displayed


OBIA Raster to Vector Conversion

• Object-Based Image Analysis (OBIA) is a tentative name for a sub-discipline of GIScience devoted to partitioning remote sensing (RS) imagery into meaningful image-objects, and assessing their characteristics through spatial, spectral and temporal scale. At its most fundamental level, OBIA requires image segmentation,

• attribution, classification and the ability to query and link individual objects (a.k.a. segments) in space and time. In order to achieve this, OBIA incorporates knowledge from a vast array of disciplines involved in the generation and use of geographic information (GI).


Object-Based Image Analysis


OBIA Dwelling Identification

• Segmentation basedSegmentation based

• Pixel basedPixel based

• Automated DigitizingAutomated Digitizing


Object-Based Image Analysis

• Increasing demand for updated geo-spatial information,

rapid information extraction

• Complex image content of VHSR data needs to be

structured and understood

• Huge amount of data can only be utilized by automated

analysis and interpretation

• New target classes and high variety of instances

• Monitoring systems and update cycles

• Transferability, objectivity, transparency, flexibility


Aerial photography

• La photographie aérienne est obtenue à l'aide de caméras spécialisées à bord des avions volant à basse altitude. La caméra capte l'image numériquement ou sur film photographique.

• La photographie aérienne est la méthode de choix pour la les applications cartographiques qui nécessitent une grande précision et une réalisation rapide des tâches.

• Photogrammétrie - la science relative aux mesures des images photographiques.


• Traditional end product: printed photos• Digital image (scanned from photo) in standard graphics format

(TIFF, JPEG) that can be integrated in a GIS or desktop mapping package

• Trend: fully digital process

• digital orthophotos• corrected for camera angle, atmospheric distortions and

terrain elevation• georeferenced in a standard projection (e.g. UTM)• geometric accuracy of a topographic map• large detail of a photograph

Aerial photography (cont.)


Remote sensing process

Earth Surface

Sources of Energy

Sensing System

Receiving station


GPS

• Collection of point data

• Stored as “waypoints”

• Accuracy dependent on device and environmental variables

Surveying• Paper Based

• Manual recording of information

• Electronic Based• Handheld device


Keyboard entry

• keyboard entry of coordinate data

• e.g., point lat/long coordinates• from a gazetteer (a listing of

place names and their coordinates)

• from locations recorded on a map


Latitude/Longitude coordinate conversion

• Latitude is y-coo, Longitude is x-coo

• Common format is degrees, minutes, seconds 113º 15’ 23” W 21º 56’ 07” N

• To represent lat/long in a GIS, we need to convert to decimal degrees

-113.25639 21.93528

• DD = D + (M + S / 60) / 60


Conversion of hardcopy maps to digital data

• Transformer les elements visibles sur carte-papier en information numérique sous forme de point, ligne, polygone, et d’attributs

• Dans de nombreux projets SIG, l'étape qui necessite de loin le plus de temps et de ressources (jusqu'à 80% du coût du projet)

• De récents méthodes reduisent l’effort consenti pour cette étape ardue

• Le transfert des données fait souvent appel à l'échange de données dans la plupart des formats de fichiers propriétaires utilisant la fonction d’importation / exportation des SIG

• les logiciel de conversion de données libres deviennent largement disponibles

Workshop on Census Cartography and Management, Port-of-Spain, Trinidad and Tobago, 22-26 October 2007

Source de donnees pour l’etablissement de cartes de districts de recensement

• Types of cartes necessaires

•Cartes nationales d’ensembles (divisions du territoire, routes, cours

d’eau, lacs, relief, etc./ Cartes topographiques/ Cartes de villes (rues,

qaurtiers, parcs)/ Cartes admin./ Cartes thematiques (distrib. de pop.)

• Inventaire des sources existantes: (carte-papier, donnees num.)

•Meta-donnees: ref. geo, echelle, legende, date, source, etc.

• Importation des donnees numeriques existantes

• Collecte de donnees geographiques supplementaires•Techniques de terrain traditionnels/Photo. Aeriennes/Images-Satellite • GPS


Numérisation frontale II

• La numérisation frontale est maintenant commune: lorsque

l‘operateur utilise une carte scannée, une photographie

aérienne ou une image satellite comme arriere-plan et suit la

trace des elements geographiques a l’aide d'une souris.

• Cette méthode donne des résultats plus précis

• Rapide, plus facile de retracer, et gagner des étapes


Geographical Data Accuracy

• Logical accuracy• Refers to the integrity of relationships among geographic

features• e.g. a river stored in a hydrological database that defines the

boundary between admin. Units should coincide with the boundary between those units

• Positional accuracy• Coordinates of features in the GIS database are correct relative

to their true position on the earth’s surface.

• Note: For a census database, it may be more important that a certain street defines the boundary of an EA, than to know that the exact coordinates represent the real-world


• Usage direct des images scannees

• e.g., scanned air-photos

• digital topographic maps in raster format

• Scanner output is a raster data set usually needs to be converted into a vector representation

• Often requires considerable editing

…Cont.


Vectorisation: raster en vecteur

• Conversion des informations scannees contenues dans l’image matricielle (raster) en coordonnees (vecteur)

• Automatic mode: the system converts all lines on the raster image into sequences of coordinates automatically. automated raster to vector process starts with a line thinning algorithm

• Semi-automatic mode, the operator clicks on each line that needs to be converted; system then traces that line to the nearest intersections and converts it into a vector representation


Fixation des Erreurs

• Some of the common digitizing errors shown in the figure can be avoided by using the digitizing software’s snap tolerances that are defined by the user

• For example, the user might specify that all endpoints of a line that are closer than 1 mm from another line will automatically be connected (snapped) to that line

• Small sliver polygons that are created when a line is digitized twice can also be automatically removed


Converting Between Different Digital Formats

• All software systems provide links to other formats

• But the number and functionality of import routines varies between packages

• Problems often occur because software developers are reluctant to publish the exact file formats that their systems use

• Option of using a third data format• Example: Autocad’s DXF format


Collecte et conversion des donnees /Processus d’integration

• Collecte des donnees• Inventaire des sources existantes: cartes papier /

donnees numeriques• Imagerie: satellite, photo aerienne, etc.• Collecte de terrain (hand-held devices-GPS, etc.)

• Data Input/Conversion• Keyboard entry of coordinates• Digitizing/Scanning/Raster-to-Vector• Editing/Building Topology

• Data Integration• Georeferencing


Agencies to contact

• National geographic institute / mapping agency• Military mapping services• Province, district and municipal governments• Various government or private organizations dealing with

spatial data• Geological or hydrological survey• Environmental protection authority• Transport authority• Utility and communication sector companies• Land titling & surveying agencies• Academic institutions• Donor activities

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