CARTOGRAPHIE SUR INTERNET

 

 

 

 

Les nouvelles technologies de l’information liées à l’essor des réseaux Internet et Intranet ont atteint aujourd’hui une véritable maturité. Le navigateur Internet devient l’interface standard de consultation de données mais aussi le moyen d’accéder à un nombre croissant de services ou d’applications au sein des entreprises et des administrations.

L’information géographique n’échappe pas à ce phénomène et il est désormais possible de publier cartes et données ou d’offrir des services géographiques interactifs en utilisant des méthodes et des outils éprouvés.

 

L’éventail des potentialités offertes est étendu et les méthodes et outils disponibles répondent à des besoins différents en imposant des contraintes spécifiques au niveau de la facilité de mise en œuvre ou de la consultation.

Dans ce contexte, encore en pleine évolution en 2002, ce document se propose de faire un point sur les possibilités existantes et les méthodes de mise en œuvre. Il souhaite apporter une base d’informations stable qui permette de cerner au mieux un besoin fonctionnel et d’ajuster des attentes en fonction des moyens et des efforts prévisibles ou à l’inverse de prévoir un plan de mise en œuvre en fonction d’objectifs planifiés.

Quelques outils sont mentionnés dans un simple but d’illustration mais la vitesse d’évolution de l’offre du marché ne permet pas de dresser un tableau stable de celle-ci et une actualisation est nécessaire pour coller à la réalité du moment.

 

Problématique, potentialités et contraintes

 

La mise en ligne d’une cartographie sur Internet nécessite de bien appréhender les spécificités propres au monde de la géographie, de la gestion de l’information et des techniques liées à internet. Car le succès d’une opération est le résultat d’un ensemble de facteurs, issus de ces disciplines, qui se combinent mais qui ne sont pas tous maîtrisables.

Si la qualité et la pertinence de l’information sont des éléments clés indéniables, la convivialité de l’accès aux données et le temps de réponse ont aussi leur importance.

Intranet et Internet augmentent l’auditoire de façon considérable et de ce fait aussi la diversité des attentes et des cultures. Les utilisateurs ne sont pas nécessairement rompus aux pratiques et aux usages habituels des initiés. Potentiellement, toute finesse technique ou convention peut être source de difficulté. Les concepteurs devront donc anticiper l’usage final et affiner leur offre en fonction des cibles.

Pour mettre en ligne un service de publication, il convient de pouvoir apporter une réponse claire aux questions suivantes :

 

Quel est le public visé, quelles sont ses attentes et les contraintes qu’il tolère?

Si des professionnels sont prêts à supporter quelques contraintes pour accéder à un service à valeur ajoutée, le grand public, au contraire, cherchera à atteindre rapidement une information de synthèse sans savoir-faire préalable.

 

Quelles contraintes imposer au niveau du poste client ?

Cette question prend toute sa pertinence si l’on note que le navigateur Internet de base offre bien peu de possibilités pour satisfaire aux besoins cartographiques. Il ne sait afficher que du texte et des images et ne permet qu’un simple clic pour une interaction. Si l'on vise une consultation sur un navigateur Internet de base, il faut nécessairement déporter toute "l'intelligence" au niveau du centre serveur avec ce que cela implique en terme de charge. A l'inverse, rendre le poste client plus autonome nécessite de lui adjoindre des composants logiciels. Se pose alors le problème du mode de déploiement de ces composants, de leur aptitude à fonctionner sur des plates-formes hétérogènes et enfin de la stabilité dans le temps des options logicielles retenues.

 

Quelles contraintes imposer au centre serveur ?

Au sein du serveur, il faudra pouvoir intégrer la solution cartographique sur la plate-forme technique et prévoir une organisation pour l’administration des données et des productions. Il est rare d’être totalement maître de la chaîne de production et de diffusion de l’information. L’exploitation doit offrir la souplesse nécessaire pour faire vivre efficacement ce service. Pour les besoins les plus pointus, il ne faut pas exclure de disposer d’une plate-forme dédiée aux besoins géographiques.

 

Quelle option technique retenir ?

Les choix à faire dépendent de la nature des informations à publier, de leur vitesse d’évolution et de la liberté d’interaction à offrir à l’utilisateur.

 

-         Publier des cartes statiques

C’est  une opération simple qui permet d’enrichir un site, avec les outils SIG en vigueur, si l’information à présenter est suffisamment stable pour supporter des mises à jour espacées. Ces cartes statiques peuvent aussi être utilisées comme interface de saisie pour désigner une entité et pointer sur une page d’information liée à l’objet désigné.

 

-         Offrir au visiteur quelques interactions

Des interactions simples (zoom, déplacement, sélection d’entités) peuvent être réalisées sur les cartes produites sans trop de sophistication tant que les données restent stables et représentent un volume raisonnable.

 

-         Proposer une cartographie dynamique

Si les flux de données à transférer deviennent trop importants ou si l’étendue géographique à couvrir est vaste, ou enfin si les données sont fréquemment actualisées, il faut alors envisager d’opter pour un véritable système de cartographie dynamique. Il s’agit alors de mettre en place un serveur qui exploite en temps réel des bases de données actualisées pour offrir au visiteur une réponse spécifique calculée. Les possibilités offertes sont liées aux capacités de l’outil choisi, et il est aujourd’hui possible de proposer, au travers d’une architecture Internet, un véritable SIG.

Au-delà de la présentation de cartes, il convient d’examiner s’il y a lieu de prévoir des services complémentaires, à base de requêtes géographiques destinées à faire ressortir spécifiquement certains types d’informations, ou d’extraire des données.

 

-         Traiter des  fichiers raster volumineux

La dernière question à examiner concerne les cartes stockées sous forme raster. Quand  les volumes mis en jeu deviennent très importants, un serveur raster peut apporter une souplesse inespérée. Ces serveurs utilisent des protocoles de transmission spécifiques et ont des performances liées aux algorithmes de compression.

 

Quelques bases techniques Les notions techniques abordées n’ont la prétention  que de fournir quelques bases pour apprécier les solutions possibles et les restituer dans leur propre contexte. Internet est une technologie qui se veut universelle Le réseau mondial a pour vocation de fédérer l’ensemble des sources d’information et de permettre un accès identique pour tous, en lissant les problèmes liés aux matériels et logiciels. Le navigateur (ou explorateur) est l’interface unique qui permet la consultation de tous types de données (textes, images, graphiques, sons, animations). Ces concepts idéaux trouvent cependant des limites en pratique. Les possibilités de visualisation et d’interaction offertes par le navigateur de base sont souvent trop limitatives pour des besoins évolués. Il s’est donc développé toute une panoplie de modules additifs plus ou moins standardisés pour offrir des fonctions complémentaires en particulier pour la publication de cartes. On parle alors de traitement local de l’information car il s’exécute sur le matériel  et dans l’environnement du visiteur. D’un point de vue externe, il existe deux types d’additifs : ceux qui nécessitent une installation préalable sur le poste du visiteur et ceux qui sont transférés et installés automatiquement lors de la consultation. Une installation préalable d’un composant spécifique peut constituer un frein à la fréquentation d’un site. Un chargement automatique reste plus indolore si les programmes transmis avec les données ne pénalisent pas trop les temps de transmission. La souplesse d’interaction offerte par un traitement local qui modifie les modalités d’échange avec le serveur a donc des conséquences à évaluer. Tout d’abord, il faut bien prendre conscience que l’universalité initiale d’Internet est perdue. Les problèmes de compatibilité entre machines et versions de logiciels font bien vite surface à nouveau. Ensuite, il faut remarquer qu’un traitement local efficace implique que les données transmises soient structurées et lisibles, et de fait non confidentielles.   Serveur web et serveur d’application Un serveur web de base n’offre qu’un mécanisme simple pour répondre aux demandes d’un visiteur. Il ne sait que retransmettre la page d’information qui correspond à la demande d’un visiteur. Cette transmission est faite de façon asynchrone, sans traitement complémentaire et sans que le serveur conserve la mémoire d’une séquence d’échanges avec un visiteur  donné. Pour dépasser ces limites, les sites web sont aujourd’hui couplés à des serveurs d’applications qui permettent d’exécuter des opérations à la demande et d’adapter leur réponse aux besoins d’un visiteur donné. Les services de cartographie dynamique s’inscrivent dans un environnement de ce type. Différentes technologies sont envisageables du côté du serveur. Certaines sont liées à un éditeur de logiciels ; d’autres se veulent plus universelles. L’environnement Java (J2EE) offre aujourd’hui une plate-forme complète qui a conquis tous ceux qui cherchent à s’abstraire des solutions propriétaires et qui ouvre sur le monde des logiciels libres. Vectoriel ou image La transmission d’une carte peut se faire en mode vectoriel ou image. Cette différence notoire mérite quelques éclaircissements et quelques éléments de comparaison pour cerner les implications d’un tel choix. -         Seule l’image peut être affichée par les navigateurs Le nombre de formats d’images reconnu par les navigateurs reste très limité.        Le format GIF limite à 256 le nombre de couleurs possibles mais restitue une image sans perte d’information. Le format JPEG ne connaît pas cette limite et supporte des taux de compression plus élevés au prix d’une certaine dégradation de l’image de base. Le format PNG, qui est une émanation du consortium W3C[1], utilise un mode de compression sans perte d’information qui est réputé d'une efficacité excellente. Il a l’avantage de pouvoir traiter plusieurs types d’images et d’être libre de tout droit. -         Les formats vectoriels nécessitent tous des logiciels complémentaires Les fichiers vectoriels contiennent une description des entités géométriques à représenter : points - lignes - surfaces, formes géométriques élémentaires, indications de couleurs, de remplissage de zones, etc. Chaque format utilise un  modèle vectoriel qui lui est propre et qui conditionne ses champs d’usage. Aucun format vectoriel n’est actuellement reconnu de façon standard par les navigateurs. Tous, y compris le format SVG qui est normalisé par le W3C, nécessitent l’adjonction d’un logiciel sur le navigateur du poste client pour la visualisation.  Au niveau de l’utilisation (poids des données, maîtrise du résultat final), il n’est     pas possible d’établir de comparaison entre les deux modes de transmission. Les spécificités propres aux formats utilisés et aux modes de mises en œuvre conditionnent plus fortement le résultat.

Tour d’horizon des solutions

Diffusion de cartes statiques sous forme d’image 

C’est incontestablement la méthode la plus facile à mettre en œuvre et la meilleure garantie d’une restitution conforme aux attentes.

Il suffit pour cela de produire une carte à l'aide du logiciel SIG habituel et d’enregistrer la carte produite dans un format image. L’image générée peut alors être insérée dans une page HTML, au même titre que n’importe quelle autre illustration.

Quelques petites astuces simples permettent de doper ce principe rudimentaire pour surmonter les limites informatiques liées aux réseaux et écrans d’ordinateur. Des petites images peuvent donner un aperçu avant un chargement plus lourd. Des zooms pré-calculés sur des portions d’images permettent d’augmenter la définition sur des zones sensibles. Un découpage d’une grande carte en petites entités permet au visiteur de ne visualiser que la portion utile.

La pratique dépend bien évidemment des outils utilisés pour la création de la carte. La majorité des logiciels SIG offrent une fonction d’exportation directe dans un format image. La copie d'écran est une solution de secours qui fonctionne dans tous les cas.

L’image produite, au même titre que toute image peut être complétée par des zones réactives afin d’autoriser une navigation liée à la zone sélectionnée.

Diffusion de cartes statiques sous forme vectorielle

L'alternative à la solution précédente consiste à exporter une carte dans un format vectoriel.

Une représentation vectorielle possède une richesse d’information supérieure à celle d’une image, ce qui autorise des traitements locaux. Si les données conservent leur structuration initiale, les possibilités offertes sur le poste client peuvent être riches. Les solutions les plus radicales conduisent à exporter la totalité des données et des logiciels de traitement sur le poste du visiteur. La situation devient alors analogue à celle d’une application monoposte, et toutes les opérations de visualisation ou d’analyse prévues par les concepteurs peuvent être effectuées en local.

Le savant dosage consiste à concevoir des modules de données et de traitements adaptés aux besoins, afin de limiter les flux transmis.

Il faut cependant être averti qu’une opération de transcodage de données n’est pas toujours simple et que les données vectorielles contenues dans les bases sont souvent trop détaillées et mal adaptées aux objectifs de la publication. Un travail de simplification de la représentation vectorielle doit être envisagé.

Le choix du format vectoriel et des outils qui s’exécutent sur le poste client conditionnent les possibilités offertes.

 

-         Le format PDF (http://www.adobe.com)

associé au plug-in Acrobat Reader permet de représenter une carte au même titre que tout document. Bien que propriétaire (Adobe), cette solution est largement utilisée sur Internet et elle permet d’exporter des cartes riches d’informations avec la garantie d’une restitution qui respecte l’apparence de l’original.

 

-         Le logiciel Flash (http://www.macromedia.com)

est un produit souvent utilisé sur internet pour créer des dessins et des animations en mode vectoriel. Les possibilités de visualisation et d’interaction qu’il offre ont séduit certains producteurs de cartes synoptiques sensibles à l’apport du produit en matière de communication.

Il faut cependant savoir que le problème central consiste à convertir les données du SIG en une représentation Flash, ce qui revient souvent à recréer manuellement une carte.

 

-         Le format SVG (http://www.w3c.org)

est un nouveau standard de stockage et d'échange de données graphiques 2D élaboré par le W3C. Il est conçu comme un élément de la norme XML qui permet de décrire et structurer des documents échangés sur Internet. Il s’agit d’un format généraliste très puissant indépendant de tout fournisseur. Tout comme XML, ce langage permet une structuration des informations et la manipulation directe des différentes entités par programme chargé sur le poste client (HTML dynamique).  SVG commence à  être utilisé de façon significative dans le domaine de la cartographie car il offre des possibilités de visualisation et d’interaction intéressantes. Sa structuration conforme à une norme et l’indépendance de ce format vis-à-vis de tout fournisseur sont des atouts indéniables.

Des outils de transcodage existent désormais et le plug-in de restitution intègre les fonctions les plus courantes. Dans le monde du graphique, SVG pourrait constituer prochainement la solution universelle de transport des informations.

 

-         Le format GML (http://opengis.net/gml)

(Geography Markup Language) est un codage XML d'informations géographiques destiné au transport et au stockage des données spatiales (géométrie) et des données attributaires. Cette norme qui offre un cadre d'échange neutre de données géographiques, est adaptée aux volumes de données petits à moyens. GML permet un déport partiel de données pour satisfaire des besoins spécifiques de traitements locaux.

GML intègre tous les aspects de la spécification XML et supporte la gamme des outils applicables à XML. Le principe de filtre XSL permet de limiter les données transmises aux besoins et contraintes spécifiques. Le principe de transformation XSLT permet de fournir une représentation visuelle des données adaptée au support de consultation.

 

 

-         Les formats natifs des SIG

peuvent aussi, dans une certaine mesure, servir à une exportation de cartes sur Internet. L’usage de visionneuses gratuites proposées par les éditeurs permet alors d’ouvrir, en local, l’ensemble des fichiers nécessaires. Il va de soi que ce type de solution ne reste envisageable que pour une diffusion très restreinte.

Dans le même ordre d’idée, il existe aussi des solutions à base d’Applets[2] qui automatisent le téléchargement des programmes et des données sur le poste client. Jshape  (http://www.jshape.com) et OpenMap (http://openmap.bbn.com) constituent des exemples de ce type de solution.

 

Produire des cartes de façon dynamique

Lorsque l’information est vivante ou si l’étendue géographique de la zone à couvrir est vaste ou encore s’il convient de proposer au visiteur des services personnalisés, il faut nécessairement recourir à un composant géographique au niveau du serveur pour accéder aux bases de données et restituer l’information ou la représentation cartographique correspondant à la demande du visiteur.

Des solutions serveurs sont proposées par les principaux éditeurs de logiciels SIG, avec chacune des possibilités spécifiques. Au niveau de la restitution sur le poste du client, certains proposent un transfert d’images, d’autres un transfert vectoriel dans un format propriétaire qui se veut sécurisé. Certains offrent les deux options.

 

 

La diversité des produits est grande et seule l’étude des offres actualisées permet de juger des possibilités offertes.

 

-         Architecture logicielle

Au niveau de l’architecture logicielle, on peut grouper les produits en deux grandes familles. Les plus simples à l’usage, après installation, sont ceux que l’on peut qualifier de serveurs cartographiques[3]. Ils intègrent un environnement de production et une palette d’outils d’administration, de création de services. Les services proposés incluent bien sûr la production de cartes dynamiques mais on peut aussi trouver des services d’extraction de données ou d’exécution de requêtes géographiques. La facilité de paramétrage des services est variable. Les outils les plus intégrés permettent une opération de publication cartographique en quelques clics de souris.

 

La deuxième famille de produits est constituée par des composants qui doivent être intégrés dans des logiciels utilisateurs. Il s’agit en quelque sorte d’une bibliothèque de programmes qui prend en charge la géographie. Les solutions proposées sont plus ou moins riches. Certains éditeurs complètent leur offre par une palette d’outils visant à faciliter la production de programmes ou la constitution de cartes par assemblage des couches. La différence avec une solution serveur apparaît alors difficilement de prime abord, si ce n’est que chaque production demande une intégration sur un serveur d’application et un déploiement spécifiques. Ce type de solution exige une compétence en développement qui n’était pas indispensable dans le cas précédent.

 

Quelques produits

 

-         Mapserver (http://mapserver.gis.umn.edu)

est un produit libre, développé par l'Université du Minnesota, conçu pour la visualisation de cartes interactives sur Internet. Il est disponible gratuitement et chacun peut télécharger les programmes sources, les compiler et les utiliser librement. 

MapServer permet de présenter assez facilement des cartes dynamiques à partir de bases de données. Ce produit permet la visualisation de cartes et offre des possibilités d’interaction sans chercher à couvrir la totalité des fonctions d’un SIG.

Le produit offre une grande marge d'adaptation et de nombreux développements spécifiques sont possibles. Des modules peuvent être construits par  intégration directe des programmes sources. Des scripts peuvent être développés dans différents environnements. 

MapServer est largement utilisé sur Internet et il constitue une véritable solution pour publier en dynamique sans bourse délier.

Comme tout produit libre, il demande un petit investissement préalable pour bien en comprendre l'esprit et saisir certaines finesses.

 

 

 

-         Aspmap (http://www.vdstech.com/aspmap.htm)

est un petit composant de type ActiveX (technologie MicroSoft uniquement) qui permet d’intégrer assez facilement des cartes dynamiques dans un navigateur. Il  offre un ensemble de fonctions essentielles pour la construction et l'affichage de cartes à un très faible coût.

 

-         Jviews de Ilog (http://www.ilog.com)

est un composant graphique qui intègre aussi des fonctions géographiques.

 

-         MapXtreme de MapInfo (http://www.mapxtreme.com)

 est la version Internet du logiciel MapInfo professionnal. Il offre une  certaine richesse fonctionnelle pour intégrer la cartographie dans des applications.

 

-         MapGuide d’Autodesk      (http://www.autodesk.com)

 constitue une plate-forme intégrée destinée à la création et la publication de cartes interactives sur Internet. Ce serveur offre un éventail de services faciles à mettre en œuvre, dès que les concepts propriétaires sont acquis.

 

-         ArcIms d’Esri (http://www.esri.com)

est un serveur cartographique conçu pour s’intégrer dans une plate-forme géographique plus globale. Les multiples facettes de la problématique sont couverts, tout en étant d’un usage simple.

 

-         Image WebServerde Earth Resource Mapping (http://www.ermapper.com)

est un produit conçu pour la distribution sur Internet de gros fichiers raster compressés au format ECW qui est remarquable par son efficacité.

 

Bibliographie 

Publier des cartes sur Internet : synthèse des différentes méthodes

Gilles SOUSSAIN, Ministère de l’équipement, des transports et du logement septembre 2001.