Cartographie, DAO et SIG

La cartographie recouvre un très large éventail de besoins et il n'est pas aisé de définir précisément la typologie de tous les produits cartographiques.

Ils doivent répondre aux besoins de leurs utilisateurs. Les cartes et plans utilisables dans la géomercatique, par exemple, ne ressemblent guère aux sorties satisfaisant les besoins d'un cabinet de géomètre, d'architecte ou d'urbaniste; pas plus que les cartes réalisées par un Conseil Général ne ressemblent au Plan d'Occupation du Sol d’une commune ou le 1:1000 000 IGN à un levé tachéométrique réalisé pour implanter un lotissement.

Cette disparité des besoins entraîne une grande diversité des produits cartographiques et, inévitablement, des choix techniques différents (matériels plus ou moins puissants, logiciels différents, données de précision et de nature différentes).

Cartographie et Collectivités territoriales, des besoins plus homogènes

Pour leur part les Collectivités territoriales (département, communes, SIVOM, ...), dont la population se situe dans une tranche comprise entre 5000 et 15000 habitants, ont toutes des besoins identiques et facilement identifiables. C'est pourquoi nous proposons de réduire notre propos à leur cas particuliers.

Les produits cartographiques nécessaires à ces petites entités sont toutefois importants et variés :

- plan cadastral et informations sur les parcelles,

- plans d'étude (implantation de nouvelles voies, de lotissements, de bâtiments communaux ...),

- plan d'ensemble de la commune,

- Plan d'Occupation du Sol,

- plans permettant la gestion des divers réseaux (réseau de distribution d'eau potable, réseau électrique, égouts, voies communales, ...),

- plan des chemins piétonniers, des sentiers VTT, des pistes de ski de fond...

- cartographie de communication destinée à être insérée dans des rapports (format A4, A3),

- carte des transports en commun,

- carte des espaces verts, des équipements collectifs,

- cartographie des risques d'inondations ...

De grandes exigences techniques

Ces plans et cartes édités à des échelles voisines, permettent d'utiliser une gamme limitée de données géographiques pour les réaliser (BD Topo de l'IGN + Cadastre + levés de géomètres, par exemple).

Les échelles d'édition auxquelles nous nous limiterons (du 1:2000 au 1:10000-1:20000) permettent d'esquiver certains problèmes de cartographie très délicats, comme la généralisation (lorsqu'on procède à des réductions importantes, les objets cartographiques se bousculent et se superposent si l’on augmente leur taille pour qu’ils restent lisibles. Il faut alors procéder à des déformations de la géométrie obéissant à des règles sophistiquées -et floues- difficiles à automatiser.).

Ces plans présentent des apparences très différentes même s’ils utilisent des données géographiques communes pour leur réalisation.

La même géométrie va être habillée de symboles linéaires, ponctuels et surfaciques, qui seront colorés et tramés très diversement.

Ces représentations différentes sont l'expression d'informations sémantiques associées aux objets géographiques (un tronçon de route porteur de l’information "voie piétonne ", sera cartographié différemment d’un autre portant l’information " piste cyclable " ou " voie carrossable ").

La caractéristique première du logiciel capable de réaliser les plans topographiques et thématiques, va être sa capacité à gérer une structure de données.

Le système capable de générer des plans topographiques et thématiques doit être capable de gérer un modèle objet constitué au minimum de classes d'objets définis par une liste d'attributs.

Les SIG et la cartographie numérique

Pour bon nombre d'utilisateurs, la cartographie numérique relève domaine des logiciels de DAO-CAO (logiciels de Dessin Assisté par Ordinateur et de Conception Assistée par ordinateur). Il est vrai qu’aujourd'hui encore, les fonctions de dessin sont souvent plus élaborées sur ce type de logiciel. Cependant, grâce à la souplesse d’utilisation qui caractérise l’approche " objet " de l’information géographique, le SIG représente incontestablement l’avenir, malgré les progrès constants des logiciels de DAO-CAO. La différence entre les SIG et les logiciels de DAO-CAO s’amenuise. Les versions récentes de ces derniers permettent en effet une approche "objet" de l’information.

La démarche cartographique en DAO-CAO consiste simplement à associer un symbole cartographique à une primitive géométrique. Un symbole linéaire représentant une autoroute est associé, par exemple, à une ligne brisée qui aura une largeur et une couleur particulière. Un bois de sapins sera représenté par un polygone tramé et colorié. Un point sera caractérisé par un symbole figurant un pylône...

Cette symbolisation est très lourde à effectuer (chaque symbolisation s’adresse à une couche d’objets graphiques voire à un seul objet), mais, de surcroît, il est nécessaire de la recommencer autant de fois que l’on désire de nouvelles légendes. La carte est dans l'incapacité de traduire des phénomènes thématiques (chiffre d’affaire des grandes surfaces d’une chaîne représentés par des cercles de diamètres différents, par exemple) sans le recours à des interventions totalement manuelles.

SIG et cartographie : où en est-on ?

La manière de présenter les SIG a longtemps eu pour objectif de faire rêver leurs utilisateurs potentiels et de les pousser à en acquérir. Les arguments publicitaires embellissaient la réalité : Il serait faux de prétendre qu’actuellement tous les SIG sont aptes à la cartographie.

Le SIG, défini il y a quelques années comme un "outil privilégié du décideur de l'an 2000 voulant appréhender l'espace", se voit maintenant présenté plus modestement comme un "outil très utile à la gestion de fichiers numériques, à la synthèse d’informations de provenances multiples et à la réalisation de plans très divers".

Cette définition est plus conforme a l'état réel des connaissances, de l’expérience des utilisateurs et du marché des logiciels.

Les fabricants et les clients ont réalisé depuis peu que l'information générée par un SIG a pour finalité d'être représentée par un plan. Par conséquent il est possible d'affirmer désormais que la production objective du SIG est le plan. Celui ci ne sera généralement pas un " simple " plan topographique : des tableaux, des résultats statistiques, des histogrammes, des camemberts seront souvent associés à l’information géographique.

Il a fallu attendre cette prise de conscience pour que le problème de la faisabilité, puis de la qualité des sorties cartographiques, ne commence à être pris au sérieux.

Les fonctions des SIG cartographes 

Le SIG capable de réaliser des cartes doit posséder les fonctions classiques définissant le SIG, enrichies de sous-fonctions spécifiques :

Echanges d'informations

Ces fonctions permettent les communications avec l'extérieur :

-importations et exportations de données numériques dans la structure objet (formats EDIGéO, DXF...),

-importations et exportations de données " images " (format TIFF...),

-impression de plans, sauvegardes de fichiers " dessins "...

Sélections

Ces fonctions permettent de choisir d'exploiter de manière sélective des sous-ensembles des données géographiques:

- une zone particulière,

- un type de données dans la zone préalablement définie (par exemple, l’occupation du sol, l’hydrographie et les courbes de niveau).

Consultations

Ces fonctions permettent à l'utilisateur de visualiser tout ou partie des informations contenues dans sa base (structure et contenu).

Saisies

Ces fonctions de saisie vont essentiellement permettre d'ajouter des informations géométriques et sémantiques à la base. S'agissant de la géométrie, les logiciels de CAO/DAO possèdent encore une importante avance sur les logiciels SIG pour la précision géométrique, et les fonctions d’accrochage des objets. Les fonctions de saisie comportent des outils interactifs ou automatiques très sophistiqués facilitant le passage de la base de données à la carte.

Trois raisons vont nécessiter l'emploi de ces outils :

- La nature même d'une base de données, qu'il faut distinguer d'une carte numérique. Par exemple, l'information "RN7" doit être, dans la base, associée à chaque tronçon de la route, alors que, sur la carte, on ne désire la voir apparaître que de loin en loin, lisible et bien orientée. Les toponymes et désignations qui peuvent n'avoir que leurs coordonnées pour toute relation avec les objets correspondants (ils vont donc être exactement posés dessus), auront besoin d'être déplacés lorsqu'ils occultent des informations importantes (parmi lesquelles, l'objet nommé systématiquement).

La géométrie partagée entre une rangée d'arbres et un axe de route, utile pour gérer des relations d'adjacence dans la base (topologie), va poser un important problème lors du passage à la carte. Il faut déplacer l'un des objets. Mais lequel, de quel côté et de combien?

- Les insuffisances des spécifications de saisie et de contenu de la plupart des bases de données actuelles.

Il n'a pas été possible, lors de leur conception, d'intégrer tous les problèmes qui allaient se poser lors de l’utilisation des données et particulièrement lors du passage à la cartographie. Par exemple, une route géométriquement définie uniquement par son axe, symbolisée grâce à son information "nombre de voies" se raccordera très mal avec un carrefour dont la géométrie du contour a été définie par le " restituteur ", lors de la phase de restitution photogrammétrique. Un autre cas de définition spatiale insuffisante  (une courbe de niveau n’a pas été spécifiée comme un linéaire orienté, le " haut " et le " bas " ne sont pas connus) , sera mis en évidence par le cartographe désirant positionner la " chiffraison " des courbes  " têtes vers l’amont " comme la règle le préconise.

- Une base de données géographique comportera toujours, un certain nombre de fautes

Elles échappent à tous contrôles, l'utilisateur connaissant son territoire voudra avoir la possibilité de les corriger.

Analyse des données

Deux familles de fonctions, inhérentes aux SIG, vont permettre la sélection des objets que l'on voudra ensuite mettre en exergue grâce à une symbolisation spécifique :

- les fonctions permettant les requêtes sémantiques et/ou géométriques et/ou topologiques concernant plusieurs classes d'objets de la base.

- les fonctions permettant de classifier des familles d'objets (traitements thématiques).

La première famille de fonctions n'est pas la plus importante pour réaliser de la cartographie thématique. C'est d'ailleurs une déception pour l'utilisateur de SIG novice : plus une requête est sophistiquée, plus, très logiquement, son résultat correspond à une faible quantité d'informations.

"Je voudrais connaître l'itinéraire partant de tel village et y revenant, n'empruntant que des voies non revêtues, passant à proximité d'un étang où la baignade est possible, passant à côté d'une auberge dont le menu n'excède pas 80F, comportant 80% de chemins ombragés et ne dépassant pas une longueur de 20km" est une requête qui risque bien de rester sans réponse ...et donc sans traduction cartographique !

La seconde famille de fonctions (traitements thématiques) va fournir des résultats plus "cartographiques".

Une classification en cinq tranches de surfaces de parcelles cadastrales, ces tranches étant symbolisées par des couleurs exprimant au mieux une hiérarchie, permettra de fournir, par exemple, une carte facilitant une étude de remembrement.

Cartographie

Nous trouverons ici les outils permettant de symboliser des objets ponctuels, linéaires et surfaciques qui permettront l'établissement de légendes utilisateurs. Généralement, ces besoins sont très imparfaitement remplis par les SIG existants. Rares sont les systèmes permettant la représentation correcte d’une autoroute avec un symbole linéaire constitué de plusieurs traits et de plusieurs couleurs.

Beaucoup de SIG permettent d’associer une symbolisation à un objet mais pas plusieurs symbolisations en fonction de combinaisons de valeurs d’attributs. Une route nationale de 15 m de large doit recevoir une symbolisation différente d’une route départementale qui ne mesure que 5 m de large.

Lorsque cette possibilité n’existe pas, l’utilisateur se voit contraint d’éclater artificiellement une classe d’objets (routes carrossables, par exemple) pour pouvoir symboliser différemment les routes nationales et les routes départementales. Cet éclatement sera alors préjudiciable à la consultation de la base par requêtes. La fiche technique n° 14 "Des données organisées en modèle utilisateur" aborde ces problèmes.

Un autre palliatif consistera à effectuer de nombreuses requêtes; le résultat graphique de celles-ci peut cependant, sur certain logiciels, ne pas être conservé.

De plus, rares sont les SIG permettant une représentation à l’échelle d’un symbole linéaire ou ponctuel, alors que ce devrait être le choix par défaut par les constructeurs de SIG. En effet, généralement, l'utilisateur choisit un symbole (pour une route, par exemple) ayant une largeur compatible avec l’échelle de publication envisagée. Lorsque d'autres exploitations de ces données sont faites à une autre échelle, le symbole, qui n'a pas changé de taille, se révèle inadapté.

Des outils permettant le positionnement des écritures, automatiquement ou interactivement, doivent impérativement exister : ce point de la cartographie étant tout à fait primordial. Ces outils peuvent être très élaborés : positionnement d’un nom de ruisseau au plus près le long d’un cours d’eau linéaire, par exemple.

Nous y trouverons aussi, parallèlement (et c'est peut-être à ce niveau que les SIG existants sont les plus pauvres), les fonctions permettant l'habillage des plans et cartes (cadre, amorces de carroyage, légende, flèche nord, etc...).

Conclusion

Actuellement - et ceci n’est pas contradictoire avec ce qui a été précédemment exprimé - les SIG les plus performants en matière de cartographie sont, d’une part ceux qui ont été conçus comme une surcouche sur des logiciels de DAO-CAO, d’autre part ceux auxquels ont été associés des modules spécialisés en cartographie. Dans un cas comme dans l’autre, ils disposent, a priori, de l’essentiel de ces outils.

L’utilisateur devra cependant rester particulièrement vigilant, lors du choix de son logiciel, qui devra rester un SIG performant, capable d’analyse spatiales et de traitements thématiques sophistiqués, tout en étant un outil apte à la cartographie. Un écueil classique consiste en effet à plus ou moins transformer la structure objet des données en structure CAO/DAO pour rendre le SIG apte à la cartographie. Les fonctionnalités SIG deviennent alors inopérantes.