Campagne G.P.S. pour les services forêt, déchets et transports de la

Transcription

Communauté du Pays d’Aix
Centre de Recherches sur
Sur l’Environnement et l’
Aménagement, UMR 5600 CNRS
Université Jean Monnet
Saint-Étienne
Ecole National d’
Ingénieur de
Saint-Étienne
Master SIG et Gestion de l’espace CRENAM de l’Université
Jean Monnet de Saint Etienne/ENISE
Campagne G.P.S. pour les services forêt,
déchets et transports de la Communauté du
Pays d’Aix: Mise en place de méthodologie
Rapport de master II professionnel
Responsables de la structure d’accueil :
Guy LAUGIER, Responsable du service Information
Géographique de la C.P.A.
Responsable universitaire :
Thierry JOLIVEAU, Directeur du
CRENAM, Professeur des
Universités
CRENAM - Centre de REcherche sur l'ENvironnement et l'Aménagement-UMR 5600- ST ETIENNE- 6 Rue Basse des Rives 42023 Saint Etienne
Remerciements
Je tiens à remercier l’ensemble des personnes qui m’ont aidé et soutenu au cours de mon année de
Master II professionnel.
Je tiens tout d’abord à remercier M. Thierry JOLIVEAU, Directeur du CRENAM, à l’Université Jean
Monnet, pour sa disponibilité, pour m’avoir aidé et conseillé durant la réalisation de mes différents projets.
J’aimerais également remercier M. DUPUY, Ingénieur cartographe à l’Université Jean Monnet et M.
Eric FAVIER, Maître de conférences, Département Ingénierie de la Vision, M. Gilles RUSAOUEN, Maître de
conférences à l’INSA Lyon pour leurs explications techniques et pour leurs conseils prodigués au cours de mon
année.
J’adresse aussi mes vifs remerciements à M. Guy LAUGIER, responsable du S.I.G. de la Communauté
du Pays d’Aix, et Mme Stéphanie ROUX, administratrice des bases de données de la Communauté du Pays
d’Aix pour avoir permis le bon déroulement de mon stage, pour leurs conseils avertis, et leurs disponibilités
pendant la durée de ce stage.
Mes remerciements vont à tous ceux que j’ai dû solliciter notamment M. Jean-Marc BADOIL, M. Cyril
GIRARD, M. Guillaume PIQUE, M. Jean-Marie ADOURIAN et M. Eric DOGNON pour mener à bien mes
projets, qui m'ont donné de leur temps, m'ont fait profiter de leurs connaissances et de leur expérience et m'ont
accueilli chaleureusement lors du stage à la Communauté du Pays d’Aix.
Mon stage dans le service de la DSITAE a été facilité par la bonne humeur et la complicité avec les
‘babars’.
Je souhaite remercier l’ensemble des étudiants du master S.I.G. et gestion de l’espace avec qui j’ai eu le
plaisir de travailler.
Enfin, merci à ma famille pour leur dévouement ainsi que leur soutien durant toutes ces années d'études.
Mise en place de méthodologie : Campagne G.P.S. pour les services forêt, déchets et transports de la Communauté du Pays d’Aix
Rapport de stage de Master II professionnel, M. Zanatta, 2006
-1-
Mots clefs :
G.P.S., S.I.G. nomade, Communauté d’agglomération du Pays d’Aix, Base de données
Résumé :
Ce rapport de stage a été réalisé dans le cadre du Master professionnel 2ème année ‘Système
d’Information Géographique et Gestion de l’espace ’, CRENAM Université Jean Monnet – Saint-Étienne et
ENISE, École Nationale des Ingénieurs de Saint-Étienne. Il est issu d’un stage dans la Communauté du Pays
d’Aix dans le service information géographique du 6 mars au 6 août 2006. Il a pour objectif de fournir aux
services forêt, déchet et transport de la C.P.A. une méthodologie ‘Campagne G.P.S.’, mais aussi de structurer les
S.I.G. métiers de ces services.
La méthodologie englobe la préparation du chantier avec le S.I.G., la collecte ou la mise à jour des
données sur le terrain avec les G.P.S. (Geo XT et Dell Axim X5) et le traitement des données avec le S.I.G.
(Pathfinder office et ArcGIS 9.0). On entend par là qu’il faut fournir aux utilisateurs finaux un outil qui leur
permettra d’améliorer le positionnement sur la surface du globe, l’acquisition des données, la navigation, mais
aussi de générer des solutions en liaison avec le S.I.G.. La méthodologie s’appuie sur des tests, des
expérimentations et des recherches significatives sur les G.P.S..
Le stage a ainsi structuré et modélisé les S.I.G. métiers pour ces trois services, c'est-à-dire qu’une
modélisation des données et une méthodologie de travail avec le S.I.G. ont été élaborées. Des applications
métiers ont été également présentées afin de répondre au mieux aux attentes et aux besoins des différents
services.
-2-
Tables des matières :
Remerciements
Mots clefs
Résumé
Tables des matières
Table des figures
Introduction........................................................................................................................................................... 6
I Présentation ........................................................................................................................................................ 7
1.1. Définition des objectifs ............................................................................................................................... 7
1.2. Une communauté d’agglomération dynamique : la C.P.A. ......................................................................... 8
1.3. Service Information Géographique de la C.P.A. et le S.I.G. communautaire ........................................... 10
1.4. Présentation succincte des grands principes du G.P.S............................................................................... 11
1.4.1. Fonctionnement du G.P.S. ................................................................................................................. 12
1.4.2. Présentation des différents outils G.P.S............................................................................................. 15
1.4.3. La Précision G.P.S............................................................................................................................. 16
II Phase exploratrice : Analyse de l’information ............................................................................................. 17
2.1. Analyse de l’existant ................................................................................................................................. 17
2.1.1. Serveurs de base de données : organisation, accès,… ....................................................................... 17
2.1.2. Données existantes et cohérence de la base de données (compatibilité des données, …) ................. 18
2.1.3. Outils et méthodes existants .............................................................................................................. 19
2.1.4. Présentation des G.P.S....................................................................................................................... 21
2.1.5. Contraintes particulières .................................................................................................................... 26
2.2. Analyse des besoins................................................................................................................................... 27
2.2.1. Fonctionnalités et précisions souhaitées G.P.S.................................................................................. 27
2.2.2. Structurer et intégrer les données métiers pour être compatible avec ArcGIS .................................. 29
2.2.3. Limites du projet................................................................................................................................ 30
III Réalisation...................................................................................................................................................... 31
3.1. Méthodologie ‘Campagne G.P.S. ‘............................................................................................................ 31
3.1.1. Analyse des devis pour un G.P.S. professionnel ............................................................................... 31
3.1.2. Test du matériel (définir les fonctionnalités du matériel, la précision des GPS,…) .......................... 33
3.1.3. Rédaction d’un cahier des charges..................................................................................................... 43
3.1.4. Paramétrage des G.P.S. (HDOP,…) : Choix technique pour optimiser son utilisation ..................... 44
3.1.5. Création d’un dictionnaire d’attribut : faciliter la saisie des attributs des objets ............................... 47
3.1.6. Réalisation d’une notice d’utilisation ................................................................................................ 50
3.1.7. Méthodologie ‘Campagne G.P.S.’..................................................................................................... 51
3.1.8. De l’expérimentation à la validation.................................................................................................. 59
3.1.9. Planifier les sorties ?.......................................................................................................................... 59
3.1.10. Identification des thèmes géographiques référentiels utiles pour le service forêt............................ 61
3.1.11. Identification des contraintes particulières au niveau de la Campagne G.P.S. : utilisation du G.P.S.,
fiabilité,….................................................................................................................................................... 62
3.1.12. Définition des pré-requis ................................................................................................................. 64
3.1.13. Retour d’expérience de l’utilisation du G.P.S. ................................................................................ 64
3.1.14. Aspects organisationnels : Formaliser les règles de fonctionnement............................................... 65
3.2. Propositions d’organisation de l’architecture des données métiers sous ArcGIS
67
3.2.1. Définition des circuits de récupération des données.......................................................................... 67
3.2.2. Organisation des données .................................................................................................................. 74
3.2.3. Les Mises à jour................................................................................................................................. 80
3.2.4. Aspects organisationnels : Formaliser les règles de fonctionnement................................................. 83
Transition ......................................................................................................................................................... 86
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IV Résultats ......................................................................................................................................................... 87
4 .1. Intérêt des S.I.G. mobiles ......................................................................................................................... 87
4.2. Adéquation entre la précision du G.P.S. et son utilisation ........................................................................ 88
4.3. Intégration du S.I.G. métier du service forêt dans le S.I.G. communautaire : apport de la centralité ...... 93
Conclusion ........................................................................................................................................................... 97
Bibliographie ....................................................................................................................................................... 98
Annexe…………………………………………………………………………………………………………100
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Tables des figures
Figure n°1 : Carte de localisation de la Communauté d’Aix
Figure n°2 : Schéma de l’architecture du SIG communautaire de la CPA
Figure n°3 : Trilatération spatiale (3 illustrations)
Figure n°4 : Intersections des sphères de quatre satellites
Figure n°5 : Positionnement par correction différentielle
Figure n°6 : Positionnement différentiel par la phase
Figure n°7 : Organisation des données forêt sous Mapinfo
Figure n°8 : Caractéristiques techniques du DELL Axim X5
Figure n°9 : Carte GPS Holux GM 270
Figure n°10 : Caractéristiques techniques du Trimble Geo XT
Figure n°11 : Attributs pouvant être générés par le Geo XT
Figure n°12 : Variation d’un point fixe relevé avec Dell Axim X5 en Lambert III (10/05/06)
Figure n°13 : Le système de projection pose problème au Dell Axim X5
Figure n°14 : Variation d’un point fixe relevé avec le Dell Axim X5 en WGS84(10/05/06)
Figure n°15 : Déformation des données vectorielles sous Arpentgis et Données vectorielles sous ArcGIS
Figure n°16 : Satellites captés sur le terrain le 29/05/06 (Geo XT)
Figure n°17 : Prévision des Satellitaires du 29/05/06 à Marseille (Module Quick Plan)
Figure n°18 : Test du Geo XT en milieu urbain Aix-en-Provence du 29/06
Figure n°19 : Représentations de la surface terrestre
Figure n°20 : Test pour lever avec le Geo XT une route en milieu urbain (Aix-en-Provence le 29/05/06)
Figure n°21 : Ordre de grandeur de la précision horizontale du positionnement en fonction du mode opératoire
Figure n°22 : Les dictionnaires d’attributs du Geo XT
Figure n°23 : Dictionnaire d’attributs des bacs pour le Dell Axim X5
Figure n°24 : Etat du ciel (Terrasync Geo XT)
Figure n°25 : Recommandations sur les modes opératoires
Figure n°26 : Variation d’un point fixe en mode G.P.S. et en mode DGPS
Figure n°27 : Chantier du crématorium de Bouc-Bel-Air du 22/03/06 avec le Geo XT
Figure n°28 : Erreurs topologiques
Figure n°29 : Prévision Quick Plan (Marseille 03/04/06)
Figure n°30 : Sources d’erreur G.P.S.
Figure n°31 : Les erreurs attendues selon les sources
Figure n°32 : Une multitude de couches sur les pistes
Figure n°33 : Travaux P.I.D.A.F. du Montaiguet entre 2000 et 2006
Figure n°34 : Cartographies des points d’apports volontaires du Pont de l’Arc
Figure n°35 : Résultat de la récupération des données P.A.V.
Figure n°36 : Carte lignes de bus Secteur Sud
Figure n°37 : Structures des données métiers
Figure n°38 : Structures des ‘données des extérieurs’
Figure n°39 : Structure de la base de données chantier R.T.I.
Figure n°40 : Champs attributaires de la base de données P.A.V.
Figure n°41 : Champs attributaires de la base de données Bacs
Figure n°42 : Champs attributaires de la base de données arrêts de bus
Figure n°43 : Schéma conceptuel de données des bacs
Figure n°44 : Schéma Modèle conceptuel de données du S.I.G. forêt
Figure n°45 : Incohérence de la base de données DFCI
Figure n°46 : Organisation du fonctionnement des S.I.G. métiers
Figure n°47 : Organisation fonctionnelle
Figure n°48 : Nombre d’utilisateurs de S.I.G. par catégorie
Figure n°49 : Comparaison de deux méthodologies de collecte des données (Bouc-Bel-Air)
Figure n°50 : Comparaison des surfaces de chantier avant et après la sortie G.P.S.
Figure n°51 : Surface délimitant le chantier à réaliser et contrôle des travaux d’éclairicies
Figure n°52 : Estimation de l’erreur du G.P.S. sur le calcul d’une surface
Figure n°53 : Localisation précise des P.A.V.
Figure n°54 : Comparaison levé G.P.S. et données issues de Pegase
Figure n°55 : Répartition des bacs sur la commune de Puyloubier
Figure n°56 : Etude du parcellaire de Puyloubier
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Introduction
Toutes les organisations, collectivités territoriales, communauté d’agglomération, DDE,… sont confrontées
à la même problématique d'information territoriale et de gestion. Elles ont besoin, sur leur territoire, de
connaissances géographiques exhaustives et d'une gestion de l'information toujours plus fine. Les solutions
G.P.S. – S.I.G.1 constituent une réponse aux problématiques quotidiennes d'amélioration de la connaissance du
territoire avec une meilleure remontée des données.
L’ ‘informatique nomade’ a changé radicalement la manière d’utiliser le G.P.S.2 en donnant la possibilité
d’emmener le S.I.G. sur le terrain. En effet, les récepteurs3 G.P.S. sont devenus des systèmes hybrides proposant
des fonctions avancées dans le domaine des S.I.G.. On ne peut pas dissocier l’utilisation d’un G.P.S. et d’un
S.I.G.. Les S.I.G. nomades s’adressent à tous les domaines ayant une dimension géographique en leur apportant
souplesse et facilité de mise en oeuvre.
Dans le cadre du Master ‘Système d’Information Géographique et Gestion de l’espace’, un stage de fin
d’étude d’une durée de 5 mois a été effectué au sein d’une collectivité territoriale, la Communauté du Pays d’Aix
(C.P.A.) dans le service information géographique encadré par G. LAUGIER (Responsable du service I. G.). Ce
stage se propose de fournir à plusieurs services de la C.P.A. une méthodologie d’utilisation du G.P.S.
combiné avec le S.I.G. communautaire de la C.P.A.. Le G.P.S. doit être considéré comme un outil
d'acquisition des données pour le S.I.G.. L’acquisition de données de terrain se trouve à la base de la chaîne de
constitution des données géographiques.
Ce stage a permis de conduire un projet de son lancement à l'exploitation par les utilisateurs.
Le présent projet a pour but de proposer des solutions appelées ‘campagne G.P.S.’, c'est-à-dire une
méthodologie d’utilisation du S.I.G. pour le service de la forêt, des transports et des déchets. Ce sont donc
trois mini projets menés indépendamment qui vont être réalisés. L’objectif de ces projets est de fournir aux
utilisateurs une solition G.P.S. –S.I.G. qui leur permettra d’améliorer le positionnement sur le territoire. La
connaissance des forêts, des réseaux de transports, des arrêts de bus et des déchets étant étroitement liée à de
nombreux caractères géographiques, l'utilisation de S.I.G. permettra le développement de nouvelles applications
métiers intéressantes et d'analyses grâce au croisement de nombreuses données accessibles sur le serveur.
Les S.I.G. mobiles semblent toujours considérés comme des « gadgets » qui améliorent les conditions de
travail mais ne sont pas indispensables. Le but est donc de proposer une méthodologie efficace et de passer le
cap du « phénomène de mode » pour devenir un outil réellement indispensable aux agents de la C.P.A. qui
travaillent sur le terrain.
Ce travail a suscité un certain nombre d’interrogations.
Qu’est ce qu’un G.P.S. ? Comment fonctionne un G.P.S. ?
Comment s’organise le S.I.G. communautaire de la C.P.A. ?
Quelles sont les données existantes ? Quels sont les besoins auquel le G.P.S. peut répondre ?
Quels G.P.S. vont utiliser les agents de la C.P.A. ?
Quelles sont les différentes étapes à suivre lors de la réalisation d’une campagne G.P.S. ?
Quelle est la méthodologie à suivre dans les différents services pour l’utilisation du G.P.S. ?
Que peut apporter une solution G.P.S.- S.I.G. ?
Ce mémoire s’articule autour de trois chapitres.
Le premier chapitre est consacré à la présentation de la structure d’accueil, du fonctionnement du G.P.S. et du
contexte dans lequel se présente le projet et les objectifs. Il est indispensable de bien cerner la complexité du
G.P.S. et de la C.P.A..
Le deuxième chapitre présente la collecte de l’information, il faut s’attarder à définir les besoins et faire une
analyse de l’existant. Ceci nous permettra notamment de mieux orienter les méthodologies ‘Campagnes G.P.S. ‘.
Le troisième chapitre traite du proccessus de réalisation du projet en découpant la Campagne G.P.S. en plusieurs
étapes.
Le dernier chapitre vise à porter une réflexion sur l’apport des solutions G.P.S. - S.I.G. .
1 ‘Un S.I.G. est l’ensemble des structures, des compétences des méthodes, des outils et des données numériques constitué pour raisonner
dans l’espace et répondre aux besoins d’un territoire ou d’une organisation.’, JOLIVEAU T., Des concepts aux applications géographiques,
Université Jean Monnet Saint-Etienne.
2 Global Positioning System ou Système de Positionnement Global (en français) est un système de radio positionnement par satellites. Il a
été développé par l’armée américaine (US navy) à partir de 1973 pour ses besoins propres. La finalité d'un "levé" avec un récepteur G.P.S.
est de déterminer avec précision une position sur la surface du globe.
3 Un récepteur est l’ensemble composé d’une antenne G.P.S. couplée à un calculateur.
-6-
I Présentation
Le stage s’effectue au sein d’une communauté d’agglomération, dans la direction des Systèmes d’Information,
de la Télécommunication et de l’Administration Electronique (D.S.I.T.A.E.). Le service Information
Géographique (service I.G.) fait partie des compétences de la communauté depuis l’année 2001.
Quels sont les objectifs principaux de ce mémoire ?
Quelles sont les compétences de la C.P.A. ?
Comment est structuré le S.I.G. communautaire de la C.P.A. ?
Quels sont les principes de fonctionnement du G.P.S. ?
La première partie de ce chapitre est consacrée à une présentation des objectifs de ce mémoire, la seconde
partie traite de la présentation de la structure d’accueil, ensuite une partie présente le S.I.G. communautaire et
enfin la dernière partie de ce chapitre aborde le fonctionnement du G.P.S..
1.1. Définition des objectifs
Ce paragraphe tente de définir les objectifs de ce mémoire de stage. Deux objectifs principaux sont visés
auxquels viennent se rajouter d’autres objectifs secondaires, mais néanmoins fondamentaux pour le projet.
Le premier objectif est de proposer une méthodologie d’utilisation du G.P.S. appelée ‘Campagne
G.P.S.’. La méthodologie ‘Campagne G.P.S.’ a été faite pour le service forêt, déchets et transport de la
Communauté du Pays d’Aix-en-Provence. L’objectif de ce projet est de fournir aux utilisateurs finaux un outil
qui leur permettra d’améliorer le positionnement sur la surface du globe, la navigation, mais aussi de générer des
solutions en liaison avec le S.I.G.. Il est indispensable de prévoir une méthodologie englobant la préparation du
chantier avec le S.I.G., la collecte des données sur le terrain avec le G.P.S. et le traitement des données avec le
S.I.G.. Cette méthodologie s’appuiera sur le résultat de tests, d’expérimentations et des recherches
significatives. Des recommandations sur le mode opératoire permettraient aux différents services d’utiliser plus
facilement le G.P.S.. Un descriptif du matériel G.P.S. doit être réalisé dans le but de préciser ses fonctions, ses
caractéristiques techniques et ses possibilités d’application. Il permettra de mieux comprendre les potentialités
du G.P.S.. L’objectif est de proposer une méthodologie simple et réutilisable par les utilisateurs finaux du
G.P.S., une formation est donc prévue. Il est nécessaire que les utilisateurs du G.P.S. maîtrisent bien la
méthodologie ‘Campagne G.P.S’. Les utilisateurs doivent savoir ce que peut leur apporter la solution G.P.S.S.I.G. et connaître aussi ses limites.
Malgré la sophistication de la technologie, l'utilisation du G.P.S. doit s'intégrer dans une démarche définie
de saisie et de mise à jour de données sur le territoire. Le second objectif est de créer ou de structurer des
S.I.G. métiers pour ces services, c'est-à-dire de réaliser une modélisation des données de ces services et de
proposer une méthodologie de travail avec le S.I.G.. Nous allons proposer des méthodologies pour structurer
les bases de données, organiser l’architecture, intégrer les données métiers dans le S.I.G. communautaire …
L’objectif est aussi de prendre en compte l’existant et d’anticiper l’évolution proche du système. Des
applications métiers doivent être présentées afin de répondre au mieux aux attentes et aux besoins des différents
services.
-7-
1.2. Une communauté d’agglomération dynamique : la C.P.A.
Créé en 1993 avec 6 communes, cette institution s'est développée au fil des ans pour représenter et servir les
intérêts de 34 communes des Bouches du Rhône et du Vaucluse. Est ainsi concerné un bassin de 127 767
hectares qui va de La Roque d'Anthéron à Trets et de Saint-Paul-les-Durance aux Pennes-Mirabeau en passant
par Aix-en-Provence. (Figure n°1) La communauté d’Agglomération d’Aix regroupe 332 000 habitants.
Le cliché apparentant l’arrière pays aixois en simple banlieue résidentielle de Marseille est dépassé. Preuve
en est le dynamisme économique actuel de la C.P.A. : Des implantations marquantes (Eurocopter, CEA de
Cadarache, ITER,…), des zones d’activités attractives (1er site européen de production de semi-conducteurs,
2.221 ha de zones d'activités,…) ont permis d’affirmer la compétitivité du territoire. Le Budget 2004 de la
communauté était de 295 millions d’euros.
La C.P.A. poursuit l’effort de gestion en commun des préoccupations quotidiennes. La représentation de la
Communauté est confiée à 141 élus titulaires et 76 suppléants, mandatés par les conseils municipaux des
communes membres.
Les compétences de la C.P.A. sont réparties comme suit :
Les obligatoires :
– Développement économique
– Aménagement de l’espace
– Organisation des transports
– Equilibre social de l’habitat
– Politique de la ville
– Dispositifs d’insertion économique et sociale
Les optionnelles :
– Voiries et parcs de stationnement
– Protection et mise en valeur de l’environnement et du cadre de vie
– Equipements culturels et sportifs
– Elimination et valorisation des déchets ménagers
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1.3. Service Information Géographique de la C.P.A. et le S.I.G.
communautaire
Au sein de la direction Systèmes d’Information, de la Télécommunication et de l’Administration
Electronique (D.S.I.T.A.E.), le service Information Géographique est composé d’un responsable S.I.G. et d’une
administratrice des données. La DSITAE est composée de responsable de base de données, d’applications, des
réseaux et de la maintenance du parc informatique. Chaque direction de la C.P.A. possède un référent S.I.G.4.
La C.P.A. définit le S.I.G. Communautaire comme "Une amélioration des taches quotidiennes, une
meilleure aide à la décision, la communication et le partage de l’information, la mutualisation des données, des
moyens et des compétences, des économies d’échelle et la concrétisation de la cohérence territoriale". La C.P.A.
est entrain de mettre en place un S.I.G. communautaire dans le but de mutualiser les données, améliorer les
taches quotidiennes, communiquer et partager l’information. (Figure n°2)
Les 34 communes de la C.P.A. peuvent accéder au S.I.G. communautaire soit par l’extranet, soit
indirectement par des échanges de données. Actuellement huit communes disposent de logiciels S.I.G.
permettant la gestion et la consultation d’informations cadastrales, P.L.U. et réseaux.
La C.P.A. possède des licences flottantes ArcEDITOR (ArcGIS) pour chacune des directions.
La base de données a été récemment installée sous ArcSDE (ArcGIS). Les données sont stockées physiquement
sur un serveur spatial Oracle.
Figure n°2 :
Schéma de l’architecture du S.I.G. communautaire de la C.P.A.
Source : ESRI, 2004
Les données métiers (transport, assainissement,…) ne sont pas encore intégrées dans le S.I.G.
communautaire. Elles ont été créées et développées avant la création du service I.G. par des personnes non
formées au S.I.G.. Des applications ont été élaborées récemment pour certains services, le service forêt possède
par exemple une application de débroussaillement de type S.I.G..
Les données référentielles ont vocation à être utilisées par l ‘ensemble des acteurs et elles sont gérées par
l’administrateur S.I.G.. Le Plan cadastral numérique, les données routières, les PLU numérisés, la bd ortho
4 Le référent est chargé de recenser les besoins géomatique de sa direction, de produire les analyses spatiales et les sorties cartographiques. Il
doit faire remonter les besoins réguliers cartographiques à l’administrateur afin que soient démocratisées les impressions de carte.
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2003… font partie des données de référence. Leur gestion et leur diffusion sont assurées par la DSITAE. Le
S.I.G. intranet est disponible sur Webvue5 et a été créé par Imagis Méditerranée.
À différentes reprises, la D.S.I.T.A.E. a reçu de la part du service foret des demandes concernant la volonté
d’utiliser le système G.P.S.. La D.S.I.T.A.E. a donc acheté deux G.P.S. , le ‘Geo XT de Trimble’ et l’‘Axim
X 5 Dell’ ainsi que des logiciels de traitements et de saisies G.P.S. ‘Pathfinder, TerraSync et ArpentGIS’.
Ces G.P.S. avaient été achetés à la fin de l’année 2005, la première cause de la non utilisation des G.P.S. était
l’absence de personne désignée pour conduire le projet et le manque de personnel formé au S.I.G.. Ensuite, le
service foret n’avait pas défini leurs besoins. Enfin, le S.I.G. communautaire était en construction.
Seules sont présentée ici, les activités des services en liaison avec le projet G.P.S..
Service Forêt dans le projet G.P.S.
Le service forêt de la C.P.A.6 s’occupe de la gestion des massifs forestiers et a exprimé le besoin d’utiliser
un G.P.S.. Le service forêt n’a pas une « culture S.I.G. », mais utilisait quotidiennement Mapinfo v7.5.
L’utilisation du S.I.G. relevait d’initiatives distinctes et se développaient de manière autonome.
Les besoins de production sont nombreux : carte d’analyses, documents de communication,…. Le groupe de
travail G.P.S. comprend deux agents du service forêt, dont un de ces agents est le référent S.I.G. de la direction
de l’environnement. Les entreprises privées de débroussaillement utilisant un G.P.S. ont aussi un rôle de
consultant extérieur. Ce projet est porté par un service convaincu de l’intérêt du S.I.G. et du G.P.S..
Service Déchet dans le projet G.P.S.
Deux applications ont été distinguées pour ce service, d’une part la gestion des Points d’apports
Volontaires (P.A.V.) et d’autres parts la gestion des bacs. Ce service n’a pas une « culture S.I.G. », mais le
mode d’utilisation du S.I.G. pour ce service sera quotidien car les besoins de production sont nombreux : gestion
du positionnement des P.A.V., documents de communication,….
Le groupe de travail G.P.S. sur les P.A.V. comprend deux agents du service déchets, ce service est rattaché à
la direction de l’environnement.
L’étude des bacs a été faite en collaboration avec une stagiaire.
Service transport dans le projet G.P.S.
Le service transport de la C.P.A. s’occupe notamment de la gestion des arrêts de bus scolaire et a exprimé le
besoin d’utiliser un G.P.S.. Le mode d’utilisation du S.I.G. pour ce service est quotidien car les besoins de
production sont nombreux : carte d’analyses, itinéraires,….
Le groupe de travail G.P.S. comprend un agent du service transport qui est le référent S.I.G. de la direction des
transports.
Une entreprise gestionnaire d’un réseau de transport à Vitrolles utilisant le système G.P.S. ont un rôle de
consultant extérieur.
1.4. Présentation succincte des grands principes du G.P.S.
Les G.P.S. et les Systèmes d'Information Géographiques font déjà l'objet d'une importante bibliographie
scientifique et technique. (cf bibliographie) Le but de cette partie est de rappeler brièvement le principe de
fonctionnement du G.P.S., afin de mieux comprendre les choix pris lors de la réalisation de la méthodologie
Campagne G.P.S..
5 WEBVUE est un logiciel de consultation du patrimoine territorial en réseau. Elle s’organise autour d’une interface, qui privilégie
l’affichage graphique des données.
6 La Communauté du Pays d’Aix gère en direct quatre PIDAF et dispose de plusieurs interlocuteurs pour la gestion des six autres PIDAF :
les syndicats de P.I.D.A.F.
- 11 -
1.4.1. Fonctionnement du G.P.S.
Généralités
Le système G.P.S. est un système de positionnement par satellite conçu et mis en service par les Etats-Unis
Department of Defense (D.o.D.). Le développement du système a commencé dans les années 1970, et le premier
satellite a été lancé en 1978. Le système a été déclaré pleinement opérationnel fin 1993, et n’a cessé d’être
amélioré depuis, notamment en augmentant le nombre de satellites en orbite. Le système G.P.S. repose sur un
réseau de 24 satellites répartis sur 6 orbites circulaires à 20 200 km de la terre formant un angle de 55 ° avec
l’équateur et de 60° avec chacune des autres orbites aux lignes des noeuds. La constellation G.P.S. a été
conçue de telle manière que partout sur Terre on puisse voir au moins 4 satellites. Il existe 5 stations de
surveillance (monitor stations) dispersées dans le monde : Hawaï, Ascension, Diego Garcia, Kwajalein, Colorado
Springs ; 4 stations de réemission (up load stations) : idem sauf Hawaï.
Mesure de distance
Le principe du positionnement G.P.S. consiste à mesurer la distance obtenue en mesurant le temps de
propagation des signaux dans l’espace, c'est-à-dire le temps que mettent les ondes radioélectriques diffusées
par les satellites G.P.S. pour atteindre le récepteur G.P.S.. Chaque satellite est pourvu d’horloges atomiques,
d’ordinateurs de bord et d’antennes pour l’émission des signaux. Le récepteur G.P.S. est capable d'identifier le
satellite qu'il utilise à l'aide du signal pseudo aléatoire émis par chaque satellite. Il charge, à l'aide de ce signal,
les informations sur l'orbite et la position du satellite. Ces signaux contiennent des ‘messages’, indiquant au
récepteur G.P.S. le numéro du satellite concerné, les informations relatives à sa trajectoire (éphémérides), son
état de fonctionnement ainsi que d’autres informations complémentaires. Les satellites NAVSTAR transmettent
leur information sur deux ondes porteuses appelées L1 à 1,6 GHz et L2 à 1,2 GHz, dont les longueurs d'onde
sont de 19 et 24 cm, respectivement.
Trois méthodes pour obtenir une position G.P.S.
Le terme G.P.S. englobe plusieurs méthodes de positionnement utilisant des mesures spatiales. La méthode
dépend de la précision requise et du type de capteur. Trois grandes catégories se dégagent :
• la navigation autonome utilisant un seul capteur indépendant (code), une précision de l’ordre
de 20 m
Le principe du positionnement est le principe de trilatération spatiale. On mesure la distance entre le
recepteur-G.P.S. et un certain nombre de satellites de positions connues. On mesure le temps T mis par le signal
pour aller de l'un vers l'autre. Le satellite et le récepteur émettent tous deux au même instant, réglé sur l'horloge
générale du G.P.S., le code pseudo aléatoire. Le récepteur retarde ensuite le début de cette émission jusqu'à ce
que son signal se superpose avec celui provenant du satellite. La valeur de ce retard est ainsi le temps mis par le
signal pour se propager du satellite jusqu'au récepteur G.P.S.. On définit ainsi des sphères centrées sur des
satellites dont l’intersection donne la position.
Figure n°3 :
Trilatération spatiale
Le 1er satellite permet de se positionner sur une sphère ayant comme centre ce satellite.
- 12 -
Deux satellites permettent de se positionner à l’intersection de deux sphères (ayant comme centre chacun des
deux satellites).
Trois satellites permettent de se positionner à l’intersection de trois sphères, ce qui permet de ne retenir que deux
points.
Source : GIRARD A., (2006), Système de positionnement global.
Le raisonnement a porté sur un espace à deux dimensions. Dans un espace à trois dimensions, c’est un
quatrième satellite qui permet de détecter l’incohérence du positionnement du point. Par approximation, le
quatrième satellite permet de recaler les horloges. En effet, le dernier satellite permettant d’éliminer les erreurs
de temps.
Figure n°4 :
Intersections des sphères de quatre satellites
Source : SALIGNY L. , (2003), Système d’Information à référence Saptiale et Archéologie.
- 13 -
•
le positionnement à corrections différentielles (D.G.P.S.) fournit une précision de 0.5 à 5m (les
systèmes de navigation embarqués dans les voitures, la saisie de données pour les S.I.G., les
travaux précis en agriculture, ...)
Dans ce cas, on détermine les composantes du vecteur compris entre une station connue en WGS84 et le
récepteur G.P.S.. On observe les mêmes satellites en même temps sur les deux stations et le calcul se fait sur les
différences des mesures.
Figure n°5 :
Positionnement par correction différentielle
Source : Site internet : Cours géomètres : http://membres.lycos.fr/geometres/index3.htm
Ces valeurs différentielles sont envoyées par radio sous format standardisé. Le récepteur G.P.S. peut afficher
une position à 2 mètres près, si le récepteur G.P.S. possède une antenne radio, calé sur la fréquence de la
station de référence. Cette correction peut être effectuée en post-traitement.
•
le positionnement différentiel par la phase (G.P.S. différentiel par la phase) d'une précision de
0.5 à 20mm. (topographiques, le guidage d'engins de TP, ...).
Le principe consiste à analyser les données G.P.S. reçues par les deux capteurs, au même moment, qui
permettra de calculer, précisément, le vecteur défini par ces capteurs. Le récepteur G.P.S. reçoit à l'instant tR la
phase du signal émis par le satellite à l'instant tE. La distance entre le récepteur et le satellite est donnée en
comparant la phase du signal à l'instant de réception ( tR ) à la phase à l'instant d'émission ( tE ).
Les données G.P.S. des deux capteurs, pour être analysées, doivent donc être juxtaposées. Cette
juxtaposition peut se faire en Post-traitement ou en temps réel. Le vecteur, défini par les points sur lesquels ont
été stationnés les capteurs, appelé ligne de base, est alors calculé très précisément. C'est pourquoi on emploie le
terme de méthode relative. La mesure de phase se fait sur les ondes porteuses L1 et L2.
- 14 -
Figure n°6 :
Positionnement différentiel par la phase
Source : Site internet : Cours géomètres : http://membres.lycos.fr/geometres/index3.htm
1.4.2. Présentation des différents outils G.P.S.
Trois grands types de solutions mobiles : G.P.S., P.D.A. et tablettes PC
Dans le domaine des G.P.S. professionnels, les fournisseurs de S.I.G. ou fabricants de G.P.S. proposent des
solutions de S.I.G. mobiles ou nomades fonctionnant sur G.P.S., P.D.A.7 ou tablettes PC. La banalisation des
outils informatiques compatibles avec la mobilité des personnes et la prise en compte d’un marché très important
ont permis l’explosion de ces solutions. Tous ces systèmes sont portables et autonomes. La plupart des PDA ou
tablettes PC sont connectables à des antennes G.P.S. externes et il existe maintenant des offres de G.P.S.
disposant de toutes les fonctions des PDA.
Les principales différences entre les G.P.S., les tablettes PC et les PDA sont les suivantes :
• Les G.P.S. sont plus puissants (précision,…) et plus cher, mais sont orientés vers des
applications professionnels.
• Les PDA sont plus légers, moins chers mais beaucoup plus limités au niveau fonctionnel
(paramétrage, collecte,…).
• Les tablettes PC offrent la même richesse fonctionnelle que les PDA, mais elles permettent
d’utiliser le même S.I.G. qu’au bureau, mais sont plus onéreuses et plus encombrantes. La
prise de notes est facile.
Fonctions propres au G.P.S. : la position
Le G.P.S. fournit des informations de position, de vitesse et de temps avec précision et rapidité, n’importe
où et n’importe quand sur la Terre. Connaître sa position, c'est la seule chose qui est spécifique au G.P.S. .
Tout le reste, par exemple, dans quelle direction aller, est fait par calcul et il peut être fait par une calculatrice, à
la main ou encore par une calculatrice intégrée au G.P.S.. On peut entrer le point de départ et d’arrivée, la
calculatrice du G.P.S. indiquera la direction à suivre, la distance du point à la cible, la vitesse de déplacement et
d'autres informations. Une autre fonction du G.P.S. est la mémoire associée à un affichage. Le G.P.S. met en
mémoire automatiquement les derniers points où on est passé. L'utilisation de ces points stockés les uns au bout
des autres forment la trace du parcours, on peut ainsi visualiser le parcours.
7
Personal Digital Assistant (P.D.A.) est un ordinateur de poche composé d'un processeur, de mémoire vive, d'un écran tactile et de
fonctionnalités réseau dans un boîtier compact d'extrêmement petite taille.
- 15 -
1.4.3. La Précision G.P.S.
La précision d'un récepteur fait référence à l'écart existant entre la position estimée par ce récepteur,
entachée de certaines erreurs et sa position réelle. Les erreurs varient de manière continue, en fonction de
plusieurs critères :
• Le matériel :
- du type de récepteurs-G.P.S. utilisés, qui traitent partiellement ou entièrement l’information des
signaux radio émis par les satellites,
- du nombre de récepteurs-G.P.S. utilisés : on distingue ainsi les G.P.S. en mode absolu et G.P.S. en
mode différentiel
• Les conditions dans lesquelles sont effectuées les mesures :
- des conditions imposées par le terrain : découvert ou sous couvert arboré,
- des conditions évoluant en fonction du temps (nombre de satellites en contact avec le récepteur-G.P.S.
; géométrie de la constellation des satellites : DOP). Toute chose qui bloque la lumière bloquera les
signaux aussi.
- des conditions induites par la stratégie d’échantillonnage
La précision, pourtant n'est pas répartie également en planimétrie et en altimétrie. En effet celle
caractérisant l'altimétrie est deux fois moins bonne que celle de la planimétrie.
La précision exigée quant aux positionnements des objets varie considérablement en fonction de l'objectif
recherché, pouvant passer d’une dizaine de mètres à quelques mètres. Ainsi, le service transport, forêt, ou
déchet n'auront pas les mêmes attentes car leur tolérance quant à l'exactitude de l'information fournie peut
différer de manière importante. Il existe un paramètre qui donne une estimation de cette qualité c'est le D.O.P. 8.
Transition
Cette partie a permis de présenter le fonctionnement du service information géographique de la C.P.A.
et du fonctionnement des G.P.S. ainsi que l’identification du concept de précision. Cette description n'a pas la
prétention d'être exhaustive, mais présente les principaux éléments du contexte du stage. C’est le contexte et les
interactions qui permettront d'avoir une bonne perception des besoins des services.
Le S.I.G. communautaire, n’est pas encore totalement fonctionnel, car il ne répond pas à l’ensemble des besoins
actuels de certains services comme la forêt. Afin de proposer et de mettre en oeuvre des solutions G.P.S., il est
nécessaire de faire une analyse de l’existant et de recenser les besoins existants.
8 Le Dilution of Precision (DOP) correspond à une mesure de la qualité des positions de G.P.S., basée sur la géométrie des satellites. Quand
les satellites sont relativement espacés l'un à l'autre, la valeur de DOP est inférieure, et l'exactitude de position est plus grande. Quand les
satellites sont regroupés dans le ciel, le DOP est plus haut et les positions de G.P.S. peuvent contenir un plus grand niveau d'erreur.
PDOP (position DOP) indique la géométrie tridimensionnelle des satellites. D'autres valeurs de DOP incluent HDOP (DOP horizontal) et
VDOP (DOP vertical), qui indiquent l'exactitude des mesures horizontales (latitude et longitude) et des mesures verticales respectivement.
PDOP est lié à HDOP et à VDOP comme suit : PDOP² = HDOP² + VDOP²
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II Phase exploratrice : Analyse de l’information
La nécessité d’utiliser un G.P.S. s’est fait ressentir dans plusieurs services de la C.P.A.. Les services ayant
demandé l’utilisation d’un G.P.S. sont par ordre de priorité : le service forêt, le service déchets et le service
transports. Ces projets ont pour but de mettre en place des solutions G.P.S. – S.I.G.. Pour mener à bien ces
projets, une bonne analyse de l’existant et des besoins sont nécessaires. L’analyse de l’existant mérite une
attention toute particulière notamment en ce qui concerne les bases de données et la méthodologie actuelle de
travail des différents services pour collecter l’information géographique. L’analyse des besoins passe par une
compréhension des problématiques et les besoins doivent être formalisés, afin d’y répondre au mieux.
Quels sont les données numériques, les référentiels et les progiciels utilisés dans les services ?
Quels sont les besoins ?
Existe-t-il des contraintes particulières (accessibilité,…) ?
D’une part nous traiterons de l’analyse de l’existant et d’autre part de l’analyse des besoins.
2.1. Analyse de l’existant
Il s’agit de faire un inventaire de l’existant du S.I.G. communautaire, des données des services C.P.A.
concernés par le projet G.P.S.. L’objectif de cette partie est de comprendre les logiques de chacun des services
sans procéder à une analyse exhaustive de leur données et méthode de travail. Le second objectif de cette partie
est de comprendre les caractéristiques techniques et organisationnelles de chacun des services dans leurs
méthodologies de travail au niveau de la collecte de l’information géographique.
La C.P.A. vient d’acquérir récemment la gamme ESRI, avec plusieurs ArcEDITOR. Jusqu’au
début mars, l’ensemble des services de la C.P.A. (Sauf le service I.G.) utilisait Mapinfo et Autocad.
2.1.1. Serveurs de base de données : organisation, accès,…
Le projet G.P.S. s’appuiera souvent sur les données contenues dans le S.I.G. communautaire.
Les couches référentielles sont stockées sur ArcSDE. Les données n’ont pas encore été classées et
organisées, certaines couches d’informations sont en double voire en triple. Par exemple, le réseau routier existe
plusieurs fois mais n’a pas été élaboré par le même opérateur ni à la même échelle. Cette organisation vient du
fait que les données sont organisées en l’ « état brut » de la réception, c'est-à-dire elles n’ont pas été renommées
ce qui peut être un inconvénient pour les personnes non initiées à l’information géographique. Mais un
classement est entrain d’être réalisé. La C.P.A. a acquis la majeure partie de ses données géographiques par le
biais du CRIGE 9 PACA.
Le fond référentiel du S.I.G. communautaire de la C.P.A. est constitué principalement de :

BD carto
BD topo pays
BD Ortho 1998 et 2003
BD Alti
Scan25
Scan100
Parcellaire DGI : soit sous forme de polygone soit sous la forme de label avec le raster
….
Les données adressage n’ont pas été encore achetées par la C.P.A., vu que ces données doivent
probablement être acquises par le CRIGE PACA en fin d’année.
9 Comité Régional pour l’Information Géographique
L'Etat, la Région PACA et l’IGN ont signé le 21 juin 2001, dans le cadre du Contrat de Plan Etat/Région, le protocole N°8410/IGN valant
accord pour la concession des droits d’utilisation des bases de données géographiques réalisées par l’IGN. Chaque contractant ouvre les
droits d’accès aux données à une liste de licenciés.
-17 -
Plusieurs profils ont été créés pour accéder aux données sur ArcSDE. Le profil administrateur peut modifier
les données et le profil utilisateur ne peut que simplement consulter les données sur ArcSDE. L’ensemble des
référents S.I.G. peut avoir accès à ArcSDE, avec ArcEDITOR.
L’utilisation du S.I.G. communautaire est encore peu développée dans les différents services, seuls des
S.I.G. dit parallèles existent.
2.1.2. Données existantes et cohérence de la base de données (compatibilité des données, …)
La qualité des données disponibles dans les différents services est qualitativement variée. La notion de
qualité des données géographiques est d'autant plus importante que les échanges entre services s'accentuent,
mais aussi avec les communes, dans un contexte où les dynamiques territoriales se multiplient. Certaines
proviennent de producteurs externes (Données DFCI,…) et d’autres données sont produites en interne. De
manière générale, l’ensemble des données des différents services ont besoin d’être recollées, il existe
notamment des problèmes de projection et de doublon.
Service forêt
La carte et le S.I.G. sont des outils indispensables pour le service forêt. Ils lui permettent de se repérer dans
la forêt et de délimiter les chantiers. Des données géographiques ont été construites par le service forêt sous
Mapinfo. Elles regroupent principalement les travaux sur les Plans intercommunaux de Débroussaillement et
d’Aménagement Forestier (P.I.D.A.F.), la Restauration de Terrain Incendié (R.T.I.) et les Obligations légales de
Débroussaillement (O.L.D.)10. En plus des données élaborées par le service forêt, des données provenant de
l’extérieur sont stockées dans la base de données du service comme notamment les aléas et les zones de
débroussaillement. Le service possède également des données géographiques de la Défense des Forêts Contre les
Incendies (D.F.C.I.) issus de la base du même nom mises à disposition par la DDAF, l’ONF, le SDIS, le CG.
Ces données ne sont pas accompagnées de données attributaires.
Les données sont stockées physiquement sur le disque dur du poste S.I.G. de la direction environnement
dans le répertoire S.I.G. forêt. Le nombre de fichiers est de 1700 pour 58 dossiers et représente une taille de 700
Mo. Ce dossier contient principalement du dessin vectoriel et parfois des données attributaires sont attachées.
En l’absence de base de données attributaires pour la majorité des couches Mapinfo et donc de l’impossibilité de
faire des requêtes, les données ont été structurées sous la forme de dossier emboîté hiérarchiquement. Le nom de
fichier indique le type d’information comme la date et la localisation. Certaines données sont classées dans des
dossiers et d’autres non. (Figure n°7)
Figure n°7 :
Organisation des données forêt sous Mapinfo
Source : BD forêt Mapinfo
(Avril 2006)
10 O.L.D. correspond à la sensibilisation d’obligation à débroussailler auprès du grand public. (Vulgariser la loi)
-18 -
Il n’existe donc pas de logique de base de données, mais plutôt une logique «une couche = une information». La
représentation graphique (couleur et épaisseur des traits) peut contenir dans certains cas une information, comme
par exemple le niveau de débroussaillement. Une même couche peut contenir plusieurs types d’objets (texte,
point,…). Les données ont gardé le système de projection de la couche d’habillage. Or cette dernière peut être
aussi bien en système longitude/latitude WGS 84 ou en Lambert II, cela dépend du système fourni par le
fournisseur de données (I.G.N.,…). La redondance de l’information est un problème pour le service forêt.
Certaines couches Mapinfo possédant la même information sont contenues dans différents sous-dossiers. Il est
possible en effet que deux agents créent la même information, mais l’enregistrent sous deux noms différents.
Une même couche peut contenir plusieurs thématiques. Par exemple dans une couche de travaux de
débroussaillement, on trouve des points représentant des habitations.
La cartographie des anciens travaux contient des erreurs d’imprécision pour de nombreuses raisons. Le
service ne possédait pas l’ensemble des fonds référentiels. Ensuite, il est toujours difficile de retranscrire une
surface en forêt sans l’utilisation d’un G.P.S.. Et enfin, les agents n’étaient pas formés à l’utilisation du
S.I.G., d’où les erreurs citées précédemment. Dans ces conditions, il peut être dangereux de prétendre à une
grande précision des anciens travaux.
Service Déchets
Le projet G.P.S. pour le service déchets a deux applications : l’une pour positionner les P.A.V. et l’autre les
bacs.
Les données attributaires concernant les P.A.V. sont regroupées dans un fichier excel. L’information
géographique est représentée sur différentes cartes papiers touristiques des communes, sous différents formats,
fonds référentiels et échelles. Les agents ont collé sur ces cartes des pastilles (correspondant aux différents sites)
avec un numéro identifiant valable uniquement pour la commune traitée. On retrouve ce numéro dans la base de
données, mais la base de données est gérée par colonne et non par site.
Une dizaine de P.A.V. par semaine peuvent être déplacée ou changée, ce qui implique une mise à jour
cartographique importante.
Par contre il n’existe aucune base de données sur les bacs. Une étude sur la commune de Puyloubier a
cependant été réalisée. C’est un document papier comportant les circuits des collectes et des fiches descriptives
de chaque site.
Service Transport
Pour le projet G.P.S., le service transport possède de l’information géographique sur le réseau des
transports, sous forme de dessin sous Excel. De plus, le service transport doit recevoir des données du Conseil
Général et d’un syndicat qui gère le réseau de l’étang de berre.
Les données numériques sur les arrêts scolaires sont contenues dans une application appelée PÉGASE. Les
données peuvent être exportées au format excel. Ces données vont être transférées prochainement dans cartoPÉGASE.
2.1.3. Outils et méthodes existants
Moyens matériels et logiciels des différents services
Service forêt
Le service forêt travaillait sur Mapinfo v7.5. Un poste est désormais dédié uniquement au S.I.G. de la
direction de l’environnement. Le référent S.I.G. de la direction environnement est un agent du service forêt.
-19 -
Service Déchets
Le service déchet faisant partie de la direction environnementale, le référent S.I.G. du service est le même
référent S.I.G. que celui de la forêt. Le service ne possède donc aucun poste S.I.G. avec une licence ArGIS. Ce
service ne possédait pas Mapinfo v7.5. .
Service Transport
Le service transport possédait Mapinfo v 7.5 mais aucunes données n’ont été créées. Ce service est
désormais muni d’un poste S.I.G.. Un référent S.I.G. a été identifié dans ce service.
Méthodes de travail du service pour produire l’information géographique
Service forêt
Pour estimer une surface de chantier, le service forêt dessine manuellement un polygone avec le logiciel
Mapinfo. Cette surface de chantier dessinée est affinée et validée par une reconnaissance de terrain. En effet, sur
le terrain, on peut voir les accidents de terrain, les lignes de crêtes, les rochers… Les agents doivent donc
retrouver sur le terrain, le contour de la surface de chantier dessiné au préalable et signaliser ce périmètre de
chantier par un marquage orange sur les arbres. Le service forêt repère généralement deux points remarquables et
trace des points intermédiaires entre qui doivent être visibles d’un point à l’autre. Cette méthodologie est
éventuellement fastidieuse dans les zones d’une forêt sans repères visibles.
Le service forêt utilise la boussole et une carte représentant le chantier (à échelle de la surface de travail
donc variable) avec un fond Scan25 pour se repérer sur le terrain. On peut estimer que l'échelle des documents
varie entre le 1 / 2 500ème et le 1 / 5 000ème, pour les chantiers forestiers inférieurs à 10 hectares.
Service Déchets
Pour positionner un site contenant des P.A.V., les agents allaient sur le terrain avec les cartes disponibles
(souvent des cartes touristiques) et plaçaient une pastille avec un numéro pour représenter un site. L’échelle de
travail était donc très variable d’une carte à l’autre. La connaissance de l’adresse où se trouve le P.A.V. est
fondamentale pour les agents.
Aucune cartographie des bacs sur la C.P.A. n’a été réalisée dans un format numérique. Aucunes cartes ne
pouvaient donc pas être diffusées.
Service Transport
La seule information géographique produite jusqu'à présent par ce service est des circuits dessinés sous
Excel. Il n’y a donc pas de méthodologie de travail à tenir compte pour le projet G.P.S.. Le géoréférencement
des arrêts de bus proviennent du Conseil Général.
Applications métiers
Service forêt
Le service forêt possède une application de débroussaillement fonctionnant sous ArcGIS, elle permet de
dessiner une zone tampon autour de 50 mètres des habitations (bâtis vectorisés). La carte est centrée à la fois sur
la parcelle et les zones légales des bâtiments de la parcelle. Les champs nom de la commune, nom du
propriétaire et identifiant de la parcelle sont calculés automatiquement. Pour les zones qui se chevauchent, le
référent S.I.G. doit découper manuellement. L’application concerne les travaux O.L.D. .
-20 -
Service Déchets
Le service déchet possède une application appelée géorama.
Service Transport
Le service transport va bientôt posséder une application de gestion appelée CartoPégase qui est l’interface
cartographique du logiciel Pégase. Cette application n’est pas encore disponible, seul Pégase est actif.
CartoPégase permet de d'utiliser les requêtes géographiques : Itinéraires passant par un point d’arrêt, ….
CartoPégase permet de visualiser directement les informations concernant :
Les points d’arrêts,
Les itinéraires,
Les établissements scolaires,
Les informations communales,
Les lignes,
Les informations cantonales
2.1.4. Présentation des G.P.S.
Le Dell Axim X5 et le Geo XT sont les deux G.P.S. que vont utiliser les services de la C.P.A. .
2.1.4.1. Description de la solution du Dell Axim X5 : le PDA
Le Dell11 Axim X5 est un PDA organisateur. Il fait office de terminal de saisie sur lequel est installé le
logiciel ArpentGIS, et sur lequel est connecté le récepteur G.P.S., Holux GM 270. L'ordinateur de poche Axim
X5 comprend un écran lumineux couleur transflectif 3.5" haute-résolution, quatre clés de contrôle, un bouton de
navigation, une touche de défilement, un bouton d'enregistrement et une prise mini-jack pour écouteurs. Le X5
n'intègre pas les technologies Wi-Fi ou Bluetooth. Un stylet en aluminium accompagne l'appareil.
La carte G.P.S. Holux GM 270 mesure de positions géographiques par satellites.
Le logiciel ArpentGIS 3.4. permet d’effectuer des levés cartographiques et permet de cartographier tout type
d’objet (point, ligne, surface) et d’y associer des données attributaires Toutes les données sont sauvegardées au
format Shapefile (SHP). Il fonctionne sous environnement Windows CE.
Le logiciel ArpentGIS-PC permet de visualiser, transférer des images rasters comme arrière-plans pour le
logiciel ArpentGIS.
Figure n°8 :
Caractéristiques techniques du DELL Axim X5
Source : Site Internet : http://www.commentcamarche.net/guide-achat/dell-axim-x5-handheld-186852-fiche-technique
11 La société Dell a été fondée en 1984 par Michael Dell.
-21 -
Le système d'exploitation Pocket PC 2002 est standard. En ce qui concerne les autres caractéristiques
matérielles de l'Axim, il est doté aussi bien du slot d'extension CompactFlash que SD/MMC.
Arpengis utilise la norma NMEA 0183 (norme standard).
Figure n°9 :
Carte G.P.S. Holux GM 270
Source : Site Internet : http://www.ciao.fr/Holux_GM_270_12_canaux_Module_de_reception_G.P.S.__476188
ArpentGIS 3.4.
•Utilisation de dictionnaires d’attributs personnalisables pour la saisie d’informations sur le terrain
• Calcul automatique des longueurs des objets ligne, des surfaces et périmètres
• Moyenne de positions pour les objets points, moyenne des « sommets » pour les lignes et surface
• Enregistrement de routes (track)
• Déports : partiels, multiples sur les objets ligne ou surface
• Fonction de numérisation sur la carte (objets point, ligne, surface)
• Affichage carte
- Consultation des valeurs des surfaces ou longueurs pour les objets sélectionnés
- Affichage de fonds Raster (fichiers JPEG, TIFF après transformation avec ArpentGIS-PC)
- Affichage de fonds vectoriels au format Shapefile (*.SHP)
-22 -
- Affichage du nombre de satellites reçus par la carte G.P.S., du PDOP, et du mode différentiel
- Zoom et affichage de l’échelle utilisée
- Fonction de mesure de distance entre deux points (et distance cumulée)
• Configuration :
- Paramétrages G.P.S. : PDOP maximum, filtre D.G.P.S., configuration G.P.S.…
- Paramétrage de la vitesse d’enregistrement
- Choix du système de coordonnées et des unités d’affichage
- Possibilité de configurer un export des données automatique au format SHP (Shapefile)
• Navigation :
- Navigation sur la carte et en mode boussole (direction à suivre, distance restante…)
- Sélection d’une cible dans la fenêtre carte en cliquant sur l’objet
- Saisie manuelle possible des coordonnées de la cible
Source : Guide utilisateur ArpentGIS V 3.4., Dell
2.1.4.2. Description du GéoExplorer de Trimble : le G.P.S. professionnel
Le GéoExplorer de Trimble12 est un récepteur D.G.P.S. 13 contenant un boîtier, une antenne et le carnet de
terrain. Le D.G.P.S. « EGNOS »14 est intégré pour des acquisitions en temps réel gratuites. Le Geo XT est un
handheld15.
Son utilisation est simplifiée puisqu’il n’y a que des touches de navigation et tout se fait par menus déroulants.
Son encombrement est minimal (un seul boîtier de 20 x 8 cm environ). Il semble adapté pour des levés d’objets
qui ne nécessitent pas beaucoup de données attributaires à cause des menus déroulant.
Il possède un écran couleur tactile, prévu pour un usage en extérieur et adapté au travail de terrain, quelles que
soient les conditions météorologiques (pluie, vent, neige, brouillard, poussière, jour comme nuit, y compris en
plein soleil…). Le Geo XT combine G.P.S. et système d’exploitation Windows CE, de plus il possède une
connexion sans fil Bluetooth et Wifi 802.11b. Le GeoExplorer supporte le protocole National Maritime
Electronic Association (NMEA) et Trimble Standard Interface Protocol (TSIP) qui permettent une
communication entre les Logiciels et le G.P.S..
Pour la saisie des points sur le terrain, le logiciel TerraSync™ professionnelle 2.40 est utilisé. Le logiciel de
la version Professionnelle s’oriente vers la collecte, la consultation et la maintenance de données S.I.G.16. Ce
logiciel permet de lever sur le terrain en temps réel des points, des lignes, et des polygones en y ajoutant des
informations sous forme d’attributs. TerraSync tourne sous Windows et Windows CE.
Le logiciel de traitement PathFinder Office 3.1 est un logiciel qui assure la liaison entre le G.P.S. et le
S.I.G., mais il permet aussi le traitement différentiel des mesures G.P.S.. En effet, sa tâche principale consiste à
corriger les positions G.P.S. mesurées sur le terrain pour en améliorer la précision.
12 Fondée en 1978, Trimble est un des leaders en matière de technologie G.P.S.. Trimble est un leader incontesté des technologies de
positionnement de pointe, comprenant le G.P.S., les méthodes laser et d’autres technologies optiques.
13 Le G.P.S. différentiel (D.G.P.S.), permet un positionnement en temps réel en utilisant des corrections qui permettent d'affiner le calcul et
d'obtenir une plus grande précision. Une station de référence connue en coordonnées reçoit en permanence les signaux G.P.S. et calcule des
valeurs de correction qui sont ensuite radiodiffusées. L'utilisateur doit alors s'équiper d'un récepteur radio qu'il connecte à son G.P.S. afin de
bénéficier de ces corrections.
14 Une fois que le service EGNOS sera officialisé, la précision attendue pour le GeoExplorer XT recevant ce signal devrait se situer entre
1m et 1,5m.
15 Le terme Handheld désigne des G.P.S. beaucoup plus compactes que les G.P.S. traditionnels, n’utilisant pas de sac à dos et tenant dans la
main.
16 La version Standard se cantonne à la collecte de données G.P.S.
-23 -
Figure n°10 :
Caractéristiques techniques du Trimble Geo XT
Source : D3E, fiche technique, portable GeoXT
Durée d’autonomie 10 h
Mémoire flash de 512 Mo
Vitesse du processeur : 206 MHz
Mémoire 32 Mo RAM
Le récepteur GeoXT traite le code avec la phase, ce qui permet d’obtenir une précision submétrique en
temps réel en milieu dégagé (en mode différentiel post-traité sur le Phase), mais en milieu forestier la précision
est comprise entre 1 à 3 mètres après correction différentielle (en mode différentiel post-traité sur le Code).
-24 -
Fonctions TerraSync 2.40
TerraSync offre les fonctions usuelles comme la navigation et l’enregistrement des positions (coordonnées
calculées X, Y et Z) et des attributs sous forme de mini base de données.
TerraSync permet d’ouvrir des fichiers de lever déjà créés et de les mettre à jour. On a la possibilité de ressaisir
le tracé et les attributs mais on peut également découper un linéaire existant et modifier les attributs des
nouveaux objets ainsi créés. De plus, on peut saisir des points, soit en position G.P.S., soit en position non G.P.S.
(saisie manuellement). On peut filtrer les caractéristiques. De plus le logiciel TerraSync possède un affichage de
cartes en temps réel supportant les fonds de cartes raster (ce qui inclus les cartes de ArcIMS) et vecteur.
Un écran de navigation graphique permet de guider l’utilisateur G.P.S., il indique la distance à laquelle on se
trouve de la cible, l’orientation à prendre et l’angle.
Parmi les autres fonctions facilitant le travail de saisie, on peut citer : Pause/Reprendre, Sommet (pour les Lignes
et Surfaces), Segmenter ligne, Enregistrer Maintenant/Plus tard, Répéter (les attributs d’un objet sur le suivant).
Des déports peuvent être associés aux objets Point, Ligne ou Surface :
• 5 méthodes sont possibles pour les objets Point :
- distance/gisement, double distance, double gisement, triple distance, triple gisement
• 2 méthodes sont possibles pour les Lignes et les Surfaces :
- Direction Droite/Gauche par rapport au sens de déplacement, Distance horizontale (et verticale si
nécessaire)
- Direction Droite/Gauche par rapport au sens de déplacement, Distance vraie et Pente
Si l’utilisateur souhaite mesurer plusieurs objets simultanément, il est possible de faire des emboîtements
multiples. Pour cela, il lui suffit de fermer temporairement l’objet en cours d’enregistrement, d’aller en mesurer
un ou plusieurs autres, puis de revenir « Continuer » l’objet désiré.
Le logiciel Pathfinder office 3.1 assure les fonctions suivantes :
•
Prévision satellitaire permet d’anticiper les meilleures fenêtres d'observation
•
Création de fichiers de configuration permet de paramétrer le G.P.S.
•
Création du dictionnaire d'attributs permet de saisir directement sur le terrain des objets géographiques
pré-défini dont on relève la position en x, y, z ainsi que les caractéristiques.
•
Importation des fichiers de données S.I.G.
•
Exportation des données vers les principaux logiciels S.I.G. (ArcGIS, Autocad, Mapinfo,…)
•
Traitement différentiel permet une correction des erreurs G.P.S., améliore la précision par traitement
différé. L'utilisateur n'a pas à se soucier de la date ni de l'heure de ses enregistrements (attention,
certains serveurs de données n'excèdent pas des durées de stockage supérieures à 15 jours). De plus, ce
module est compatible avec les fichiers du réseau RGP de l'IGN (dont D3E Electronique est partenaire),
compressés par la méthode Hatanaka.
•
Exploitation des résultats permet de contrôler la qualité des mesures, d’afficher le graphique, de
calculer des précisions estimées,…
Source : Guide utilisateur Geo XT, D3E.
Le G.P.S. saisie automatiquement plusieurs paramètres, en effet lors du transfert des données collectées par le
G.P.S. vers le PC, il est possible de transférer des paramètres selon le type d’objet :
-25 -
Figure n°11 :
Attributs générés par le Geo XT
Source : Logiciel Pathfinder Office
La surface 2D calculée ne tient pas compte de la pente. Le récepteur fournit donc une valeur indicative à
considérer avec précaution. Par contre il est possible de calculer des périmètres en 3D.
2.1.5. Contraintes particulières
•
L’environnement de travail
On assistait jusqu'à présent à une cohabitation entre deux systèmes et logiciels S.I.G. : les S.I.G. métiers «
sauvage » des services de la CPA et le S.I.G. communautaire de la C.P.A. du service I.G. .
En effet, les référents S.I.G. et les agents utilisaient jusqu'à présent Mapinfo, Autocad ou excel et les
référents S.I.G. devaient donc recevoir une formation sur ArcGIS. Le changement de logiciel S.I.G. impliquera
de nombreux bouleversements pour les services.
Au niveau des aspects institutionnels, les différents services ont du mal à définir leurs besoins.
Au niveau organisationnel, seules un poste S.I.G. et une licence ArcGIS sont disponibles pour chaque
direction. Or jusqu'à récemment plusieurs agents utilisaient les postes S.I.G. en libre accès. Avec l’apparition
d’ArcGIS et de référent S.I.G., seul ce dernier peut utiliser le poste S.I.G. .
•
Données
Au niveau des données référentielles, le cadastre existe sous deux formes, soit le cadastre est un raster avec
des labels permettant de faire un lien avec les bases de données, soit le cadastre est vectorisé sous la forme de
polygone. Douze Communes possèdent le POS vectorisé, mais début 2007 l’ensemble des communes sera
vectorisé.
Au niveau des données métiers, les problèmes de format et de la disponibilité des données sont des freins au
projet. Les donnés ont plusieurs projections et ne sont pas en état d’être directement exportées. Les données
n’ont pas été crées par des ‘sigistes’, et se pose alors le problème de la validité de ces informations.
Le problème de stockage de données se pose car seul les données cohérentes seront intégrées dans ArcSDE.
On ne peut pour l’instant écrire directement dans ArcSDE à cause de problème d’indexation. On doit stocker
l’information sur un autre serveur.
-26 -
• Le matériel G.P.S. :
Cette partie sera développée dans la partie consacrée aux tests sur les G.P.S.. (Cf partie III) Les G.P.S. ont
une mémoire limitée. La taille d’une dalle de la BD ortho de 2003 est de 11 Mo, une dalle de scan 25 est de 15
Mo. Les G.P.S. ont une mémoire vive peu importante (en comparaison avec un PC).
2.2. Analyse des besoins
Une Communauté d’agglomération est attachée à un territoire, qui marque profondément sa gestion. Dès lors,
les nombreuses compétences qu’elles exercent ont trait à cette dimension géographique. L’analyse des besoins
des services forets, transports et déchets de la C.P.A. s’appuie sur la rencontre avec les futurs utilisateurs du
G.P.S.. Ces rencontres consistent, à travers une série de réunions, d’audits et de sorties terrains, à construire
une représentation commune des besoins.
2.2.1. Fonctionnalités et précisions souhaitées G.P.S.
• Les différents services ont besoin de fonctions de base d’un récepteur G.P.S. : la localisation sur le
globe terrestre. Dans la pratique, on peut distinguer deux types d’applications :
− la réalisation de levés géographiques, sous forme de points, de lignes ou de surfaces. Le récepteur
G.P.S. est donc un outil pour effectuer une cartographie précise sur le terrain et résoudre le
problème de la collecte d’information du terrain pour un S.I.G..
− une aide à la navigation, pour se diriger vers des points prédéterminés.
• Les services de la C.P.A. ont aussi besoin des avantages liés au G.P.S. couplé avec un S.I.G.:
− Afficher un fond de carte
− Interagir avec une base de données attributaires
− Exporter/Importer vers le S.I.G.
Certaines couches d’informations ont été demandées par les différents services :
− Couche bâti vectorisé pour faire une zone de débroussaillement de 50 m autour, aussi non le
service doit dessiner manuellement le bâti à partir du scan25 ou pour savoir le nombre de bâti que
touche un conteneur
− BD ortho 2003 comme fond de plan
− Scan 25 pour se localiser
− Adressage pour se repérer
− Voirie pour gérer le débroussaillement des bords des chemins ou établir des circuits de collectes
− Informations cadastrales pour savoir le nom du propriétaire dans le cadre des O.L.D. .
• Les besoins dus à l’utilisation du G.P.S. sont identiques pour les trois services:
− Savoir utiliser un G.P.S. et une solution S.I.G. nomade
− Connaître des fonctions avancées des S.I.G. telles que les requêtes ou la création de zone tampon
en rapport au projet G.P.S.
− Importer des arrières plans au format image+fichier de calage dans le G.P.S.
Les attentes des agents sont donc de disposer d’informations sur les données existantes, et notamment de
connaître leur degré de qualité et de pouvoir y accéder.
-27 -
• Lors des discussions en sessions de travail, les utilisateurs du G.P.S. des services concernés par la
solution G.P.S. ont fait ressortir les besoins spécifiques suivants :
Service forêt
La foret est un domaine où les S.I.G. n’étaient utilisés que pour des applications simples, telles que la
numérisation, la cartographie, le stockage de données d’inventaire et l’interrogation élémentaire des bases de
données (DICK et JORDAN, 1990). La gestion des ressources forestières s’appuie sur un grand nombre
d’informations où la composante spatiale est omniprésente. La gestion forestière n’échappe pas à la règle et les
possibilités d’application du G.P.S. y sont multiples. Les besoins sont nombreux.
Tout d’abord, le service forêt voudrait améliorer l’estimation de la surface des chantiers des massifs de la
C.P.A., car le service passe des marchés avec des prestataires extérieurs. L’objectif du service forêt est d’éditer
des cartes à destination de la société prestataire qui réalisent les travaux. Ces cartes serviront à localiser le
chantier, à donner un aperçu de la forme géographique et à indiquer une superficie. Le niveau de finesse
souhaité est de l’ordre du ½ hectares pour une surface au alentour de 10 hectares.
Ensuite, le service forêt a besoin du G.P.S. pour se rendre sur des points remarquable sur le terrain et pour
s’orienter sur le terrain. En effet le service compte utiliser le système de navigation G.P.S..
Enfin, les besoins non fonctionnels souhaités sont les suivants : précision en dessous de deux mètres,
stabilité du G.P.S. dans un milieu couvert et solidité de la coque.
Service Déchets
La carte est un outil indispensable pour le service déchet. Les agents ont besoins de plan pour se repérer
sur le territoire et indiquer aux prestataires extérieurs la localisation exacte des Points d’Apports
Volontaires (P.A.V.). Ce sont donc surtout les informations contenues dans une base de données adressages
(nom des rues,…) qui intéresseraient le service.
Les cartes papiers ont une mauvaise précision de positionnement des P.A.V. (au 1/25 000ème). Il faut donc
les repositionner par G.P.S. pour corriger l’erreur de positionnement à deux mètres près. Une précision de
l’ordre de 5 mètres conviendrait pour un système de gestion, mais si les agents veulent croiser l’information
recueillie avec le G.P.S. dans le S.I.G., la précision doit être de l’ordre de deux mètres. Cette précision permet de
se positionner du bon coté de la route et de voir si le PAV est positionné dans le domaine publique ou privé.
Le géoréférencement des bacs va servir à démontrer l’utilité des S.I.G. pour la gestion des bacs. Ce petit
projet exploratoire répond à une demande d’une stagiaire qui vise à tester l’intérêt d’un S.I.G. pour gérer la
collecte des bacs. C’est une étudiante stagiaire en IUP environnement qui s’occupe de ce projet. Ce
développement doit être pris comme un test mené, la commune de référence étant Puyloubier. Une étude au
format papier a déjà été réalisée sur cette commune, où figure une carte localisant les bacs de Puyloubier ainsi
que des fiches décrivant les bacs. Il n’existe donc pas de base de données, ni de cartographie numérique.
Le but est d’obtenir une carte représentant le circuit de collecte ainsi que tous les bacs avec leur fiche
technique (sous forme de tableaux et de photos). Plusieurs applications sont aussi prévues à partir des résultats
comme le croisement des données avec la population. Certaines de ces applications nécessitent une précision de
l’ordre de deux mètres, notamment pour savoir si les bacs se trouvent dans le domaine publique ou privé.
L’application devrait être utile à une démarche aussi bien analytique que synthétique.
Service Transport
Plus de 2000 points d’arrêts de bus des lignes scolaires sont à géoréférencer pour compléter la base de
données existante sur Pégase.
Les arrêts de bus de Vitrolles ont déjà été géoréférencés soit plus de 600 points par un syndicat mixte gérant le
réseau de l'Etang de Berre, la SMITEEB. Une rencontre avec le directeur de ce syndicat a permis de se mettre
d’accord pour un échange de données avec la C.P.A. .
Les levés G.P.S. visent à positionner ou repositionner (en utilisant les données issues de la CG13), au
mètre près, les arrêts de bus et à obtenir la géométrie des circuits (points d’arrêts reliés).
La réalisation des levés G.P.S. des points d’arrêts a donc pour objectif de permettre l’obtention d’une base
géographique bonifiée, c’est-à-dire d’une précision supérieure à celle d’auparavant, tout en complétant la base de
-28 -
données et afin de proposer une aide à l’exploitation et à la gestion des flottes d’autobus (fréquence, flexibilité et
ajustabilité des trajets et des horaires …).
Bien entendu l’ensemble des arrêts ne peut être levé lors de ce stage. En fait ce projet consistera à voir si le
G.P.S. peut répondre à cette problématique de géoréférencement des arrêts de bus et de proposer aussi
une méthodologie de collecte. La question de savoir s’il faut passer par un prestataire extérieur pour réaliser
cette prestation reste posée. Il en est de même pour la numérisation des circuits.
2.2.2. Structurer et intégrer les données métiers pour être compatible avec ArcGIS
Le projet consiste à proposer une modélisation des données pour élaborer des S.I.G. métiers. Les
données des services doivent être exportées au format ArcGIS v.9.0, puis être intégrées dans ArcSDE, dans le
but de les sauvegarder, mais plusieurs opérations au préalable sont obligatoires. L’objectif est donc de prendre en
compte la structure existante et d’anticiper l’évolution du système.
Tout d’abord, les bases de données doivent être cohérentes. Les données de métiers doivent être nettoyées
(éliminer les doublons, renommer …). Les données n’ont ainsi pour seul élément d’identification, le nom sous
lequel elles sont enregistrées, élément bien insuffisant pour savoir ce qu’elles contiennent et ce qu’elles valent. Il
est donc important que la personne qui a créée la donnée explique à quoi elle correspond. De nombreuses
conséquences découlent de ce manque d’organisation dans la gestion de la donnée numérique. Comment
pouvoir retrouver la couche d’information valide alors qu’il existe plusieurs fois la même information ?
Puis, les bases de données doivent être conçues dans le but de pouvoir être facilement intégrables dans
ArcSDE. Ensuite, pour tout ce qui concerne les structures des bases de données, on se rapportera aux
documents fournis par les services et des recherches effectuées sur le thème. L'organisation des données est
fonction de la vision des utilisateurs et de la structure actuelle. On élaborera un schéma conceptuel de données
approprié aux données des services. Ensuite, les dictionnaires d’attribut devront être établis pour faciliter la
collecte de données avec le G.P.S. de chaque service. Ils devront comprendre l’ensemble des entités nécessaires
pour les collectes. Pour de nombreuses raisons, il a été décidé que les bases de données dans ArcGIS seront
différentes de celle du dictionnaire d’attribut. La principale raison vient du fait qu’il est difficile de saisir de
l’information sur le terrain. Puis, chaque opération (traduction, importation vers ArcGIS,…) sera transcrite en
méthodologie de façon à être réutilisée par les référents S.I.G.. C’est notamment le cas pour la méthodologie
d’exportation/importation des données métiers au format Mapinfo. L’échange de données géographiques n’est
pas qu’un échange de coordonnées X et Y. C’est échanger toute une série d’informations très diverses supportées
par des logiciels différents. Le projet traite aussi de la mise à jour des données avec le G.P.S.. Il faudra
déterminer ensuite de quelles données référentielles les utilisateurs finaux auront besoin. Le service des déchets,
n’ayant pas accès directement à un poste S.I.G., il faudra trouver des solutions. Enfin, les questions de
stockage, d’accès au serveur et de protection des données seront étudiées avec des propositions pour
organiser la connexion au serveur Oracle.
-29 -
2.2.3. Limites du projet
Les projets G.P.S. ne consistent pas à une analyse précise des données contenues dans le S.I.G.
communautaire, ni dans des données des services. Les projets G.P.S. ne consistent pas à remplir les bases de
données métiers, mais à proposer des méthodologies de collecte de données et de mises à jour avec le G.P.S.
et à proposer une organisation cohérente de la gestion des données métiers.
Ce projet ne va pas rentrer dans des définitions de terme S.I.G., ni dans des principes et des techniques avancées
propres au G.P.S.. Ces informations peuvent cependant être retrouvées à partir de la bibliographie.
Les documents produits par la méthodologie G.P.S. ne remplacent en aucun cas la documentation
fournie avec le matériel et ne traitera donc pas de la gestion du matériel, ou bien de l’installation du
matériel.
Les projets G.P.S. transport et bac ne constituent qu’une série de tests pour un secteur donné, pour
définir et valider si la méthodologie G.P.S. est transposable sur l’ensemble du territoire.
Transition
L’Etat des lieux nous a permis de voir les données référentielles du S.I.G. communautaire de la C.P.A. et
les données métiers en rapport avec le projet G.P.S.. Cette partie expose aussi les activités et les méthodologies
de collecte de l’information géographique utiles susceptibles d'être utilisés dans la méthodologie Campagne
G.P.S.. Les besoins des trois services ont été présentés.
La partie suivante correspond à la réalisation des méthodes de collecte G.P.S. dans le but d'offrir une
meilleure réponse aux besoins des agents. La mise en place des méthodologies G.P.S. doit permettre
d’améliorer la rentabilité et la fiabilité des données.
-30 -
III Réalisation
Les deux premiers chapitres de ce rapport nous ont permis de comprendre le fonctionnement d’un G.P.S. et
de cadrer les objectifs.
Cette partie porte sur la réalisation de la solution G.P.S. associée à des S.I.G. métiers structuré. Le G.P.S.
prend alors toute sa dimension et sa potentialité en le couplant avec le S.I.G..
Quels G.P.S. choisir pour la C.P.A. ?
Quels tests réaliser pour connaître les capacités des G.P.S. ?
Quels paramètres affecter aux G.P.S. ?
Quelles sont les étapes à réaliser lors d’un levé G.P.S. ?
Comment améliorer les levés G.P.S. ?
Quels sont les pré-requis nécessaires pour suivre la méthodologie Campagne G.P.S. ?
Comment structurer les données métiers des services étudiés ?
Comment vont se réaliser les mises à jour ?
La première partie de ce chapitre traite de la mise en place de la méthodologie ‘Campagne G.P.S.’ . Une
démarche itérative est à adopter, plusieurs étapes ont été identifiées pour la bonne conduite du projet.
La seconde partie présente la structuration des données des trois services. Les ‘ solutions G.P.S.’ doivent se
greffer sur l’architecture déjà mise en place.
3.1. Méthodologie ‘Campagne G.P.S. ‘
3.1.1. Analyse des devis pour un G.P.S. professionnel
Le choix d’un récepteur peut se révéler un processus complexe en raison du grand nombre de types de
récepteurs G.P.S. disponibles, de la gamme étendue de possibilités offertes et des nombreuses applications
auxquelles ils sont destinés. Le type de support doit être en adéquation avec le mode d’utilisation des agents.
Une tablette PC n’est pas la solution mobile la plus appropriée pour une utilisation en forêt. La C.P.A. s’est
tournée vers l’achat d’une antenne externe G.P.S. pour PDA et d’un G.P.S. professionnel.
Un nouveau code des marchés publics (décret du 1er août) encadre la passation et l’exécution des marchés. Il
réaffirme le principe de la mise en concurrence des le 1er euro.
Deux cas de figures se sont présentés en fonction du montant du G.P.S. et des règles de marché de la C.P.A.:
Si le montant total du marché est inférieur à 1 500 euros, la C.P.A. peut acheter directement. La solution
Dell Axim X5 ne passe donc pas par un marché, car son prix est inférieur à 1 500 euros.
Si le montant total du marché est supérieur à 3 000 euros et inférieur à une certaine somme, la C.P.A.
demande à des sociétés trois devis. Trois sociétés ont donc été consultées et ont proposé chacune un produit
G.P.S.:
• Mobile Mapper CE Thales
• Geo XT Trimble
• Leica GS20
Le récepteur G.P.S. doit non seulement permettre de collecter de l’information avec une précision
submétrique dans des milieux difficiles (forêt, milieu urbain dense,…), mais aussi de pouvoir mettre à jour des
données au format ESRI en Lambert III. L’étude porte seulement sur les versions de base (sans les accessoires).
Les différents récepteurs G.P.S. se distinguent essentiellement par leur précision et leur coût. Les critères
ont été pondérés de manière à attribuer 80% à la valeur technique et 20% au prix. Le marché sera attribué au
candidat ayant présenté l’offre la plus avantageuse appréciée en fonction des critères pondérés suivants :
- 31 -
• Valeur technique (80%), appréciée notamment au regard des éléments suivants (Annexe : Tableau
d’attribution des points):
- Caractéristiques G.P.S.
- Fonctionalité,
- Logiciel de traitement et de collecte,
- Interopérabilité,
- Système,
- Ergonomie,
- Matériel adapté au travail de terrain
- Autres
•
Prix (20%)
La note relative à ce critère sera calculée en fonction de l’écart qui la sépare de l’offre la moins disante.
L’offre la moins disante obtiendra la note de 20/20.
Montant de l’offre la moins disante
Note de l’offre à comparer =-------------------------------------------------- X 20
Montant de l’offre à comparer
Des recherches, des discussions sur des forums et des tests sur le Geo XT et le Mobile Mapper
17
ont permis de remplir les critères d’attribution pour réaliser l’analyse des devis. En observant les
caractéristiques proposées par les constructeurs, on s’aperçoit qu’ils ne fournissent pas d’informations
suffisamment précises pour être exploitables. En effet, certains critères fondamentaux pour un récepteur G.P.S.
ne sont pas indiqués par les constructeurs, parmi lesquels le nombre minimum de satellites observés, le PDOP
maximum et la quantité de multitrajets, qui affectent directement la précision. De plus, la tentation est grande
d’annoncer des performances plus flatteuses que la réalité, c’est pourquoi nous nous sommes appuyés aussi sur
des retours d’expérience.
L’analyse des devis détaillés des G.P.S. a été mise en Annexe : Analyse des devis G.P.S. professionnel pour la
CPA et les résultats sont les suivants :
L’excellent rapport qualité/prix et les qualités ergonomiques du MobileMapper rendent son déploiement et
son utilisation aisés. Le récepteur apparaît mal adapté aux conditions de terrains difficiles et le système est peu
puissant.
Le Gs20 est quant à lui un bon handheld G.P.S., mais cet outil pêche dans son logiciel de levé. Le système
est aussi peu puissant.
Le Geo XT, enfin, est à la fois un G.P.S. professionnel et un S.I.G. Nomade18.. Il combine précision et
flexibilité. Son prix peut paraître élevé bien qu’il n’existe pas d’équivalent. De plus, le Geo XT est une solution
optimisée pour ESRI. La presque totalité des SDIS du sud de la France l’utilise avec TERRASYNC pour la
collecte et la maintenance de leurs cartes D.F.C.I.19.
Il a donc été proposé de retenir la candidature du Geo XT pour l’achat d’un récepteur G.P.S.
professionnel.
17 Le Leica GS20 n’a pu être emprunté pour réaliser des tests.
18 Le S.I.G. nomade permet à l’utilisateur sur le terrain de disposer d’une cartographie détaillée et dynamique qu’il peut modifier et enrichir
sans limite. Le S.I.G. nomade comprend l’intégration d’un certain nombre de technologies :

le S.I.G.,

les matériels nomades sous la forme d’appareils légers (P.D.A., G.P.S.,…),

le G.P.S., …
19 Défense des forêts contre l'incendie
- 32 -
3.1.2. Test du matériel (définir les fonctionnalités du matériel, la précision des G.P.S.,…)
Les conditions annoncées par le distributeur de G.P.S. sont loin d’être celles observées sur le terrain,
principalement à cause de la présence d’obstacles qui sont en plus toujours source de multitrajets20. Il est donc
nécessaire de rester prudent face aux chiffres annoncés. Il a donc fallu nous rendre à l’évidence, pour déterminer
la précision de nos deux appareils sur le terrain, nous serions obligés de pratiquer une série de tests, notamment
dans le but de définir le meilleur paramétrage pour les G.P.S.. L’objectif est d’analyser le comportement
des G.P.S. dans différents milieux difficiles, comme par exemple en milieu forestier. Pour certains travaux une
connaissance relativement vague de la précision et de la fiabilité de l’appareil de mesure n’est pas gênante,
mais pour d’autres, une infime erreur peut entraîner des répercutions plus importantes. De plus la connaissance
exacte de la précision de cet outil permettrait d’organiser le déroulement de certaines missions, notamment
certaines d’entre elles pourraient non plus se dérouler en utilisant le G.P.S. en mode statique, mais en mode
temps cinématique. En effet, en fonction des difficultés des G.P.S. à recevoir le signal, les méthodologies
G.P.S. doivent évoluer.
Le test concernant le Geo XT a été plus développé que le Dell Axim X5 pour de nombreuses raisons. Tout
d’abord, la précision du Dell Axim X5 est peu fiable et ce G.P.S. est vite gêné par l’environnement (multitrajets,
…), il est donc peu utile de faire des tests sur le Dell Axim X5 dans des milieux difficiles. Ensuite, les
possibilités du Dell Axim X5 sont plus limitées au niveau du S.I.G., il est impossible de faire des mises à jour et
d’afficher du vecteur en arrière-plan. De plus, le paramétrage (code-phase, système de projection, …) du Geo
XT est plus important et nécessite plus de tests. Enfin, le Geo XT sera le matériel G.P.S. utilisé en priorité par
l’ensemble des services. (Cf partie 3.2.4.)
Test du DELL Axim X5
Des essais, réalisés en milieu dégagé ont permis d'évaluer la précision du positionnement d'une carte G.P.S.
de type Holux GM 27021 installée sur le PDA utilisée en mode simple (sans correction différentielle). Les tests
ont été réalisés à la Beauvalle à Aix-en-Provence.
Avantages :
Le PDA intègre une cartographie.
Il offre la possibilité d’ajouter une carte mémoire SD.
Il est conçu pour faciliter la lecture à l’écran même à la lumière du jour.
Inconvénients :
Il a une capacité de stockage réduite.
Le PDA n’est pas étanche et ni robuste.
Position fixe en mode cinématique (Figure n°12)
Le test consiste à calculer des positions G.P.S. sur une position fixe (croix noire) en mode cinématique. Une
centaine de mesures a donc été effectuées à la barrière du décisium, avec un pas de temps d’une seconde. On voit
sur la figure la mauvaise répartition de la plupart des points de mesure (points de la ligne rouge). L’écart type de
ces erreurs22 est de 16 mètres. Les points de mesure sont situés dans un rayon de 16 mètres autour de la position
réelle.
Le test réalisé montre que quand l’environnement (multitrajet, géométrie des satellites,...) ne varie pas, les
erreurs de mesure restent importantes. Le Dell Axim X5 a des problèmes de stabilité. Les erreurs sont
systématiques elles sont très difficiles à corriger. La précision du Dell Axim X5 est entre 5 et 20 mètres.
20 L’erreur de Multitrajet se produit quand le signal G.P.S. arrive au récepteur après plus d’un trajet à cause de réflexions près du récepteur.
21 L’antenne est une antenne externe.
22 La dispersion de ces erreurs est caractérisée par l’écart type de ces erreurs, plus l’écart type est petit, moins les erreurs aléatoires sont
dispersées, meilleure est la mesure. Concrètement dans le cas du Dell Axim X5, plus les surfaces de position forment un volume faible et
homogène, plus la dispersion des erreurs est faible, meilleure est la détermination du point Des modèles d’erreurs permettent de modéliser la
répartition des erreurs et de définir une valeur moyenne qui dans le cas d’une distribution normale des erreurs (LOI DE GAUSS) correspond
à la valeur pour laquelle le carré des écarts est minimum.
- 33 -
Figure n°12 : Variation d’un point fixe levé avec Dell Axim X5 en Lambert III (10/05/06)
Source : Présentation Dell Axim X5, Service IG CPA, MZ (2006).
Système de projection
Deux configurations du système de projection ont été envisagées et donc testées : le Lambert III et le WGS
84.
Le S.I.G. communautaire de la C.P.A. a comme système de projection le Lambert III. Il est donc préférable
de collecter les données G.P.S. dans le même système. Mais, les données vectorielles importées comme fond
d’habillage ne sont pas calées au bon endroit, il est donc impossible de les superposer avec le positionnement du
G.P.S. .
Pour pouvoir superposer les données vectorielles importées et la position sur le terrain, il faut être dans un
système WGS 84. Par contre les données rasters ne se caleront pas au bon endroit. De plus, on observe sur la
figure n°14 la mauvaise répartition de la plupart des points de mesure levé dans un système WGS84. Les points
de mesure sont situés dans un rayon de 50 mètres. Cette méthodologie ne mérite donc pas d’être gardée.
Figure n°13 : Le système de projection pose problème au Dell Axim X5
Configuration du Dell Axim X5 en WGS 84
Configuration du Dell Axim X5 en Lambert III Sud
Position G.P.S. sur le terrain
Position G.P.S. sur le terrain
Données vectorielles
Données rasters
Mauvais positionnement dans le SIG
Bon positionnement dans le SIG
Nous avons contacté le distributeur de la solution ArpentGIS pour lui faire part de ce problème. L’erreur de
projection vient au niveau du développement même du logiciel. Selon le distributeur, la configuration du G.P.S.
en Lambert III Sud avec ArpentGIS a été ‘mal développée’, car elle est peu utilisée. Le distributeur nous a
conseillé de travailler en Lambert II étendue…
- 34 -
Figure n°14 : Variation d’un point fixe levé avec le Dell Axim X5 en WGS84(10/05/06)
Phase d’initialisation longue
Lors de chaque première utilisation du G.P.S. sur le terrain, la phase d’initialisation est longue, le récepteur
peut prendre plusieurs minutes pour localiser les satellites sur l’orbite. De plus, il faut que le Dell Axim X5
bénéficie d’une vue du ciel claire et dégagée, par exemple les bâtiments du décisium (structure en fer), les arbres
et tous autres obstacles, bloquent les signaux du satellite.
Affichage déformé des données vectorielles
Les déformations sont dues aux "simplifications " qu'effectue le logiciel à cause de problèmes de
performances du PDA. En effet, afin d’optimiser la rapidité de l’affichage, une réduction du nombre de points
affichés est automatiquement faite par Arpentgis. Il suffit de zoomer sur les parcelles pour retrouver leurs formes
originales. Ces déformations sont assez gênantes, car il n’est pas facile de se repérer avec des objets déformés.
- 35 -
Figure n°15 :
Déformation des données vectorielles sous Arpentgis
Données vectorielles sous ArcGIS
Test du Geo XT
Une série de mesures de la disponibilité des signaux G.P.S. a été réalisée avec le Geoexplorer XT de
Trimble. L’antenne interne est située au-dessus de l’écran en-dessous du logo Trimble. Il n’est pas nécessaire de
tenir l’instrument portatif complètement horizontal pour recevoir correctement le signal satellite, mais il suffit de
maintenir l’antenne orientée vers le haut, et non vers le bas ou en travers. Cette campagne d’essais dynamiques
s’est passée dans le centre ville d’Aix-en-Provence et en périphérie. Les tests réalisés en foret se situent près du
crématorium de Bouc-Bel-Air. Le parcours a englobé différents types de couverts forestiers.
Avantages :
Grande précision du levé
Saisie des données attributaires
Solidité du matériel
Fiabilité du matériel pour la précision notamment (moins sensible au problème de couvert végétal,..)
Inconvénients :
Utilisation complexe
- 36 -
Nous ne disposions pas de récepteur radio23, nous n’avons donc pas pu réaliser des tests en positionnement
absolu. Le Geo XT peut recevoir des signaux EGNOS24 (WAAS). Ces caractéristiques permettent donc à
l’utilisateur d’obtenir des observations plus précises en temps réel sans avoir recours à la communication radio.
‘EGNOS, lui, parvient à une précision comprise entre quatre et sept mètres. Par ailleurs, cette grande finesse est
disponible pratiquement tout le temps (entre 99 % et 99,999 % du temps exactement), contre 95,7 % pour G.P.S..
‘, d’après le Site internet Info sciences.
Disponibilité des satellites
Un test a été réalisé est voici les résultats. L’état du ciel indiquait une constellation d’au moins cinq satellites
et le PDOP était réglé à 8.
Les satellites visibles sur le terrain correspondaient à la prévision satellitaire. Le logiciel de prévision est
efficace et peut être donc utilisé.
Figure n°16 :
Satellites captés sur le terrain le 29/05/06 (Geo XT)
23 Deux accessoires sont conseillés par D3E pour permettre au Geo XT d’avoir une connexion en temps réel. Le module Bluetooth GPRSStar se connecte sans fil au Geo XT et permet de souscrire au service de réception de corrections différentielles en temps réel GPRS-Star. Le
Kit antenne G.P.S. bifréquence haute précision Zephyr permet d’obtenir des précisions inférieures à 20 cm grâce à la technologie H-Star.
24 EGNOS n'est pas un système de localisation à part entière. Il a pour objectif principal d'améliorer les informations transmises par les
constellations de satellites G.P.S.. Les systèmes d’augmentation de la précision du positionnement par satellites (SBAS) sont découpés en
trois zones : le WAAS pour l’amérique du Nord (2003), l’EGNOS pour l’Europe (opérationnel 2005 et certifié en 2006 ?) et le MSAS (2005)
pour l’Asie. La bascule ESTB /EGNOS a eu lieu le 1 juillet 06. Le 1er Juillet le satellite AOR-E commencera à émettre les corrections
EGNOS opérationnelles ainsi que son homologue IOR-W PRN126 (n°39). Le système EGNOS n’est pas encore validé pour l’aviation civile
et tout ce qui est sécurité des personnes.
- 37 -
Figure n°17 : Prévision des Satellitaires du 29/05/06 à Marseille (Module Quick Plan)
Source : Présentation Geo XT, Service IG CPA, MZ (2006).
Les satellites EGNOS auxquels on peut s’attendre en France portent les numéros25 33 et 39. Les satellites
"normaux" sont numérotés jusqu'à 32, les SBAS (WAAS, EGNOS,…) ont un numéro supérieur.
Le test, consistant à parcourir à de nombreuses reprises une trajectoire à des heures différentes, pour
observer les variations de la constellation de satellites reçus et enregistrer le nombre de satellites utilisés dans le
calcul de la position, a montré que le nombre de satellites reçus variait peu selon le moment de la journée.
Test du Geo XT en milieu urbain dense :
On peut découper les résultats selon les secteurs urbains d’Aix-en-provence :
La réception du signal G.P.S. est bonne en périphérie urbaine, la précision est submétrique.
Dans un milieu semi-urbain (ligne verte fluo), la précision va de 1 à 3 mètres. Dans les grandes
avenues, la précision est d’environ 3 mètres. L’arrêt de bus situé sur le cours Sextus situé sous l’allée de
platane a une précision de 3 mètres. Les signaux G.P.S. peuvent passer à travers des feuilles mais le
signal est plus faible.
Dans le noyau ancien urbain, la précision est très variable entre 3 à 12 mètres (violet). Le noyau urbain
d’Aix-en-provence est caractérisé par des rues étroites d’environ 7 mètres encadrés par des bâtiments
allant de 3 à 5 étages. On était donc limité par l’effet du canyon urbain26. Dans ce contexte urbain, la
disponibilité du G.P.S.27 est de 1/5 du temps. La position n’est donc pas calculable pendant de longs
intervalles de temps. (zone jaune), la géométrie des satellites étant mauvaise. Le nombre minimal de 4
satellites nécessaires n’est presque jamais atteint dans les essais que nous avons réalisés. Les signaux
G.P.S. ne "traversant" pas les bâtiments, en milieux très densément urbanisé, il a été difficile d'obtenir
les conditions optimales de collecte de données, même avec un PDOP de 10.
Plusieurs modes de collecte ont été testés dans le centre ancien d'Aix-en-Provence, mais très peu de points
ont pu être pris en raison de l'absence de signal.

25 La numérotation correspond au numéro PRN (Pseudo Range Noise) qui est celui que contient le message de navigation et qui est le plus
souvent utilisé par les récepteurs et les logiciels calculs.
26 On appelle canyon urbain l’environnement formé par deux immeubles parallèles à la trajectoire du récepteur G.P.S.. Dans un tel
environnement correspondant à des masques d’élévation de 40 à 50° par rapport à l’horizontale de l’antenne, le récepteur n’utilise la totalité
de ses 12 canaux que 9% du temps.
27 ‘La disponibilité d’un système de navigation est le pourcentage de temps pendant lequel le service est utilisable avec la précision
souhaitée ‘, KAPLAN (1996). Elle est en fonction des caractéristiques physiques de l’environnement, de la disponibilité du signal et des
performances techniques de la transmission.
- 38 -
Ces tests servent surtout au service des transports, car il existe beaucoup d’arrêt de bus dans les centres
villes. Les P.A.V. et les bacs sont généralement situés dans des endroits dégagés, en effet dans les centres
urbains très denses aucune colonne n’est implantée.
Figure n°18 : Test du Geo XT en milieu urbain Aix-en-Provence du 29/06
- 39 -
Test du Geo XT en milieu forestier
Par rapport à un levé en terrain découvert, mesurer avec un G.P.S. la position de points sous un couvert
arboré implique des difficultés supplémentaires. En effet un arbre, avec ses feuilles, ses branches et son tronc va
constituer un obstacle pour le signal-radio du satellite et ainsi l’atténuer, voire l’empêcher d’atteindre l’antenneG.P.S.. Dans le meilleur des cas, les ondes auront subi des réflexions au contact de l’arbre : l’effet multi-trajet va
ainsi dégrader la précision de la position. Signalons que toutes ces difficultés rencontrées dépendent de la densité
du couvert arboré. Quand les conditions du couvert ne sont pas « extrêmes » des levés sont alors possibles
(WILKIE, 1989).Sous un couvert très dense ou au pied d’un arbre, le G.P.S. ne reçoit aucun signal du satellite.
Les résultats obtenus lors des tests montrent, comme on pouvait le présager, une augmentation de l’erreur
de localisation en présence d’un couvert forestier dense. En milieu forestier, la précision non corrigée avec le
Geo XT est de 6 mètres, le couvert masquant certains satellites présents au-dessus de l’horizon au moment de la
mesure. La valeur du PDOP est à 8. La disponibilité du signal G.P.S. est au alentour de 60 % du temps en
foret.
Ce test sert principalement au service forêt qui utilise régulièrement le G.P.S. en milieu couvert dense et
certaines fois en couvert très dense.
Tests sur les applications et utilisations
De nombreux tests ont consisté à déterminer les différentes applications et utilisations du G.P.S..
Comment calculer une surface la plus proche de la réalité ?
Le calcul d’une surface est en effet un problème récurrent en foresterie. Calculer une surface présente
d’abord une difficulté technique, mais se heurte aussi à un problème de définition. On considère le plus souvent
comme référence la zone d’emprise « à plat » sans tenir compte de la pente. Cette méthode a l’avantage de
permettre des superpositions géographiques cohérentes avec d’autres sources de données (IGN,…) mais présente
l’inconvénient de sous-estimer la surface réelle, ce qui pose problème quand on extrapole des valeurs
d’inventaire (densités, volumes, …) à la surface. En effet, la valeur réelle d’une surface suppose de tenir compte
de la pente qui est rarement homogène sur l’ensemble d’une surface.
Figure n°19 :
Représentations de la surface terrestre
Source : Guide utilisateur, D3E.
Le Geo XT indique l’altimétrie en geoide28 RAF98 (France) pour la position. Ce récepteur G.P.S. indique
seulement l’altitude d’un point ou d’une ligne, mais il lui est impossible de calculer une surface en tenant compte
du dénivelé. Le Geo XT peut calculer directement des surfaces sur le terrain, mais il s’agit d’une surface projetée
(plane). Le récepteur fournit donc une valeur indicative à considérer avec précaution.
Par contre, le Geo XT peut indiquer le périmètre 3D, c’est à dire en prenant compte le dénivelé. Ce champ est
automatiquement créé dans la base de données collectée avec le G.P.S.. Le périmètre « réel » permet d’évaluer
approximativement le niveau d’accident du contour de la surface. Il a été choisi de rajouter un champ terrain
accidenté dans la base de données S.I.G. forêt sous ArcGIS, l’agent peut ainsi évaluer lui-même ce critère.
Les résultats des tests sont présentés dans la partie IV, ils ont été réalisés sur les chantiers R.T.I. et
P.I.D.A.F.. (cf Partie 4.2.)
28 Le Géoïde est la forme théorique qui se rapproche le plus de la surface réelle de la terre c'est-à-dire le niveau moyen des mers. Il sert de
référence pour déterminer les altitudes. Le géoïde, surface équipotentielle du champ de gravité terrestre ramenée au niveau zéro moyen des
mers.
- 40 -
Erreur réelle
Le test consiste à comparer la superficie (la parcelle du décisium a été choisie pour le test) entre la surface
étalon et celle déterminée par levé G.P.S.. Pour tenir compte de la superficie, de sa forme et de son emplacement,
on utilise l’erreur réelle. Avec cette erreur, les parties manquantes à l’intérieur du polygone étalon ainsi que les
parties levées à l’extérieur de ce dernier sont considérées. L’erreur réelle est calculée selon la formule suivante :
Erreur réelle = (((sup. étalon + sup. levée) – (2 X sup. commune)) / sup. étalon ) x 100
En milieu dégagé, l’erreur réelle du Geo XT est de 3,3% en mode cinématique avec un intervalle de
temps d’une seconde et après post-traitement différentielle.
Comment saisir une piste ?
De nombreux tests ont été menés pour la saisie des objets linéaires. La possibilité de saisir les objets de type
linéaire dépend du type de structure (pistes, routes,…) que l’on veut lever et du moyen de déplacement
(voiture,…). Il apparaît impossible de lever avec le G.P.S. des routes en voiture et même à pied. Les résultats
apparaissent trop mauvais pour les utiliser, même en utilisant un enregistrement d’intervalle en distance, car un
intervalle en temps dépend de la fluidité de la circulation et donc des feux de circulation. Les pertes minimales
(quelques secondes) apparaissent peu acceptable pour un besoin de localisation continu comme les routes. Une
perte de 30 secondes correspond à un déplacement du véhicule sur une distance de plus de 400 mètres si celui-ci
se déplace à 50 km/h (ligne bleu). Les routes levées avec le G.P.S. présentes des écarts de deux mètres, ce qui
suffit à rendre une route zigzagante. De plus, les données sur les routes sont disponibles dans la BD topo. (cf
partie 2.1.) En revanche, tout ce qui concerne les pistes et chemins peut être levé avec le G.P.S., car on a
notamment la possibilité de rouler au pas avec la voiture. Les données de la DFCI sont moins précises que celles
levées avec le G.P.S..
Figure n°20 :
Test pour lever avec le Geo XT une route en milieu urbain (Aix-en-Provence le 29/05/06)
- 41 -
Test du Geo XT derrière un Pare-Brise Athermique
Pour la saisie de certains objets, il est bien utile de rester dans la voiture, notamment pour collecter les arrêts
de bus. Nous avons donc testé les signaux radio du satellite à travers les pare-brises. Les signaux qui arrivent
sont très faibles. Dans les milieux dégagés (périphérie et campagne), le Geo XT posé près du pare-brise capte le
signal du satellite mais dès que l’on se trouve dans un milieu difficile le G.P.S. perd le signal.
Seule solution, l'utilisation d'une antenne externe ou d'une antenne re-radiante, mais qui nécessite l'achat
d'un accessoire supplémentaire. Il a été posé le problème de la nécessité de faire un tel achat pour les différents
services utilisateurs du G.P.S.. Il ressort que les utilisateurs n'ont pas l'utilité d'un tel accessoire. Mais cet
accessoire s’avère d’une forte utilité, il est donc conseillé d’acheter une antenne extérieure pour un
véhicule29.
Test d’ interopérabilité entre le Geo XT et les logiciels S.I.G. (ArcGIS et Mapinfo)
Plusieurs tests ont été effectués pour garantir les échanges entre le récepteur G.P.S. et les logiciels ArcGIS et
Mapinfo. L’ensemble des types d’objets (points, lignes,…), des caractères (texte, réel,…), des arrières plans
(scan25, BD ortho 2003,…), des systèmes de projection furent testés. Les tests consistent à vérifier avec des
travaux concrets la bonne communication entre le G.P.S. et le carnet de terrain, l’enregistrement des données
dans la base de données, un bon transfère des données de retour au bureau.
Problème de structure physique des fichiers entre ArcGIS et le G.P.S.
Plusieurs problèmes liés à la compatibilité entre les G.P.S. et ArcGIS sont apparus. Il a été choisit de
travailler dans ArcGIS en geodatabase personnelle et d’exporter en shapefile. Le Geo XT ne lis pas directement
le format ArGIS, il faut convertir les shapefiles en fichier compatible avec le G.P.S.. De plus, les types de
champs doivent être soit du texte soit du réel double pour être compatible avec le G.P.S.. En effet, le logiciel de
conversion du G.P.S. change les champs de type entier en réel double. Le logiciel du G.P.S. accepte seulement
les noms de couche de huit caractères maximum, car les noms de la couche plus long seront tronqués pendant
l’export vers ArcGIS. Les noms informatiques des couches ont donc été limités à huit champs. Les noms de
champs ou de couche ne doivent contenir aucun accent et aucun espaces entre les noms.
Numérotation du domaine à cause de la géodatabase
Pour faciliter la saisie des données attributaires, des valeurs ont été pré-codées. Ces valeurs pré-codés
obligent lors de la création de nouveau objet avec le G.P.S. de saisir un numéro correspondant à une valeur précodée.
Problème des objets ponctuels (ArcGIS) avec le Geo XT : mutlipoint-point
Les fichiers contenant des ponctuels (citernes, barrières,…) provenant de Mapinfo sont convertis
automatiquement en fichier de type multipoint. Or les fichiers ponctuels utilisés par le G.P.S. sont convertis en
fichier de type point. Les deux fichiers sont donc incompatibles.
Aucun outil ou script ne permet la conversion multipoint vers point. Cependant, le G.P.S. convertit les objets
ponctuels de type multipoint en type point. Nous avons donc importé dans le G.P.S. l’ensemble des objets
ponctuels de type multipoint et les avons réintégré dans la base de données d’ArcGIS.
Problème de système de projection entre Mapinfo et le Geo XT
Les données levées avec le G.P.S., exportées en fichier Mapinfo et intégrées dans mapinfo sont décalées
géométriquement. Ceci est du aux systèmes de projection de mapinfo qui sont incorrectes. La solution consiste à
exporter les données au format shapefile et à les importer sous Mapinfo.
Quelle procédure suivre pour avoir un système de projection en Lambert III avec la meilleure précision
possible ?
Des tests ont été réalisés pour savoir quel système de projection utilisé lors des levés avec le Geo XT. Pour
estimer l’ordre de grandeur de la précision, on utilise un point connu en Lambert III. Nous avons essayé d’une
part de levés les données en longitude/ latitude WGS84, puis de les projeter avec ArcGIS 9.0 en Lambert III. Et
d’autres parts, nous avons essayé de levés les données directement en Lambert III sur le terrain avec le logiciel
Pathfinder Office. La précision des levés est meilleure avec la deuxième méthodologie.
29 D3E propose une Antenne G.P.S. magnétique Trimble pour GeoExplorer pour faire des levés depuis un véhicule, son prix est de 64
euros. http://www.G.P.S.-boutique.fr/accessoire.php?id=55&retouraccessoire=article.php?id=590
- 42 -
Comparaison avec un logiciel de collecte de données : ARCPAD et TerraSync
ArcPAD est un logiciel nomade proposé par un éditeur spécialisé dans le S.I.G., ESRI. Les différents tests
effectués sur une version de démonstration de la version 7 d’ArcPAD donnent un aperçu des possibilités de cet
appareil, et permettront de juger les performances du logiciel TerraSync (logiciel de collecte de Pathfinder
Office) .
ArcPAD permet d'intégrer des données géoréférencées acquises à l'aide d'un G.P.S. directement connecté sur un
PC. Compatible avec ArcGIS v9.0, ArcPad travaille directement au format shapefile et récupère les données
facilement avec ArcGIS. Les données sur le terrain ne doivent pas être convertis dans un format spécifique.
ArcPAD offre la possibilité d'acquérir des données selon des boîtes de saisie créées par l'utilisateur pour
répondre à ses besoins spécifiques.
ArcPAD n’a pas de fonctionnalité supplémentaire par rapport à TerraSync sauf d’avoir la possibilité de créer des
formulaires plus complet et plus fonctionnel (avec photos, légende...). Le mode de manipulation n'était pas
encore bien adapté aux conditions de terrain. Une solution de correction différentielle existe mais nécessite une
extension payante.
TerraSync professionnal a plus de fonctionnalités qu’ArcPAD. TerraSync est idéal pour la collecte des
données. Il possède notamment un affichage de cartes en temps réel supportant les fonds de cartes raster, ce qui
inclus les cartes d’ArcIMS et ouvre les serveurs internet SIG. Il accepte la plupart des formats S.I.G. (dxf,
mapinfo,….)
Quelques pannes lors des tests…
Au cours des différentes utilisations des deux G.P.S., le système d’exploitation a déjà planté, l’écran ne
répond plus au stylet. Il a donc fallu réinitier le récepteur G.P.S.. Cette panne a été recensée dans le manuel des
distributeurs.
Améliorer la Connexion : le Bluetooth et internet
Le Geo XT a une interface de connexion Bluetooth qu’il est possible d’utiliser pour établir une connexion
sans fil. En effet, la connexion USB est souvent interrompue, notamment lors de l’envoi de plusieurs fichiers.
Pour communiquer en utilisant une connexion Bluetooth, un appareil dit client cherche sur la fréquence de
connexion Bluetooth les autres appareils. Il faut demander l’accès au distributeur pour ouvrir la connexion
Bluetooth. Le Geo XT est à l’origine vendu avec la connexion désactivée. Pour paramétrer la connexion
Bluetooth, il faut se reporter au manuel du fournisseur.
Il est possible de connecter un modem externe (souvent un téléphone cellulaire) à l’instrument portatif Geo
XT pour effectuer un accès à distance à un fournisseur de services internet ou un réseau.
La connexion à internet permet notamment d’accéder à des logiciels gratuits d’itinéraire sur le net comme
Mapopolis navigator.
3.1.3. Rédaction d’un cahier des charges
Il convient de bien appréhender les éléments constituant le cahier des charges. Il s’agit de développer des
solutions G.P.S. utilisant des éléments d’un S.I.G. communautaire. Le cahier des charges a pour objectif de
formaliser par écrit les besoins des services de la C.P.A. en matière de solution G.P.S.. Les objectifs doivent être
clairs pour tous les agents. Les exigences des utilisateurs finaux doivent être données par écrit, chaque exigence
ayant une réponse méthodologique.
La définition précise du projet se doit d’aller au-delà de mots usuels et peu concrets. Elle doit décrire de
façon objective dans un langage commun et compréhensible par chacun, le besoin à satisfaire.
Le maître d’ouvrage est le service I.G. de la C.P.A. .
Le cahier des charges doit répondre à certains de ces éléments:
Quelle est la problématique ?
Quelles sont les grandes fonctionnalités ?
A-t-il une obligation de performance ?
Faut-il réaliser des tests ?
S’agit-il de satisfaire un besoin précis ?
Quelle est la valeur des besoins exprimés et des fonctionnalités attendues ?
- 43 -
Une structure de projet doit être clairement identifiée pour savoir à tout moment comment se situe l’état
d’avancement du projet G.P.S.. Un planning précis et une méthodologie de gestion de projet ont été proposés.
Le plan du cahier des charges :
Préambule
I. Contexte de l’étude
Analyse de l’existant
Analyse des besoins
II. Objectifs de l’étude : définition et délimitation du projet G.P.S.
Organiser l’évolution vers un S.I.G. métier
Mettre en place une méthodologie « Campagne G.P.S. »
Limite du projet
III. Méthode de réalisation du projet G.P.S. forêt
Phase de proposition
Réalisation du projet G.P.S.
3.1.4. Paramétrage des G.P.S. (HDOP,…) : Choix technique pour optimiser son utilisation
Cette partie doit aider à comprendre l'importance d'une bonne configuration et expliquer les choix du
paramétrages des G.P.S.. La configuration du G.P.S. est en effet une étape essentielle, les paramètres rentrés
sont généralement ceux préconisés par le distributeur D3E (D3E Electronique est une PME spécialisée dans les
nouvelles technologies : Automatismes Industriels/Electronique, G.P.S. et Télémétrie Laser et Gestion de
Flottes) et ceux validés lors des tests. La principale difficulté pour l’utilisateur est de pouvoir sélectionner
l’équipement et le mode opératoire qui permettront d'atteindre la précision désirée en ce qui concerne tant la
location que le temps d'exécution des levés et du traitement des données. En d'autres mots, il est important de
bien définir ses besoins et de sélectionner la meilleure méthodologie pour les réaliser. Pour utiliser le G.P.S., il
faut tenir compte de l’environnement dans lequel le récepteur est utilisé, de la nature du levé et de la
précision recherchée. La configuration a été réglée pour avoir un minimum de contrainte sur le terrain.
Les configurations du Dell Axim X5 ne peuvent être établies en avance, il faut donc les configurer lors de la
sortie terrain. Les options de paramétrage du Dell Axim X5 sont moins nombreuses que celles du Geo XT. Les
seules options que l’on peut paramétrer sont le PDOP et la vitesse d’enregistrement. On a la possibilité d’ajuster
le rapport productivité/précision, ou attendre jusqu'à ce que les conditions soient plus favorables…. Les autres
paramétrages ne changeront pas d’un service à l’autre ou lors de différentes sorties. Les mesures du Dell Axim
sont levées en code30 en positionnement absolu31 (pseudo-distance).
Le Geo XT permet d’importer des configurations préétablies. On peut soit charger une configuration
préalablement établie pour chaque service, soit en créer une. Chaque service possède sa propre configuration
sous le Geo XT. Les questions suivantes ne sont valables que pour le Geo XT sauf en ce qui concerne le PDOP
et la vitesse d’enregistrement alors valables pour les deux G.P.S.. Les mesures du Geo XT sont levées en code
en positionnement relatif (traitement post différé).
30 Le principe de la mesure en code est le ‘récepteur génère dans une échelle de temps proche de l'échelle de temps G.P.S. le code d'un
satellite donné. Lorsqu'il capte le code du satellite, celui-ci arrive avec un décalage de temps correspondant au temps de parcours de l'onde
entre le satellite et le récepteur. Par corrélation il synchronise alors les deux signaux et en déduit le temps de parcours de l'onde puis la
distance satellite - récepteur.’, BOUTELOUP D., (2003), Présentation du système G.P.S. , cours de géodésie.
31 Le positionnement absolu consiste à déterminer les coordonnées d'un point quelconque de la Terre en utilisant les codes générés par les
satellites. Il est qualifié d'absolu car il considère la relation entre un récepteur et plusieurs satellites. L'intérêt de cette méthode est la
possibilité de l'exploiter en temps réel et d'obtenir une position instantanée.
- 44 -
Quel type de source sélectionner ?
Le premier choix de la source du Geo XT est la source par satellite intégré32 et le second choix, source par
G.P.S. non corrigé. Il n’y a pas besoins d’une correction en temps réel33 nécessitant un abonnement GPRS.
Aucun service gratuit temps réel de diffusion de corrections différentielles n’est disponible à ce jour en France,
pour atteindre une précision métrique. La seule méthode fiable et économique d ‘effectuer des mesures G.P.S. de
précision est le mode différentiel en post-traitement.
Il est impossible de fonctionner en mode dégradé (localisation 2D) avec 3 satellites pour le Geo XT et le
Dell Axim X5.
Quel type d’enregistrement choisir pour le Geo XT ?
L’enregistrement des données est fait en Supercorrec, cette fonction augmente la précision en mode
différentielle sur le code de 40%, mais il peut y avoir des périodes où la réception du signal du satellite est
mauvaise. Toutes les positions notées pendant ces périodes seront non corrigées, et sont sujettes à des erreurs
qui dégradent leur exactitude.
Mesure en phase ou code ?
La phase34 de l’onde porteuse permet d’obtenir une plus grande précision, mais exige un verrouillage de
phase impliquant une réception sans interruption du signal émis par un satellite. Une telle contrainte rend quasi
inutilisable ce type de mesure en présence d’un couvert forestier, en effet comme l’illustre cet extrait du
SYSTÈME G.P.S. Guide d’information et de bonnes pratiques35 :‘La mesure de phase de l'onde porteuse consiste
à comparer la phase de l'onde reçue au récepteur avec la phase d'une onde générée par celui-ci. Cette mesure de
phase est multipliée par la longueur d'onde de l'onde porteuse (λ) pour la convertir en mètres. Malheureusement,
le nombre entier de longueur d'onde initial contenu dans la distance récepteur-satellite n'est pas mesurable par le
récepteur. Cette inconnue est appelée l'ambiguïté de phase initiale. Par contre, le récepteur est à même de
compter le nombre entier de cycles (ainsi que la partie fractionnaire) cumulé depuis l'époque (ou le temps)
d'observation initiale, s'il n'y a pas d'interruption dans la réception du signal. Les interruptions provoquent des
sauts de cycle et sont principalement causées par les obstacles (édifices, montagnes, arbres...) entre les satellites
et le récepteur. C’est pourquoi la mesure de phase ne peut être utilisée en milieu forestier.’
Les mesures du Geo XT sont levées en code en positionnement relatif36 en temps différé.
Figure n°21 :
Ordre de grandeur de la précision horizontale du positionnement en fonction du mode opératoire
Source : SYSTÈME G.P.S. Guide d’information et de bonnes pratiques, (2004), Ministère des Ressources naturelles, de la
Faune et des Parcs
32 Il se compose de 24 satellites du système NAVSTAR, répartis en six plans d'orbites inclinés à 55° sur l'équateur. C'est ce nombre et leur
disposition qui garantissent à tout utilisateur un positionnement en tout lieu et en tout moment. Ce positionnement n'est possible que si 4
satellites, au moins, sont simultanément au dessus de l'horizon avec un angle de coupure de 15°.
33 En temps réel, le principe est différent. La station fixe va estimer à chaque instant sa position à partir des mesures de code, puis la
comparer à la position "vraie".
34 ‘Le principe de la mesure de phase repose sur le calcul du déphasage entre le signal reçu du satellite et le signal généré par le récepteur.
Ce déphasage est très précis mais se fait sur la partie fractionnaire d'un cycle soit une mesure sur 19 centimètres pour L1 et 24,4centimètres
pour L2.’, BOUTELOUP D., (2003), Présentation du système G.P.S. , cours de géodésie.
35 BILODEAU J.M., et al., (2004), SYSTÈME G.P.S. Guide d’information et de bonnes pratiques, Ministère des Ressources naturelles, de la
Faune et des Parcs.
36 La distance est calculée à partir des codes simultanément en deux stations. Un récepteur est fixe (station), et l’autre mobile. Le résultat est
le vecteur entre ces deux G.P.S.. Ce mode permet de corriger en grande partie les sources d’erreur.
- 45 -
Quel système de projection ?
La représentation des données graphiques implique de préciser le système de projection. C'est au niveau de
la configuration de la référence géodésique et du système de projection qu'il faut être particulièrement attentif, la
multiplicité des combinaisons de paramètres de référence pouvant porter à confusion. Le problème de
coordonnées se pose de façon d’autant plus cruciale que la précision du résultat final souhaité est élevée.
Le système de coordonnée à utiliser est le France GR3DF97A , zone sud III, il est adapté aux terrains d’études.
Ce système a été préféré au système France. La grille GR3DF97A37 et une grille de conversion précise entre
NTF et RGF. Cette grille a une « précision globale de 10 cm mais la cohérence locale est certainement meilleure
et l’utilisation d’une méthode différentielle rend cette grille très efficace. Si les G.P.S. utilisés intègrent cette
grille le changement de paramètres se fait de façon automatisée. »38
L’altitude est mesurée à partir du niveau moyen de la mer (N.M.M.) avec pour modèle de géoïde39 RAF98
France. La grille RAF 98 permet le passage d’une hauteur au-dessus de l’ellipsoïde, calculée dans le système
RGF 93, à une altitude compatible avec le réseau IGN 6940.La grille RAF98 décrit la surface de référence des
altitudes NGF- IGN69 dans le système géodésique RGF 93. Suite au texte de loi, voté par l'Assemblée
Nationale, le choix du système de projection s'est porté sur le nouveau système national Lambert 93. Ce qui
permet de pouvoir utiliser le nivellement par G.P.S. lors d’un grand chantier défini à partir d’altitude
NGFIGN69. Les mesures sont converties directement par le récepteur G.P.S..
Les systèmes de projection de Pathfinder Office sont gérés et définis par un Gestionnaire de système de
coordonnées « Current.csd »
A combien fixer le PDOP ?
Les fichiers de configuration chargés dans le G.P.S. ont comme paramètre un P.D.O.P. de 6. Notons qu’un
P.D.O.P. égal ou inférieur à 6 est jugé précis. Il est conseillé de garder un P.D.O.P. aux alentours de 6, et après
améliorer la précision avec la correction différentielle. Les données qui auront un masque de P.D.O.P. > 6 ne
seront pas enregistrées. Il n’est pas forcement nécessaire de choisir une précision élevée sur le terrain. Mesurer
entièrement un contour avec un PDOP de 8 entraînera une perte de précision significative. Seul le service foret
pour une utilisation sous couvert très dense a un PDOP réglé à huit.
Les critères pour avoir un point acceptable sont les suivants41 :
¾ GDOP < 10
¾ PDOP < 6
¾ HDOP < 4
Plus les DOP sont faibles, meilleure est la précision.
37 Cette grille nommée GR3DF97A est mise à disposition par l’Institut Géographique National. Elle est basée sur une variation des
paramètres de transformation Tx, Ty, Tz en fonction de la position. Cette grille a une précision globale de 10 cm mais la cohérence locale est
certainement meilleure et l’utilisation d’une méthode différentielle rend cette grille très efficace. Si les G.P.S. utilisés intègrent cette grille le
changement de paramètres se fait de façon automatisée. En l’absence de grille de conversion, la nécessité de recalculer des paramètres est
déterminée principalement par l’étendue du chantier. Pour des chantiers inférieurs à 1 km, l’utilisation des paramètres nationaux fournis par
l’I.G.N. peut être satisfaisante : TX = -168 m TY = -60 m TZ = +320 m pour passer du NTF au RGF 93.
38 DUARTE V., (2001), Planification et sécurisation de l’utilisation du G.P.S. temps réel dans le domaine de terrassement, Mémoire
d’ingénieur ESGT.
39 Le géoïde correspond en effet à la surface équipotentielle du champ de pesanteur correspondant au niveau moyen des océans.
40 En effet, le Geo XT autorise l’utilisation de grilles de conversion qui permettent de déterminer une altitude dans un système donné à
partir des hauteurs ellipsoïdales calculées en G.P.S..
41 GDOP = Geometric Dilution Of Precision se décompose en :
1
PDOP = Position Dilution of Precision (3-D), sometimes the Spherical DOP.
2
HDOP = Horizontal Dilution of Precision (Latitude, Longitude).
3
VDOP = Vertical Dilution of Precision (Height).
4
TDOP = Time Dilution of Precision (Time).
- 46 -
Quelle inclinaison choisir pour le Masque d’élévation ?
Ces paramètres permettent de diminuer considérablement les multitrajets en milieu forestier. L’utilisateur
doit ajuster selon le besoin le masque d’élévation, mais il ne doit toutefois jamais être inférieur à 10° et a été mis
par défaut à 13°.
Quelles vitesses d’enregistrement choisir ?
Après les tests menés, il est apparu que la solution qui convenait le
mieux était un enregistrement avec un intervalle de temps en seconde.
Le nombre de seconde choisi dépend du type d’objet collecté. Par
exemple pour les pistes l’intervalle est de 5 secondes, c'est-à-dire que
toutes les 5 secondes un point va être mesuré et/ou collecté.
Quel logiciel de synchronisation choisir ?
Les logiciels de l’ordinateur et les récepteurs G.P.S. sont synchronisés avec ActiveSync. Edité par Microsoft
il permet d’établir une connexion entre ces deux composants fonctionnant sous environnement Windows CE. La
synchronisation compare les données du récepteur G.P.S. et de l’ordinateur et met à jour les deux avec les
informations les plus récentes. Une fois le logiciel installé sur un ordinateur PC, la simple action de connecter un
Pocket PC sur l’ordinateur, par l’intermédiaire d’une liaison USB suffit pour établir la connexion.
3.1.5. Création d’un dictionnaire d’attribut : faciliter la saisie des attributs des objets
Pourquoi utiliser un dictionnaire d’attribut ?
Un dictionnaire de données est un ‘carnet de terrain’ permettant la saisie des objets et de leurs attributs. Un
dictionnaire de données structure la collecte de données, mais ne contient pas les champs de positionnement (X,
Y et Z). Il doit contenir toutes les entités nécessaires pour le levé G.P.S.. On peut avoir différents dictionnaires
de données pour différents projets. Le dictionnaire d’attribut sert uniquement pour le positionnement de
nouveau objet sur le terrain. Le Dell Axim X5 et le Geo XT peuvent être utilisés pour collecter des
nouveaux objets géoréférencées.
Bien que le dictionnaire de données ne soit pas obligatoire, nous en avons créé un pour chaque service. Il
permet de mettre à jour, et de traiter les données plus facilement et plus rapidement. Son utilisation améliore
l’efficacité et la facilité d’emploi sur le terrain, avec des économies de temps avec les menus déroulants et la
génération automatique d’un « chiffre compteur », de champs date et heure. L’objectif est de simplifier au
maximum la saisie des données avec le carnet de terrain du G.P.S. car il est difficile de saisir l’information avec
un stylet.
On n’est pas limité par le nombre d’objets, mais uniquement par la praticité de la saisie. Si les champs du
dictionnaire sont trop nombreux, la saisie risque d’être fastidieuse à cause de la taille de l’écran.
Constitution des dictionnaires d’attributs
Pour éviter des problèmes d’exportation vers les shapefiles d’ArcGIS, le nom des entités doit contenir au
maximum 8 caractères. Nous avons aussi choisi de ne pas indiquer le type d’objet (point, ligne ou polygone)
dans le nom puisqu’il est représenté par un icône.
Le Geo XT a été livré avec un logiciel permettant de réaliser des dictionnaires d’attributs :
- 47 -
Pathfinder office du Geo XT
Pathfinder office contient un outil qui permet d’élaborer facilement un dictionnaire
d’attribut en choisissant un objet avec son type et les attributs associés parmi cette liste.
L’ensemble des fonctionnalités est proposé mais ne sont pas forcement compatible avec
ArcGIS, mais la logique de la structuration est respectée entre les deux logiciels. Le logiciel
permet de proposer des menus déroulant.
Les bibliothèques de symboles dont se servent les principaux logiciels SIG (dont les polices
ESRI ou MapInfo) peuvent être utilisés par les logiciels PathFinder Office et TerraSync Pro. Il est ainsi possible
à l'utilisateur de conserver une même représentation symbolique sur le terrain et au bureau.
Le dictionnaire Pathfinder permet de choisir les caractéristiques de levés G.P.S. des objets comme le
nombre d’enregistrement par seconde.
Cinq dictionnaires d’attributs ont été réalisés avec Pathfinder office : forêt, bac, P.A.V. et transport.
Plus un dictionnaire d’attribut pour effectuer des tests.
Figure n°22 :
Les dictionnaires d’attributs du Geo XT
Source : Paramétrage G.P.S.,Pathfinder office, Service IG CPA, MZ (2006)
- 48 -
Dell Axim X5
Le dictionnaire d’attribut du Dell Axim X5 doit être fait dans un fichier txt en tenant compte d’une certaine
syntaxe. Les levés G.P.S. faits avec le dictionnaire d’attribut d’ArpentGIS sont directement exportables en
format shapefile. On a le choix entre des attributs de type :
· Menu (déroulant) : liste des choix du menu (c’est à dire les valeurs)
· Numérique : valeur par défaut, nombre de décimales, valeur max., valeur min.
· Texte : texte par défaut, longueur maximum du texte (nombre de caractères)
· Date : auto, format
· Heure : auto, format
Les dictionnaires d’attributs pour le Dell Axim X5 ont été faits seulement pour les bacs et les P.A.V..
En effet, le DELL répond parfaitement aux besoins de ces deux services, les conditions d’environnement ne
troublent pas la stabilité du G.P.S. . Il a été aussi réalisé un dictionnaire d’attribut pour effectuer des tests.
Les raisons de ne pas créer un dictionnaire d’attribut pour les services forêt et transport seront expliquées plus
loin dans ce chapitre.
Figure n°23 :
Dictionnaire d’attributs des bacs pour le Dell Axim X5
"Bacs", Dictionary, ""
"Bacs", point
"Marque", menu, normal, "", normal
"Sitec"
"JCO"
"Autre"
"Volume", menu, normal, "", normal
"660 litres"
"360 litres"
"240 litres"
"Code barre", text, 50, normal, "", normal,
"Couleur", menu, normal, "", normal
"Vert"
"Grise"
"Autre"
"Quantite", menu, normal, "", normal
"1"
"2"
"3"
"4"
"Accessibilite", menu, normal, "", normal
"Difficile"
"Moyenne"
"Bonne"
"Observations", text, 50, normal, "", normal,
"Amenagement", menu, normal, "", normal
"Terrassement"
"Dalle beton"
"Arceaux fer galvanis"
"Chaine de retenue"
"Localisation", menu, normal, "", normal
"Chemin goudronné"
"Chemin en terre"
"Identifiant", numeric, 2, 0.0, 10000.0, 0.0, normal, "", normal
Source : Paramétrage G.P.S., Dell Axim X5, Service IG, MZ (2006).
- 49 -
Service forêt
Pour le dictionnaire de la forêt, une première distinction est faite entre les interventions types D.F.C.I.,
R.T.I. et O.L.D. Une seconde distinction est faite au niveau du type d’objet. Chaque objet contient
obligatoirement les champs identifiant (N° ou nom,…), observation (description supplémentaire) et un compteur
automatique (ordre de collecte) a été ajouté.
Service Déchet
Le dictionnaire des P.A.V. ne contient qu’un unique objet correspondant à une colonne. Les données
attributaires ne sont pas les mêmes que celles de la base de données S.I.G.. Les informations mis dans le carnet
de terrain des bacs doivent être obligatoirement saisies sur le terrain comme par exemple le code barre des
colonnes ou l’état de la colonne. Mais les autres champs de la base de données SIG PAV non mis dans le carnet
de terrain peuvent être saisis au bureau.
Le dictionnaire des bacs ne contient qu’un unique objet correspondant à un bac. Une seule partie de la base
de données S.I.G. a été gardée dans les données attributaires du dictionnaire. En effet, certains attributs de la
base S.I.G. ne nécessitait pas d’être mis dans le carnet de terrain. Par contre, l’ensemble des attributs du
dictionnaire des bacs doit être remplis sur le terrain.
Service Transport
Le dictionnaire des points d’arrêts ne contient qu’un unique objet correspondant à un arrêt de bus. Les
données attributaires sont les mêmes que celles de la base de données PÉGASE.
Dictionnaire d’attribut pour les tests
Nous avons effectué des tests sur la saisie des lignes avec différents modes d’enregistrement (code ou phase)
et avec plusieurs intervalles d’enregistrement, soit avec une distance, soit avec un intervalle de temps donné.
Nous n’avons pas créé d’objets polygones de test car il y a les mêmes caractéristiques que pour une ligne.
Cependant des tests ont été réalisés sur le calcul de surface.
Pour la saisie d’objet ponctuel la seule option possible est le mode d’enregistrement.
3.1.6. Réalisation d’une notice d’utilisation
L’équipement G.P.S. et ses applications varient d’un service à l’autre. C’est pourquoi ce sont plusieurs
rapports méthodologiques G.P.S. qui ont été mis en place. Les méthodologies donnent aussi la possibilité à
l’utilisateur du G.P.S. de choisir plusieurs orientations notamment pour le mode de collecte de données.
Les rapports méthodologiques G.P.S. doivent répondre à toutes les questions soulevées par les agents et être
le plus logiques possibles. Les méthodologies proposent ainsi des exemples, indiquent les chemins des
fichiers et proposent une nomenclature pour la nomination des nouveaux fichiers. L’objectif est de
« démystifier » l’utilisation des G.P.S. et des SIG en vue de leurs appropriations par les agents.
Les guides traitent d’une méthodologie pour ArcGIS pour l’ensemble des services mais aussi pour Mapinfo
uniquement pour le service forêt, car jusqu’en juin ce service possédait seulement Mapinfo et ne possédait donc
pas ArcGIS.
Le choix du G.P.S. (entre le Dell et le Geo XT) est fonction des besoins des services. (cf partie 3.1.14)
- 50 -
3.1.7. Méthodologie ‘Campagne G.P.S.’
La planification d’une session de collecte de données s’organise en trois grandes phases :
1. Préparation du chantier avant le terrain
2. Collecte des données sur le terrain
3. Post-traitement l'après chantier
1.
Préparation du chantier : définition des besoins
Avant d'aller sur le terrain avec un G.P.S., l'agent doit avoir non seulement lu et compris le guide utilisateur
du récepteur mais doit également vérifier le bon fonctionnement du G.P.S..
En quoi consiste la préparation du chantier ?
La préparation de chantier consiste à prévoir le matériel, les méthodes et l'organisation nécessaires. Il faut
donc avoir en tête la liste des paramètres influençant cette sortie terrain. Dans certains cas, notamment en milieu
forestier, une reconnaissance peut être envisagée, elle consiste à vérifier sur place les lieux d'un chantier avant
d’entreprendre des levés G.P.S.. Il est nécessaire de vérifier si les conditions de terrain conviennent au G.P.S.. Il
faut ensuite définir les objectifs du levé G.P.S. :
•
•
•
Type de travaux : délimitation de nouveau chantier, contrôle d’un chantier,…
Type d’environnement (Densité du couvert végétal, urbain dense,…)
Emprise géographique du secteur couvert
Points de repères
Il peut être utile de construire des points de repères. Un point de repères permet de s’orienter sur le terrain, il
pourra être pris dans le G.P.S. comme cible de navigation. Les points de repères peuvent correspondre à des
¾ Limites de parcelles
¾ Topographie de terrain remarquable
¾ Ligne EDF
¾ ….
Plusieurs méthodes existent pour construire des points de repères. D’une part, il est possible de
construire des points de repères avec un fond d’habillage lors de la préparation du chantier avec le logiciel
Pathfinder office ; cependant cela rajoute une étape supplémentaire. D’autre part, on peut saisir des points
numérisés de repères directement sur le terrain avec le récepteur G.P.S..
Service forêt
Création d’une surface théorique de chantier (patatoïde polygonal)
Dans le cas d’une délimitation d’un nouveau chantier, une surface théorique doit être définie avant le départ
sur le terrain. (Si le chantier a déjà été dessiné, il n’est pas nécessaire de réaliser cette étape). Cette « surface
théorique de chantier » sert à avoir une idée de la forme du chantier pour s’aider sur le terrain. Son contour
s’appuie sur le contexte environnant (topographie,…), la forme des parcelles,… On connaîtra la taille du
patatoïde dessiné. Ces opérations se réalisent à l’aide d’outils de dessins des logiciels S.I.G.
La « surface théorique de chantier » doit être affinée avec la reconnaissance de terrain. En effet, sur le
terrain on peut voir les accidents de terrain, les lignes de crêtes, les rochers… Le S.I.G. nomade permet de
vérifier et de valider les hypothèses par la lecture simultanée des données spatiales et de la position G.P.S. . Il
permet ainsi de comparer la surface théorique de chantier et la réalité terrain.
Service déchet
Il n’y a pas de préparation de chantier particulière à faire, spécifique à ce service.
- 51 -
Service transport
Il n’y a pas de préparation de chantier particulière à faire, spécifique à ce service.
2.
Collecte des données sur le terrain
Contrôle de l’état du ciel du G.P.S.
A chaque première utilisation sur un chantier, un récepteur G.P.S. doit être initialisé. En effet, le récepteur
G.P.S. a besoin de connaître sa position approximative à la surface terrestre au moment de l’initialisation. Le
logiciel commence donc à chercher les satellites proches et à calculer la position actuelle. Une fois les
informations fournies, le récepteur G.P.S. se met à télécharger un almanach, c’est-à-dire des informations sur
l’horaire des satellites et leur code d’identification qu’il va stocker dans sa mémoire. Cela permettra au récepteur
G.P.S. de détecter plus facilement les satellites par la suite. L’opération de téléchargement de l’almanach ou
d'initialisation peut durer plusieurs minutes. Une fois l’initialisation terminée, le G.P.S. est prêt à fonctionner. Le
mode vue fournit un affichage graphique des satellites disponibles pour le récepteur G.P.S. .
Figure n°24 :
Etat du ciel (Terrasync Geo XT)
Source : Paramétrage G.P.S., Geo XT, Service IG CPA, MZ (2006).
Navigation
Le G.P.S. fournissant une position instantanée permet d'intégrer un certain nombre de fonctions qui vont
gérer le déplacement du récepteur dans l'espace et dans le temps.
La navigation avec le système G.P.S. indique des informations graphiques et numériques pour se rendre
d’un point A à un point B. Le G.P.S. donne la direction générale et la distance approximative, ainsi que l’angle
d’orientation à prendre. L'écran graphique est représenté par un cadran de direction (compact).
Il est ainsi possible de se diriger vers les points de repères. La navigation avec le compact est très utile pour la
navigation dans la forêt, où l’on ne peut pas suivre un itinéraire direct à la cible. Le Geo XT permet d'enregistrer
le trajet parcouru avec une marque de temps pour chaque point. Le récepteur G.P.S. ne fournit pas seulement des
paramètres de navigation, il permet également à l'utilisateur de programmer et de gérer son déplacement. Ceci se
fait par l'intermédiaire de l'enregistrement de points de destination.
Pour faciliter la navigation, il faut faire quelques pas pour que la flèche représentant la direction à suivre
s’oriente convenablement.
A 5 mètres de la cible, la fenêtre se transforme, la croix représente la position actuelle et le cercle est la
cible.
Les déplacements doivent être faits par pas chassés, de plus il faut éviter le pivotement sur soi-même.
Il y a aussi la possibilité de sélectionner la cible à partir d’un fichier de données et même à partir de ses
coordonnées.
- 52 -
Les ‘lightbar’ permettent de se guider graphiquement suivant la ligne de flèche, elles indiquent le chemin le plus
court entre le début de navigation et la cible, le but étant d’avoir les trois symboles centraux verts. L’importance
de l'erreur est indiquée par la position du curseur et la couleur.
Collecte de données
Sont présentées ici les particularités de chaque service. La saisie de ponctuelle ne présente aucun inconvénient,
le problème viendra lors de la création de surface ou de linéaire.
Service forêt
Choix du mode opératoire : statique ou cinématique pour la délimitation de surface
D’un point de vue technique, plusieurs méthodes s’offrent au service forêt pour tracer une surface. Le choix est
dicté par plusieurs paramètres.
Lorsque le récepteur n’est pas en mouvement, le positionnement est dit statique; quand le récepteur est en
mouvement, on parle de positionnement cinématique. Généralement, c’est à l’utilisateur d’adapter le mode selon
la nature du levé, la nature de la superficie et celle des conditions de terrain (densité du couvert
végétal,…). Les paramètres suivants sont préconisés :
• L'avantage du positionnement statique est que le nombre de mesures recueillies sur une même station
devient bien supérieur au nombre d'inconnues à résoudre, d'où une plus grande précision du positionnement.
C'est ce qui est appelé une solution cumulée, puisque les observations sont cumulées pour calculer une
position unique.
Le temps de stationnement relativement court évalué entre 1 à 2 minutes est parfois qualifié de semicinématique (DARCHE, 1998). L’intérêt des temps d’observation longs est de pouvoir tirer parti des évolutions
de la géométrie de la constellation, contribuant ainsi à une meilleure résolution des ambiguïtés entières et à une
amélioration de la solution. Les tests montrent une réception du signal avec 6 m de précision en temps réel,
après deux minutes d'observation, et ce, même sous des densités de couvert très élevées.
On utilise le mode statique en général pour les petites superficies (avec peu d’ondulation sur le pourtour
du chantier). Le mode statique est conseillé dans les chantiers où la végétation est dense ou pour la
délimitation de nouveau chantier.
Il a été choisi de prendre des points pour représenter des surfaces plutôt que des polygones, car les points
représentent mieux la méthodologie de collecte sur le terrain du service foret. En effet, l’avantage des points est
que l’on peut revenir en arrière et créer de nouveaux points ou en supprimer. On peut se déplacer librement sur le
contour du chantier et ainsi choisir la meilleure position des points. Concrètement, l’agent se rend sur le terrain
et met en marche son appareil. Sa position apparaît alors par un point sur l'écran du G.P.S.. L’agent n'a plus qu'à
afficher le contour de la surface théorique de chantier à l'écran et à se rendre sur un point remarquable de la
forme, c’est à dire de faire coïncider son point de positionnement avec un sommet de la forme. Il marque alors le
périmètre du chantier à la peinture et saisie sa position avec le G.P.S.. Le service forêt repère ainsi deux points
remarquables et trace après des points intermédiaires entre, visibles l’un par rapport à l’autre. Il suffit de
reproduire cette démarche pour l’ensemble de la surface de chantier.
Le mode statique est utilisé pour la saisie de point de marquage, citerne, barrière,…
• En mode cinématique, on récoltera des observations selon une distance parcourue ou selon un intervalle de
temps déterminé. En mode cinématique, trois nouvelles coordonnées doivent être estimées à chaque époque
d'observation. On parlera de mode semi-cinématique lorsque le récepteur est configuré en mode cinématique
mais que l’on active ou désactive la fonction « pause » pour faire des observations à des endroits précis. Le mode
semi-cinématique peut être utilisé pour dessiner une surface et une piste. En milieu forestier, des études42 ont
montré que le mode d’acquisition cinématique s’était avéré plus précis que le mode statique, les résultats de ce
dernier présentant d’importantes variations pour un même point de stationnement, ces variations étant attribuées
42 LEJEUNE P., HELLEMANS P., (1999), Effet du couvert forestier sur la précision d’un système de positionnement global différentiel
(D.G.P.S.)
- 53 -
au phénomène de multi-trajet. Une explication peut être avancée pour justifier de telles différences. Les
fluctuations enregistrées en mode statique résultent de la qualité médiocre (rapport signal/bruit proche de zéro)
des signaux reçus, en raison notamment du phénomène de multi-trajet : les fluctuations sont cependant atténuées
par une procédure de lissage fixée dans les paramètres internes du G.P.S.. Ce lissage explique la disposition des
localisations successives du point de stationnement sous la forme d’une “trace”. Lorsque le récepteur est en
mouvement, la qualité du signal en provenance d’un même satellite fluctue fortement en fonction des conditions
de visibilité très changeantes (ces changements s’opèrent le plus souvent durant des fractions de seconde). Le
récepteur a la faculté de pouvoir rester verrouillé sur un satellite même quand le signal qu’il reçoit de celui-ci
devient très faible (rapport signal/bruit proche de 0). En utilisant la valeur de ce rapport signal/bruit comme
critère de sélection, le récepteur a donc la possibilité de filtrer les signaux reçus et de garder les meilleurs d’entre
eux, permettant ainsi une localisation plus précise en mode cinématique.
On utilise le mode cinématique pour les superficies plus importantes. Le mode cinématique se décline en
plusieurs méthodologies d’observations, dont la facilité de mise en oeuvre est fortement conditionnée par le
matériel employé d’une part, et d’autre part, par la finalité des mesures. En mode cinématique, la saisie de
surface (objet polygone) est envisageable pour le contrôle d’un chantier ou un chantier ayant une couverture
végétale faible (de type RTI). Une fois le chantier réalisé, il est plus aisé de ce déplacer. Les levés cinématiques
posent le plus grand nombre de contraintes puisqu’ils exigent que les trajets suivis lors des déplacements d’un
point à un autre soient libres de tout obstacle. Un levé cinématique serait donc tout indiqué dans le cas où un
grand nombre de points doivent être positionnés dans une « zone dégagée ». On recommande la réception avec
un intervalle de 30 secondes qui donne le temps à l’opérateur de se déplacer. Plusieurs tests ont été réalisés sur
une zone incendiée et pour le contrôle d’un chantier DFCI de type éclaircie. Il est apparu que cette
méthodologie de collecte sur le terrain est assez simple à réaliser. L’agent se rend sur le terrain et met en marche
son appareil. Sa position apparaît alors par un point sur l'écran du G.P.S.. L’agent n'a plus qu'à afficher le
contour de la surface théorique de chantier ou un scan25 à l'écran, de lancer la saisie du polygone (surface) et à
se déplacer. Les sommets sont joints automatiquement par des trajets aussi rectilignes que possible. Cette
collecte d’une surface permet aussi de mieux prendre en compte la configuration du terrain (présence de fossés,
de talus, d’arbres abattus, ...), les points composant la surface seront alors plus rapprochés. Le mode semicinématique (pause) peut être intéressant à utiliser dans certains cas.
Saisie des pistes DFCI
Le service forêt utilise le Geo XT pour saisir les pistes non représentées dans la base de données. La saisie
se fait dans le véhicule de terrain, pour bien saisir les virages le véhicule doit rouler au pas. L’avantage des pistes
est que l’on peut rouler à son allure. Il a été choisi de saisir les linéaires avec un intervalle de temps de 5
secondes. Le logiciel TerraSync relève les positions de G.P.S. à intervalle de temps régulier. Notons que le Geo
XT ne permet pas de continuer des objets linéaires.
Service déchet
Il a été décidé dans un premier temps de retranscrire les cartes papiers au format numérique par saisie dans
le S.I.G., pour avoir d’une part l’ensemble des P.A.V. de la communauté et d’autre part pour s’appuyer sur un
existant. La méthodologie de collecte pour les P.A.V. correspond plus à une mise à jour de la base de données
actuelle. Elle part donc d’un existant à mettre à jour et à enrichir. Seuls des objets ponctuels sont levés. (Cf
partie 3.2.)
Aucune contrainte de réception du signal du satellite n’a été remarquée lors des différentes sorties
d’expérimentations. Les P.A.V. sont toujours placés dans des endroits dégagés pour pouvoir être vidés par un
camion.
La méthodologie de collecte pour les bacs correspond à la mise en place d’un test sur la commune de
Puyloubier. La méthodologie est simple car il suffit de lever avec le G.P.S. des objets ponctuels. Dans un second
temps, on numérisera les circuits de collecte.
- 54 -
Service transport
Un test a été effectué entre Luynes et Aix-en-Provence. Il avait pour but d’estimer et d’évaluer le travail à
effectuer sur l’ensemble de la C.P.A. ainsi que la méthodologie à mettre en place pour le géoréférencement des
points d’arrêts de bus et des itinéraires.
•
Saisie à l’écran des arrêts de bus en milieu urbain dense
La localisation doit être d’une précision suffisante, de l’ordre du mètre ou de la dizaine de mètres pour un
arrêt de bus. Au-delà, une utilisation en milieu urbain n’a plus aucun sens. Or la réception des signaux
satellitaires se fait difficilement en zone urbaine à cause des nombreux obstacles qui les masquent. Des études de
disponibilité ont été réalisées en milieu urbain dense : il en ressort que le G.P.S. ne peut être utilisé que très peu
et que le nombre de satellites n’est jamais supérieur à 4. (cf 3.1.2.)
La solution peut donc être l’alternance avec la saisie à l’écran des points d’arrêts avec le G.P.S., quand la
réception du signal du satellite est difficile. Le Geo XT propose une bonne qualité d’affichage et un écran assez
large pour pouvoir faire de la digitalisation.
•
Levé G.P.S. des arrêts de bus en périphérie
Les tests de précision montrent qu'en périphérie les levés G.P.S. ont une qualité suffisante. Le levé de
ponctuel ne présente pas de méthodologie particulière.
•
Saisie des circuits de bus
Après différents tests, il est apparu qu’il est difficile de pouvoir réaliser des circuits routiers avec le G.P.S.
pour plusieurs raisons. Tout d’abord les conditions de réception à l’intérieur du véhicule sont mauvaises (cf
3.1.2.). Ensuite, il est préférable de s’appuyer sur le réseau de la BD topo pour des questions de cohérence et de
superposition avec la base de données référentielle du S.I.G. communautaire de la C.P.A. . En effet, on aurait
deux traits qui ne se superposeraient pas, mais représentant le même objet. Enfin, seul le mode d’enregistrement
avec une distance apparaît cohérent (le mode d’enregistrement par intervalle de temps apparaît trop tributaire de
la circulation), mais ne présente pas des résultats satisfaisant. Il a donc été choisi de saisir à l’écran les circuits
de bus. (cf 3.1.2)
- 55 -
Figure n°25 :
Recommandations sur les modes opératoires
Nature du levé
Service forêt
Mode préconisé
•Mode statique
Citernes, barrières, poteaux incendies,.. •Correction différentielle en post-traitement
•Mise à jour des données
Pistes
Chantiers P.I.D.A.F. et O.L.D.
Chantiers R.T.I. et contrôle des
chantiers
•Mode cinématique
•Correction différentielle en post-traitement
•Vitesse modéré lors de levés en véhicule
•Création de nouveau objet
•Mode statique
•Attendre quelques minutes pour meilleur positionnement
•EGNOS
•Mode cinématique, semi-cinématique
•Intervalle de temps 5 secondes
Service déchet
•Mode statique
•Mise à jour des données
•Mode statique
P.A.V.
Bacs
Service transport
•Mode statique
•Antenne externe
Points Arrêts
La possibilité d’améliorer la précision dépend du temps total que l'on peut consacrer à une
détermination de position.
3.
Post-traitement l'après chantier
La correction différentielle43
Nécessité de réaliser des post-traitements
Le Mode Différentiel permet d’augmenter la précision des mesures G.P.S. en supprimant toutes ou une
partie des erreurs affectant une mesure de position. Le principe général du mode différentiel consiste, pour un
récepteur G.P.S. installé sur un point fixe et de coordonnées connues (appelé Base, ou Station de Référence), à
mesurer en continu l’écart entre sa position instantanée et sa position de référence. Cet écart, appelé correction
différentielle, représente le bilan de toutes les erreurs intrinsèques du système. Tous les récepteurs G.P.S. situés
dans un certain périmètre seront affectés des mêmes erreurs simultanément. Les facteurs de correction définis
pour les différents satellites peuvent alors être utilisés par le récepteur mobile pour corriger son propre
positionnement44.
43 La correction différentielle est le processus de correction des données de G.P.S. rassemblées avec des données simultanément relevées
dans une station de base. Puisqu'elle est sur un endroit connu, toutes les erreurs dans les données rassemblées à la station de base peuvent
être mesurées, et les corrections nécessaires être appliquées aux données collectées sur le terrain
44 Pour information, la dégradation de la précision engendrée par la distance entre base et mobile est de l’ordre de 10 cm pour 100 km avec
les récepteurs. Les heures données pour chaque fichier sont exprimées en heure UTC (ajouter une heure pour l'heure d'hiver et deux pour
l'heure d'été).
- 56 -
Plusieurs méthodes permettent d’améliorer la précision des mesures, car les données collectées par des
récepteurs G.P.S. sont sujettes à des erreurs, notamment d'horloge satellites, d'orbite, et des trajets multiples. La
grande majorité de ces erreurs peut être éliminée par la correction différentielle. En effet, cette dernière peut de
manière significative améliorer l'exactitude des positions G.P.S. collectés sur le terrain, elle permet de ramener
les erreurs dans une fourchette allant de 1 à 3 mètres.
Le Geo XT propose plusieurs modes différentiels, parmi lesquels le mode différentiel sur le Code, la Phase,
en Temps réel (nécessite un abonnement) ou en Post-Traitement (différé). Chaque mode possède ses avantages
et ses contraintes. L’utilisation du mode différentiel en temps réel nécessite un abonnement (environ 500 euros
par ans), les post-traitements ont l’avantage d’être gratuits, c’est ce dernier mode qui sera utilisé. En effet, les
applications dans les différents services ne nécessitent pas l’utilisation du temps réel, car les services de la
C.P.A. ne réalisent pas en temps réel des opérations sur le terrain, comme par exemple le guidage d'engins de
TP. Il existe de nombreux réseaux de diffusion des points de référence accessibles sur Internet dont notamment
celui le RGP de l’I.G.N.. Les fichiers de Bases peuvent être enregistrés dans un format propriétaire (.SSF ou
.DAT pour Trimble) ou le format standard RINEX, sous forme de fichiers horaires ou journaliers, avec des
intervalles d’enregistrement de 1s, 5s ou 30s. Il est préférable d’attendre une demi-journée après la fin de la
collecte des données G.P.S. pour avoir des points de référence, car la station de base n’a peut être pas encore mis
les données de référence sur internet. Elles sont obtenues grâce aux mesures réalisées en continu par des
centaines de stations de réception.
Comparaison G.P.S. et D.G.P.S.45
L’auteur CHARBONNEL (ENMM Le Havre) a comparé la précision des G.P.S. et des D.G.P.S.. Les
courbes suivantes représentent les mesures qui ont été faites toutes les 10 secondes, en un point fixe. La première
correspond à des mesures en G.P.S. "normal" ; les mesures présentent une erreur qui peut atteindre 80 mètres. La
deuxième correspond à des mesures en mode différentiel, en envoyant les corrections toutes les 20 secondes ; les
erreurs de mesure sont alors pratiquement toutes inférieures à 10 mètres.
Figure n°26 :
Variation d’un point fixe en mode G.P.S. et en mode DG.P.S.
Source : CHARBONNEL A., (2005), EQUIPEMENT - SUPPORT, ENMM Le Havre.
Un test a été mené consistant à évaluer l’influence de ces corrections en post-traitement du logiciel
Pathfinder office. Les positions « corrigées par différences » sont comprises entre 0,5 m et 5 m près. Ce niveau
d'exactitude est parfois dit de « qualité cartographique » parce qu'il correspond à l'exactitude souhaitée pour
localiser des éléments pour un S.I.G..
45 ‘Lors d'un calcul en temps différé le principe du positionnement est le même que pour la phase. On forme à partir des observations de
code, les simples et les doubles différences, ce qui permet d'estimer le vecteur entre les deux stations.’, BOUTELOUP D., (2003),
Présentation du système G.P.S. , cours de géodésie.
- 57 -
Figure n°27 : Chantier du crématorium de Bouc-Bel-Air du 22/03/06 avec le Geo XT
On s’aperçoit que la moyenne de la précision des points bruts est de 6,38 m alors que la moyenne des points
corrigés avec la correction différentielle atteint 1,97 m. Le point n°14 était situé sous un couvert très dense alors
que le point n°7 était situé dans une prairie.
Opération de traitement dans le S.I.G.
L'intérêt d'utiliser un S.I.G. apparaît autant au niveau de la préparation du terrain qu'au retour du terrain pour
la récupération des données. Le but est de faire le lien entre le recepteur G.P.S. et le SIG communautaire sous
ArcGIS.
Service Forêt
L’opération de traitement de données consiste soit à tracer la surface de chantier à partir des points saisis avec
le G.P.S., soit à corriger la surface saisie en mode cinématique. Il faut aussi tenir compte dans certains cas des
contours de parcelles. L’objet surfacique doit prendre en compte des points d’accroches. Cette méthode doit
permettre d’obtenir une meilleure précision mais elle suppose un temps de traitement beaucoup plus long, avec
un résultat différé dans le temps.
Par contre la saisie de surface en mode cinématique peut entraîner des erreurs topologiques à corriger dans le
SIG.
Figure n°28 : Erreurs topologiques
- 58 -
Service Déchet
Le levé G.P.S. concernant les P.A.V. nécessite seulement une mise à jour de l’information géographique et
des données attributaires (cf partie 3.2.).
Le levé G.P.S. concernant les bacs nécessite aucune opération dans le S.I.G., seuls les circuits doivent être
tracés dans le S.I.G. pour les raisons que nous avons déjà citées.
Service Transport
Les arrêts de bus levés avec le G.P.S. ne nécessitent aussi aucune opération de post-traitement S.I.G., les
circuits doivent être tracés dans le S.I.G. pour les raisons que nous avons déjà cité.
Intégration dans la chaîne des outils permettant la production automatique par lot
Une macro-commande a été créée et a permis d'automatiser toutes les étapes de post-traitement :
transfert des fichiers, recherche des fichiers de Base correspondants, correction différentielle, exportation des
données. Cette macro-commande est un outil conçu pour aider à augmenter la productivité en automatisant des
tâches réitérées.
3.1.8. De l’expérimentation à la validation
La phase d’expérimentation des projets G.P.S. a permis à travers des essais de procédures et de
méthodologies (depuis la collecte des données jusqu’au résultat final) de s’assurer que les projets ‘campagnes
G.P.S.’ permettraient de satisfaire de manière fiable et complète aux exigences en matière des besoins exprimés.
Le projet vise un nombre limité d'utilisateurs finaux, nous sommes donc passés directement d'une
expérimentation à une validation. La phase de validation des projets a été réalisée avec les différents agents. Ce
qui offre l’avantage de détecter et de résoudre les problèmes avant de rationaliser les opérations.
Trois composantes principales sont éprouvées dans le cadre du processus de validation : la technique de
collecte adoptée, l’équipement à utiliser et la méthode de traitement retenue. On a vérifié si la technique de
collecte permettait de répondre de manière fiable aux besoins de l’utilisateur, car les récepteurs G.P.S. de la
C.P.A. (le Dell et le Geo XT) varie grandement en complexité et en possibilités. Les méthodologies de traitement
retenues apparaissent adaptés aux différentes applications.
Le logiciel ArpentGIS a été fourni avec le pack du Dell Axim X5, mais il est apparu que ce logiciel
n’apportait aucun apport supplémentaire pour les ‘campagne G.P.S. ‘. Il a donc été seulement testé et n’a pas été
introduit dans les méthodologies.
Pour l’ensemble des services il est préférable d’utiliser le Geo XT plutôt que le Dell Axim X5.
3.1.9. Planifier les sorties ?
Lorsque l’opérateur qui utilise le G.P.S sait qu’il aura à intervenir dans une zone difficile il doit organiser
son travail de manière à intervenir au moment où la constellation lui est la plus favorable, où un plus grand
nombre de satellites sont disponibles au-dessus de l'horizon local. Cependant, au risque de passer trop de temps à
attendre le moment qui regroupe toutes les conditions favorables, on peut s’aider d’un logiciel de
planification ‘Quick plan’46 pour optimiser le choix d’une période favorable de mesures et augmenter ainsi
les chances d'obtenir un positionnement aussi précis que possible.
Il est donc possible de définir, pour un endroit et une date donnée, le nombre et la disposition des satellites
qui seront « visibles » depuis cet endroit, en faisant l'hypothèse d'un stationnement en zone dégagée. La position
des satellites peut être connue à l'avance en exploitant les éphémérides décrivant la trajectoire des satellites. Il est
46 Logiciel de prévision satellitaire de Pathfinder Office
- 59 -
toutefois nécessaire de mettre à jour l’almanach47 à partir du G.P.S.. Les logiciels de planification satellitaire ne
tiennent pas compte de l’environnement comme les bâtiments qu'il est possible de trouver dans les villes.
L’outil ‘Quick plan’ propose de choisir la période prévue, le lieu48 et la durée approximative du levé. Pour
l’environnement de travail dans une forêt, il est préconisé de faire une étude sur 6 satellites minimum, un
P.D.O.P. < 8 et un temps d’observation minimum de 60 minutes. En effet, on peut fixer le P.D.O.P. à 8 afin
d’être productif et de ne pas perdre de temps inutilement lorsque le D.O.P. passerait au dessus de 8. Seuls les
graphiques Nombre de satellites visibles (Nsats) et P.D.O.P. sont utiles à la prévision. L’outil ‘Quick plan’
propose une plage d’observation la plus favorable à la date choisie (hachurée violet et fenêtre liste de temps).
Il a été posé la question au distributeur du Geo XT D3E, de savoir comment améliorer l’efficacité du G.P.S.,
c'est-à-dire la précision et stabilité de la réception du signal du satellite. La seule manière d’améliorer la
réception du signal G.P.S. est de planifier ces sorties avec la prévision satellitaire et choisir des plages de
travail où le nombre de satellite est élevé, au moins 6 satellites.
Figure n°29 :
Prévision Quick Plan (Marseille 03/04/06)
Sur le graphique, on voit les périodes défavorables :
Vers 1h30 à 2h00 (rouge sur le graphique des Nombres de satellites)
A 11h (vert claire sur le graphique des Nombres de satellites)
A 22h (vert claire sur le graphique des Nombres de satellites)
47 Un almanach est une donnée, transmises par un satellite de G.P.S., qui inclut l'information d'orbite sur tous les satellites, les corrections
d'horloge, et atmosphérique.
48 Une précision de ≈ 100 km est suffisante pour la prévision.
- 60 -
3.1.10. Identification des thèmes géographiques référentiels utiles pour le service forêt
Quels fonds d’habillage choisir pour des sorties terrains en foret ?
Comment choisir la bonne dalle du scan25 ?
On a le choix d’afficher pour le Geo XT, soit une image raster, soit une couche vectorielle avec ces données
attributaires. Le Dell Axim X5 ne peut afficher que les images rasters (cf 3.1.2.). Un arrière-plan ne constitue
qu’un graphique dans la fenêtre carte, alors que des objets peuvent être sélectionnés, consultés et/ou modifiés
quand ils sont ouverts comme fichier de données.
Nous avons choisis de ne pas utiliser la Bd ortho 2003 sur le terrain, pour plusieurs raisons. D’une part, la
Bd ortho ne permet pas de se repérer facilement surtout en milieu forestier, le scan25 étant plus approprié (pistes,
lignes topographiques, bâtis, toponymes,…). D’autre part, la BD ortho possède des dalles beaucoup plus petites
que le scan25, or sur le G.P.S. on ne peut afficher une unique couche à la fois. Il serait possible de regrouper des
dalles de BD ortho mais se pose un autre problème celui de l’affichage (poids de l’image). En effet, les
récepteurs G.P.S. ne sont pas assez puissants pour afficher des images de taille élevée.
En ce qui concerne le choix de la dalle du Scan 25 à prendre lors de la sortie terrain, on peut se référer au
tableau d’assemblage. Pour le moment, les scan25 sont stockés directement sur le disque dur du poste du service
forêt. A terme les scan25 seront à extraire à partir du serveur spatial, mais des problèmes d’exportation dus au
format bloque le processus. La version installée d’ArcGIS est ArcEditor, or pour pouvoir modifier ou éditer les
informations de géoréférencement contenues dans l’entête d’une image TIFF il faut posséder ArcInfo. La
commande CONVERTIMAGE n’est donc pas disponible. De plus, les outils (extensions payantes) d’exportation
ne sont pas disponibles. Il n’est donc pas possible de transformer un jeu de raster stocké sur le serveur ArcSDE
de la CPA en un fichier ayant pour format *.tiff.
Pour être affiché dans les G.P.S., l’image doit comporter le fichier image et le fichier de calage.
Le Geo XT supporte plusieurs formats de fichiers:
Fichier image
*.bmp
*.tif
*.jpg
*.sid
Fichier de calage
*.bpw
*.tfw
*.jgw
*.sdw
L’ensemble des Scan25 a été converti en format compressé jpg, le Geo XT peut ainsi stocker presque une
dizaine d’image au format jpg au lieu de trois. N'importe quel fichier présent dans le Geo XT peut être choisi
comme fichier d’arrière plan, sauf s'il est déjà ouvert pour la collecte de données.
Le Dell Axim X5 ne peut afficher seulement des images du format jpg, mais le logiciel ArpentGIS permet
de transformer les images en ce format. La capacité de stockage du Dell étant limitée, il est préférable de stocker
au maximum trois dalles du scan25. Le logiciel ArpentGIS offre la possibilité de faire des captures d’écran
servant après comme arrière plan dans le G.P.S..
- 61 -
3.1.11. Identification des contraintes particulières au niveau de la Campagne G.P.S. : utilisation
du G.P.S., fiabilité,…
Les limites d’utilisation du G.P.S.
Dans la réalité, de nombreux obstacles entravent la visibilité du ciel et donc la possibilité de recevoir
correctement les différents signaux. Par rapport à un levé en terrain découvert, mesurer avec un G.P.S. la
position de points sous un couvert arboré ou un milieu urbain dense implique des difficultés supplémentaires. On
ne peut pas lever un point au pied de l’arbre ou au pied d’un immeuble, car la réception des signaux satellitaires
est trop faible.
Plusieurs phénomènes se conjuguent pour réduire la précision du positionnement.
Une diminution du nombre de satellites visibles se traduit généralement par une moins bonne répartition
géométrique de ceux-ci dans le ciel (disposition des satellites : angles entre les directions satellites-récepteur plus
petits). Cet effet est caractérisé par le paramètre D.O.P. renseigné par le récepteur dans sa composante
horizontale (H.D.O.P.).
Les erreurs altérant la précision des mesures proviennent également d'interférences atmosphériques
(troposphère et ionosphère), ainsi que des erreurs d'horloges ou encore d'éphémérides. Il est intéressant de noter
que la précision du positionnement n'est pas affectée de manière significative par les conditions météorologiques
rencontrées à proximité du récepteur (pluie, neige, brouillard, …).
D’autres phénomènes existent, ils sont constitués des multi-trajets et de la présence de masque qui se
manifestent lorsque le signal issu du satellite arrive au récepteur en ayant suivi un autre chemin que le chemin
direct, en particulier après réflexion sur un obstacle. Les masques sont généralement générés par des accidents
topographiques et les multi-trajets peuvent être générés par les arbres. Les multi-trajets entraînent une
surévaluation des distances satellite-récepteur et donc une dérive des positions. Ce phénomène est d’autant plus
important que le nombre de satellites visibles est petit. Le phénomène de multi-trajet est assez difficile à mettre
en évidence en milieu forestier car les obstacles sont rarement immobiles et les dérives associées ne sont donc
pas répétables.
Des essais réalisés sous un couvert forestier ont permis d'évaluer l'influence de ce couvert sur la précision du
positionnement et de la navigation. Les niveaux d'erreurs correspondent à des erreurs à craindre pour un niveau
de confiance de 90 %.
Figure n°30 :
Sources d’erreur G.P.S.
Source : SAMMUNEH M. A., Cours de Géodésie Spatiale
- 62 -
Figure n°31 :
Les erreurs attendues selon les sources
Source : FREYCON V., FAUVET N., (1998), De l’acquisition des relevés à leur intégration dans un S.I.G..
Une étude effectuée par DECKERT et BOLSTAD (1994) démontre que des observations effectuées sous
couvert forestier de feuillus ont été plus précises que des observations similaires sous couvert de résineux. Mais
à ce jour, aucune étude systématique n'a clairement défini la relation exacte entre la nature, la densité et le taux
d'humidité du couvert forestier et la qualité de réception des signaux.
La fonction déport proposée par les G.P.S. permet de se tenir à quelques mètres de l’arbre ou d’un objet
pour avoir une position plus précise. (Cette fonction peut être appliquée aux entités points, lignes ou surface et
résulte d’un calcul de triangulation.) Mais cette fonction se révèle difficile à mettre en place sur le terrain. Dans
tous les cas, le meilleur moyen d’éviter les multi-trajets est de s’en affranchir en utilisant le récepteur G.P.S. le
plus loin possible des surfaces réfléchissantes. En effet, si le temps de latence49 du G.P.S. est parfois de longue
durée, il vaut mieux se déplacer un peu à coté de la cible pour retrouver un signal du satellite.
Préparation des évolutions : fin de l’abonnement à la station de base pour les fichiers de référence
L’abonnement à la station de base du distributeur D3E ne dure qu’un an. Les fichiers sont disponibles sur le
site du distributeur. A la fin de l’abonnement, les fichiers pourront être récupérés sur le site de l’I.G.N. . La
station de référence la plus proche se situe à l’Arbois.
Deux cas de figure se présentent50, soit les données sont rapatriées directement sur le serveur RGP51, et dans
ce cas elles sont disponibles sur le serveur le lendemain matin des observations, soit les données passent par un
serveur intermédiaire (c'est le cas des données REGAL), et elles sont disponibles sur le serveur dans le courant
de l'après-midi du lendemain des observations. Les données sont disponibles au format Rinex. Ce format
d'échange standard est reconnu par le logiciel Pathfinder office.
Si le levé G.P.S. s’est étendu sur plusieurs heures dans la journée52, il faut télécharger tous les fichiers
couvrant la période de travail pour avoir l’ensemble des données corrigées.
Erreurs d’utilisation du G.P.S.
Les erreurs d’utilisation du G.P.S. ont été exposées aux opérateurs G.P.S.. Tout d’abord, l’erreur la plus
fréquente est d’enregistrer un point alors que le G.P.S. ne reçoit aucun signal satellite. Puis, il peut aussi avoir
des erreurs de gestion des fichiers. Ensuite, la création de doublon ou la non saisie de l’objet sont des erreurs
fréquentes. Enfin, les données attributaires peuvent être mal saisies.
49 La durée entre le moment où le récepteur passe sur un point et le moment où les coordonnées de ce point sont effectivement disponibles.
50 Tous les délais mentionnés ici correspondent à des conditions normales de fonctionnement des stations. Les stations G.P.S. permanentes
sont sujettes à divers dysfonctionnements (pannes matérielles, plantages informatiques, problèmes de transfert...).
51 La France développe un réseau permanent appelé Réseau G.P.S. Permanent, c’est une densification de l'EPN (Euref Permanent Network),
le réseau permanent européen, lui même inscrit dans celui, mondial, de l'IGS (International G.P.S. Service).
52 Attention, les heures des fichiers correspondent aux heures UTC et présentent donc un décalage de 2h avec les heures locales lorsque l’on
est en heure d’été, et 1h en heure d’hiver.
- 63 -
3.1.12. Définition des pré-requis
Certaines notions élémentaires de géodésie, de cartographie et de S.I.G. sont nécessaires pour comprendre
comment utiliser les récepteurs G.P.S., car une mauvaise utilisation de l’outil G.P.S. peut engendrer des risques
d'erreur de positionnement importants. C’est pourquoi certains points techniques sont développés dans les
méthodologies et expliqués lors des sorties terrains. Dans l’annexe a été mis un glossaire sur les principaux
termes utilisés dans le domaine des G.P.S..
Les méthodologies ‘Campagne G.P.S.’ ont été réalisées dans l’optique d’être utilisées par l’ensemble des
agents de la CPA. Seules des notions en S.I.G. sont requises pour les référents S.I.G. pour suivre la
méthodologie. Mais, les opérations sur ArcGIS ont été suffisamment détaillées pour que chaque référent S.I.G.
puisse refaire la méthodologie.
Pour commencer une collecte, il est souhaitable d’avoir un dictionnaire d’attribut, mais il n’est pas
obligatoire. Les objets proposés hors dictionnaires d’attributs créés sont limités au point, ligne et surface avec
seulement un attribut identifiant pour chaque objet.
3.1.13. Retour d’expérience de l’utilisation du G.P.S.
Il a semblé également opportun de s'intéresser aux autres entreprises et personnes extérieures utilisant le G.P.S.
dans la même optique que les services de la C.P.A. et notamment, les sociétés prestataires de la C.P.A.. Un
questionnaire a été rédigé à destination de toutes les sociétés utilisant un G.P.S. et travaillant avec la C.P.A.,
mais pour le moment un seul questionnaire a été envoyé à une société travaillant dans une filière du bois. (cf
Annexe : Questionnaire pour les sociétés extérieures utilisant le G.P.S.)
Filière du bois
Une société prestataire de la C.P.A. utilise un G.P.S. pour mesurer les surfaces de chantiers. Le chiffre
annoncé sur une surface de chantier par la société contactée est très éloigné de celui levé avec le G.P.S. de la
C.P.A.. Mais cette société justifie cette différence par le fait que leur G.P.S. calcule des surfaces en 3D. (cf partie
4.2.)
IGN
Une personne de l’IGN de la production des données a été rencontrée. Cette personne utilise la même
gamme de produit Trimble que la C.P.A.. L’IGN utilise cependant une antenne externe haute précision
Hurricaine53. Il ressort les mêmes problèmes de réception dans le milieu urbain dense. I.G.N. numérise en
l’absence de signal satellite. I.G.N. utilise donc la même méthodologie de collecte de l’information.
SMITEEB
La SMITEEB est un syndicat qui gère le réseau des transports de l’étang de berre. Le positionnement des
arrêts de bus a été faite par saisie à l’écran sous Geoconcept au 1/2500ème avec comme fond de carte Georoute.
Le réseau des transports est géré par un système G.P.S.. Les bus possèdent une balise G.P.S. sur le toit, ce qui
permet de les localiser en temps réel sur le réseau, mais la réception est mauvaise dans certaine partie des villes.
Les problèmes de réception du signal du satellite en milieu urbain sont donc identiques pour la plupart des
G.P.S..
53 Cette antenne permet de déporter la réception G.P.S. du Geo XT sur une canne, mais elle possède les mêmes performances que l’antenne
intégrée au récepteur
- 64 -
3.1.14. Aspects organisationnels : Formaliser les règles de fonctionnement
Pourquoi les services forêt et transport doivent-ils utiliser le GEO XT ?
Pourquoi le service bac et P.A.V. peuvent-ils utiliser le DELL ?
Dépendant du référence S.I.G.
L’ensemble des agents s’occupant de la gestion forestière, des P.A.V., des bacs et des arrêts de bus peuvent
effectuer des levés G.P.S.. On peut parler de banalisation quant à l'utilisation du G.P.S., dans le sens où les
G.P.S. sont accessibles à tous les agents de la CPA et sont faciles à utiliser. Les campagnes G.P.S. nécessitent
l’intervention du référent S.I.G. au niveau de la préparation du terrain et au retour du terrain. L'intérêt
d'utiliser un S.I.G. apparaît autant au niveau de la gestion des données, des arrière-plans, dans l'identification de
points cibles, le traitement des données collectées, l’intégration dans la base de données communautaire, …
Priorité d’utilisation du G.P.S.
Le service forêt apparaît comme prioritaire au niveau de l’utilisation du Geo XT par rapport aux autres
services qui font principalement des mises à jour. Les besoins en levé G.P.S. du service forêt sont plus
importants notamment pour la délimitation des surfaces de chantier. Les conditions de terrain et l’environnement
difficile ne permettent pas au service foret d’utiliser le Dell Axim X5. De plus, c’est aussi ce service qui a
exprimé le besoin d’utiliser un G.P.S..
Le GEO XT est plus puissant que le Dell. Le Dell Axim X5 a une précision comprise entre 5 et 20m. Seul le
positionnement des bacs et des PAV ‘peut se satisfaire’ dans un premier temps d’une telle précision pour la
simple gestion des colonnes ou des conteneurs. De plus, ces deux services feront dans un premier temps
seulement de la création d’objet et non de la mise à jour (que ne peut pas faire le Dell). En effet, hormis
Puyloubier aucun bac n’a été levé sur la C.P.A. et les P.A.V. ont été saisies numériquement au 1/25 000ème. Mais
ils devront avoir une précision plus fine, s’ils veulent des applications plus développées, comme par exemple la
gestion des circuits de collectes. C’est pourquoi la méthodologie G.P.S. Geo XT a été aussi réalisée pour ces
deux services.
La précision nécessaire à la localisation des points d’arrêts (2 mètres pour être du bon coté de la voirie)
nécessite l’utilisation du Geo XT. De plus, l’environnement difficile (milieu urbain dense) et la méthodologie
mise en place (numérisation sur le terrain des points d’arrêts où le signal du satellite est absent) obligent le
service transport à utiliser le Geo XT.
Le logiciel Lotus Notes54 permet de mettre en partage des ressources, le G.P.S. peut ainsi être réservé. Cette
organisation permet aussi de savoir quel service utilise le G.P.S. .
Fréquence d’utilisation du G.P.S. par service
La fréquence d’utilisation du G.P.S. par le service forêt peut être évalué à un jour et demi par semaine. Il
faut dire que ce sont trois agents qui utilisent le G.P.S. dans ce service. De plus, ce service possède une base de
données importantes : pistes, citernes, barrières, chantiers R.T.I. , chantiers P.I.D.A.F. , chantiers O.L.D. ,…
La saisie des nouvelles colonnes et la mise à jour des données du service P.A.V. doit être effectuée, dans un
premier temps. On peut alors évaluer la fréquence d’utilisation du G.P.S. à un jour par semaine pour pouvoir
mettre à jour rapidement la base de données, mais aussi s’adapter au déplacement fréquent des colonnes (plus de
10 par semaine). Ce sont deux agents qui utilisent le G.P.S..
54 Lotus Notes est un client de messagerie électronique d'entreprise amélioré, destiné explicitement à faciliter la coordination entre membres
d'un groupe de travail.
- 65 -
Pour le moment, le test réalisé sur les bacs de la commune de Puyloubier n’a pas été présenté à la direction.
Aucun agent ne va donc utiliser la méthodologie G.P.S..
L’utilisation du G.P.S. pour le service transport correspond ici à une saisie des points d’arrêts de bus. Nous
verrons plus tard que l’utilisation du G.P.S. pour la saisie des points d’arrêts nécessite au moins trois mois de
collecte. L’emploi du G.P.S. dans ce service est beaucoup plus complexe. (cf partie 4.2.) Il est donc difficile à
l’heure actuelle de connaître la fréquence d’utilisation du G.P.S. pour ce service.
Il ne devrait pas y avoir de problème de partage de ressource du G.P.S. entre ces trois services.
- 66 -
3.2. Propositions d’organisation de l’architecture des données
métiers sous ArcGIS
Le volume d'information contenu au sein d'une base de données nécessite une organisation qui optimise les
traitements des données. Les trois services concernés n’avaient pas un logique S.I.G., ni une réelle culture
d’organisation des données. Le service forêt travaillait sur un S.I.G. métier sous Mapinfo considéré comme
‘parallèle’ par rapport au S.I.G. communautaire sous ArcGIS. Le service déchet et transport possédaient une base
de données non géoéréférencée, mais sans application S.I.G.. Une bonne organisation des données est donc
nécessaire pour faire évoluer les données vers un véritable S.I.G.. Seules les données utilisées avec le G.P.S.
sont traitées ici.
L’organisation et la structuration des bases de données ont nécessité plusieurs phases en raison de
l’évolution du réseau et des données ArcSDE. L’organisation des données a été faite dans le but de préparer
l’intégration des données métiers dans ArcSDE, mais aussi pour que les référents SIG retrouvent aisément leurs
données métiers. Une série de test a été menée pour savoir quelle structure convenait le mieux. La modélisation
des données dans le S.I.G. doit respecter certaines règles, notamment en fonction de l’analyse des besoins de
l’utilisateur (niveau de détail souhaité,…).
L’organisation des bases de données au format ArcGIS et l’utilisation du G.P.S. vont entraîner des
changements dans la méthode de travail de ces services.
3.2.1. Définition des circuits de récupération des données
Avant de commencer la récupération des données, il est intéressant de définir les erreurs possibles dans les
bases de données. Dans les bases de données géographiques, GOODCHILD 55 a défini le concept d'erreur par :
• exactitude : relation entre une mesure et la réalité qu'elle se propose de représenter ;
• précision : degré de détail dans le stockage ou dans la manipulation de la mesure lors des calculs ;
• résolution : taille réelle du plus petit objet qui peut être discerné sur une carte ;
• échelle : notion intimement liée à la résolution puisqu'il y a une limite physique au dessin d'un objet sur une
carte.
Le temps consacré au recollement des données des trois services et à l’intégration des données dans
l’architecture d’ArcGIS a duré plus de trois semaines. Ces opérations devaient être en premier lieu réalisées par
les référents S.I.G.. Une méthodologie avait été mise en place, mais pour des questions de temps, j’ai réalisé
moi-même ces opérations. De plus, les référents S.I.G. n’avaient pas encore reçu de formation S.I.G., ils ne
connaissaient pas du tout la gamme d’ESRI.
L’ensemble des données à récupérer a été centralisé dans un dossier nommé ‘A Faire’. La récupération des
données n’a pas été identique pour les trois services.
Service forêt
Le service forêt est le service possédant le jeu de données géographiques le plus important. Le changement
de logiciel S.I.G. contraint le service forêt à traduire leurs données au format ArcGIS. De nombreuses opérations
sont nécessaires avant de commencer la transformation (traduction) des données.
En analysant les données, plusieurs problèmes ressortent. Tout d’abord, les données vectorielles ne
possèdent pas obligatoirement des données attributaires. Puis, les dessins ont été réalisés sous différentes
projections. Ces problèmes doivent être réglés avant l’intégration dans ArcGIS, où la référence spatiale est
obligatoire et doit être identique pour un même jeu de classes d’entité. Ensuite, les tables Mapinfo du service
foret comportent plusieurs thématiques ainsi que plusieurs types d’objets (des zones d’interface avec des pistes)
sur une même couche, (ce que ne permet par ArcGIS). Enfin, les données du service foret comportent de
nombreux doublons.
55
GOODCHILD, (1993), The state of GIS for environmental problem-solving. Environmental Modeling with GIS, edited by Goodchild, MF,
Parks, BO.
- 67 -
Changement de format : Transfert des données au format shapefile
Mapinfo est capable d’exporter au format shapefile (format d’ArcGIS) et inversement ArcGIS est capable
de lire le format d’export de Mapinfo *.mif/.mid.
Nous avons toutefois choisis d’utiliser le traducteur universel de Mapinfo pour convertir les fichiers tables
(*.tab) de Mapinfo en ArcGIS au format shapefile. Cet outil de Mapinfo permet de ne pas avoir des décalages
dus au système de projection.
Cette opération doit concerner l’ensemble des données du service forêt, les fichiers doivent garder le même nom
et la même structuration, dans le but d’identifier clairement l’information qui est sur chacune des couches faites
par les agents du service forêt.
Uniformisation du système de projection des tables : Lambert III sur l’ensemble des données du service
forêt
L’ensemble des couches du service forêt doit posséder le même système de projection, le lambert III zone.
L’opération consiste à enregistrer les tables dans la projection souhaitée dans Mapinfo.
Un premier tri : Recollement des données exportées en shapefile à l’aide d’un atlas
Un atlas papier des données du service forêt comportant l’ensemble des données a permis de regrouper
l’information par grande thématique ou encore de supprimer les doublons des couches. Cet atlas nous a aussi
permis d’identifier l’ensemble des données et de créer l’organisation de la BD forêt ArcGIS. Cependant, cette
méthodologie s’est avérée insuffisante, car dans la plupart des cas il faut superposer les données représentant la
même information, mais ne contenant pas la même géométrie (par exemple un même chantier sur deux couches
différentes, mais ne comportant pas les mêmes contours) pour identifier la couche valide. Il a donc été choisi
d’intégrer l’ensemble des shapefiles regroupant la même information dans une unique couche (entité)
thématique.
Méthodologie pour l’intégration des données existantes au format shapefile dans les geodatabases
d’ArcGIS
Cette étape consiste à intégrer les shapefiles dans la geodatabase Environnement (cf Annexe : Guide technique
de récupération des données de la foret de Mapinfo vers ArcGIS). C'est-à-dire, il faut charger les shapefiles vers
une entité d’ArcGIS contenue dans la structure de la base S.I.G. forêt avec ArcCatalog. Cette méthodologie a
l’avantage de garder les données attributaires des données provenant de Mapinfo (contrairement à un simple
copier/coller). De plus, les données importées prennent automatiquement la structure de l’entité.
Les données du service foret n’ayant pas une information ou un nom évident nécessitent une autre
méthodologie. Ces données concernent les travaux P.I.D.A.F., R.T.I. et O.L.D.. L’opération consiste à intégrer
directement les objets manquants, en faisant un copier/coller dans les nouvelles entités (ces couches ne possèdent
pas de données attributaires). Il faut bien entendu que la personne ayant construit la donnée soit présente.
Recollement de l’information contenue dans les entités d’ArcGIS
Certaines couches vont comporter des doublons ou des erreurs. Les données concernant les infrastructures et
les équipements contiennent de nombreux doublons en raison de la multiplication des couches sous Mapinfo
traitant du même thème. Les équipements et les infrastructures sont des objets ponctuels. Seule une interprétation
des données, par le référent S.I.G. environnement et les différents créateurs des données, pourra permettre de
nettoyer l’information contenue sur les entités.
Il faut donc sous ArcMAP effacer ou déplacer les objets erronés sur une autre entité. Il suffira d’afficher
l’ensemble des données anciennes converties en shapefile (par exemple toutes les informations disponibles sur
les pistes : piste principale, piste secondaire,…) et l’entité d’ArcGIS regroupant l’ensemble de ces informations
(pistes).
- 68 -
Figure n°32 :
Une multitude de couches sur les pistes
Source données : BD forêt Mapinfo
ArcGIS 9.0
Les agents du service foret devront aussi faire des choix sur la cohérence et la validité des données. La
qualité du positionnement dépend bien entendu de la connaissance du positionnement des objets et du territoire
de l’agent. Chaque objet des couches infrastructures et équipements doit être contrôlé, il faudra alors remplir le
champ ‘Validité de l’objet’ des bases de données.
Les travaux de type surfacique tel que OLD, PIDAF et RTI ne peuvent être contrôlés et validés
uniquement sur le terrain avec le GPS. Cette méthodologie est expliquée dans les mises à jour.
Les couches une fois intégrées et nettoyées peuvent faire l’objet de présentation des travaux réalisés par le
service forêt :
- 69 -
Service déchet
1.
La démarche pour les P.A.V. était très différente de celle du service foret, car ce service ne possédait
pas de données géographiques sous format numérique. La base de données PAV comporte des
doublons, car l’identifiant était un numéro pour chaque site qui contient plusieurs colonnes. Le lien
(identifiant) entre la cartographie et la base de données est donc mal adapté. La base de données
contient aussi des P.A.V. hors-service stockés dans un parc. Le contenu des cartes papiers (routes,
toponymes, échelle trop grande,…) ne permet pas un positionnement précis des P.A.V. En effet, les
pastilles sont très rapprochées dans les centres villes et en périphérie très peu d’élément de repère
figurent sur la carte touristique pour positionner correctement les P.A.V..
L’opération consistait à saisir à l’écran les PAV positionnés sur des plans de villes. La BD Topo-Pays et
le Scan25 ont été mis en fond de carte pour pouvoir aider au positionnement. L’échelle de saisie à
l’écran est au 1/25 000ème, sauf pour Aix-en-Provence où la saisie a été effectuée au 1/5 000ème, car la
carte utilisée était une carte routière.
Les données attributaires ont du être nettoyées des doublons par le service déchet avant d’être fusionnées
avec la couche dessin. La saisie à l’écran des données a duré trois jours. Une couche unique contient les P.A.V.
de la C.P.A., soit 1081 P.A.V..
On peut dénombrer plusieurs types d’erreurs dans la couche dessin des P.A.V. :
o
Erreur de positionnement du P.A.V. : le P.A.V. n’est pas placé au bon endroit.
Cette erreur de numérisation est du principalement au support utilisé et notamment à
- 70 -
o
l’échelle des cartes papiers par rapport à l’échelle de saisie dans le S.I.G.. Le facteur
humain du a une mauvaise interprétation peut aussi altérer la qualité du
positionnement.
Justesse du contenu : le P.A.V. présent dans la base de données n’est pas localisé
sur la carte ou inversement.
Les données concernant les P.A.V. Hors services ont été stockées dans une nouvelle base de données non
géoéréférencée puisque l’ensemble des P.A.V. HS est stocké dans un parc à Rousset.
Figure n°34 :
Cartographies des points d’apports volontaires du Pont de l’Arc
Source : Service IG C.P.A., MZ, (2006)
Figure n°35 :
Résultat de la récupération des données P.A.V.
Source : MZ, (2006)
- 71 -
2.
L’étude sur les bacs de Puyloubier s’appuie sur un document papier. Aucune récupération des
données numériques n’a donc été faite. Les circuits ont été tracés à partir de ce document, nous
nous sommes appuyés sur le réseau routier issu de la BD TopoPays pour avoir une cohérence
géométrique.
Service transport
Le service transport a intégré dans sa base de données des arrêts de bus géoréférencées issus du Conseil
Général 13 et les agents a saisi des points d’arrêts de bus supplémentaires sans coordonnées. Ces données ont été
intégrées dans le logiciel PÉGASE. Il a fallu dans un premier temps exporter les données de PÉGASE en fichier
Excel puis les importer dans ArcGIS par géocodification. L’outil d’ArcGIS de création d’événement a permis de
créer des points à partir des coordonnées X et Y en Lambert II étendue.
Les résultats de l’intégration des données issus de Pégase dans ArcGIS sont les suivants :

2868 arrêts de bus sont dans la base PÉGASE dont 1416 arrêts de bus avec des coordonnées X et Y
en Lambert II étendu, soit 50,63 %.
Une sortie G.P.S. avait permis de lever les arrêts de bus d’une ligne entre le Pont de l’Arc et Luynes. La
précision du G.P.S. sur ce circuit était toujours submétrique. Nous avons donc pu comparer et évaluer la
précision des arrêts de bus de PÉGASE. La précision des arrêts de bus extraits de PÉGASE est
comprise entre 2 et 20 mètres.
On peut remarquer que les arrêts de bus de PÉGASE sont toujours situés du bon coté de la voirie. Les
arrêts de bus d’Aix-en-Provence géoréférencés hors voie publique représentent 21% par rapport à
l’ensemble des arrêts de bus d’Aix-en-Provence géoréferencés.
Les arrêts de bus georéférencés ont pour date de début de validité le 01/01/2002. Les arrêts de bus ayant
une autre date de validité (c’est à dire 2003, 2004 et 2006) ne possèdent pas de coordonnées X et Y.
Certains champs de la base de données attributaires PÉGASE ne sont pas remplis.
Dans le cadre du développement d’une application pour les transports, il a été mis en place la digitalisation
des itinéraires du secteur sud. En effet, les circuits ont été tracés à partir d’un document Excel où figurait un
dessin des lignes régulières sur un Scan25. Le dessin a été intégré dans ArcGIS. Nous nous sommes aussi
appuyés sur le réseau routier issu de la BD TopoPays comme référentiel commun pour avoir une cohérence
dans la structure topologique du réseau. On utilise la méthode de la segmentation dynamique. Cette
méthode permet d’associer, à un objet linéaire unique, différentes entités nommées entités « section ». Deux
représentations du réseau ont été faites, d’une part un réseau fait pour avoir une seule ligne pour un circuit (allerretour) dans le but de représenter graphiquement les circuits et d’autres part le réseau établi pour de la gestion où
l’aller et distinct du retour.
- 72 -
- 73 -
3.2.2. Organisation des données
Parallèlement au travail de recollement, un choix dans l’organisation des données a été fait avec les agents,
afin de classer les données de la façon la plus logique possible que ce soit pour les administrateurs ou les
utilisateurs des données. En effet, l’organisation des données des SIG métiers doit émaner des personnes
compétentes et non des administrateurs SIG qui sont loin des opérations et des réalités quotidiennes de ces
dernières. La mise en place d'une architecture permet de classer des informations compréhensibles et utilisables
par tous les utilisateurs. De plus, la structure de la base de données doit être adaptée aux objectifs.
La structure des directions et des services composant la CPA, a été servie comme modèle, dans le but de
structurer les données sous ArcGIS. La structure sous ArcGIS reprend la structure de l’organisation des
services. Nous avons opté pour une structure en arbre, c’est à dire que l’on progresse dans une arborescence
classée de manière hiérarchique. L’approche hiérarchique convient aux bases de données où l'on souhaite
segmenter l'information spatiale en différents thèmes de gestion.
L’information va être stockée de deux manières :
• Directement au niveau du S.I.G. avec les géodatabases, jeux classes et entités
• Dans les bases de données
3.2.2.1. Utilisation de la puissance des geodatabases d’ArcGIS
o La géodatabase est une banque de données physique conforme aux normes SGBD
. La geodatabase personnelle permet d’attribuer des domaines (communes, types de travaux, …) aux entités
contenues dans la base. Ce qui permet par exemple, pour le champ avancement des travaux, d’avoir un menu
déroulant qui propose le choix de l’ensemble des possibilités (travaux terminés, en cours,…). Chaque champ
correspond à un numéro qu’il faut remplir lors de la saisie avec le GPS. Il n’y a pas d’utilité à avoir une
geodatabase multi-utilisateur, car les geodatabases personnelles ne peuvent être modifiées que par le référent
S.I.G. de la direction. Les géodatabases sont nommées par le nom des directions de la CPA.
Pour notre étude :
• Geodatabase Environnement
• Geodatabase Transport
56
o
contiennent des ensembles de classes d’entités partageant le
Les jeux de classes d’entités
même système de coordonnées et comprenant des entités situées dans la même surface
géographique. Les jeux de classe d’entités sont nommés par les services des directions.
• Jeux de classe d’entités Déchets
• Jeux de classe d’entités Foret
• Jeux de classe d’entités Scolaire
o
Les entités contiennent la plus fine division.
56
La géodatabase est au coeur du modèle d’information géographique, qui organise les données S.I.G. en couches thématiques et en
représentations spatiales. La structure de géodatabase comprend les définitions, règles d’intégrité et comportement de chaque jeu de données
géographiques. Dans une géodatabase personnelle, les données sont stockées dans une base de données Microsoft Access (fichier *.mdb)
- 74 -
Figure n°37 :
Structures des données métiers
Source : Serveur W, BD environnement et BD Transport (août 2006)
o
Les données temporaires
Les dossiers temporaires servent à placer les documents de travail en cours. Il a été choisi pour les
importations et les mises à jour avec le GPS de travailler en shapefile et de les placer dans le dossier temporaire.
o
Les ‘données des extérieurs’
Chaque sous-dossier est nommé par le nom de la structure qui a créée la donnée.
Figure n°38 :
Structures des ‘données des extérieurs’
Source : Serveur W, Données des extérieurs (août 2006)
- 75 -
3.2.2.2. Les bases de données métiers
La difficulté reste à structurer l’information des bases de données, car les informations sont entrecroisées,
les couches sont nombreuses. Chaque base de données doit contenir un identifiant commun entre les données
vectorielles et la base de données excel. Les champs des bases de données ont été décrits dans un fichier Excel,
qui contient le nom informatique du champ, une description, le type du champ et enfin les valeurs pré-codés s’ils
en existent. Une réflexion a donc été menée pour structurer au mieux l’ensemble des bases de données.
Service forêt
Les structures des bases de données foret ont été réalisées avec le service forêt. Le service forêt utilise des
données provenant de l’extérieur qui comportent un nombre élevé de champs. Il a été choisi de s’en inspirer,
cependant le service forêt a voulu avoir une base de données simple comportant seulement une dizaine de
champs, mais avec un champ observation qui permettrait de rajouter toutes informations supplémentaires. Des
champs ont ainsi été rajoutés pour simplifier l’organisation ancienne des couches, comme par exemple, le champ
subvention, année du dernier entretien, commune…. Sous Mapinfo, les couches du service foret étaient
organisées en fonction du type de subvention ou de l’année. C'est-à-dire pour passer d’une gestion par couche
d’information (organisation ancienne) à un véritable SIG métier. Les champs de métadonnées ont été rajoutés.
(cf partie 3.2.) Les bases de données sont différentes en fonction du type d’interventions :
la base P.I.D.A.F.
la base R.T.I.
la base O.L.D.
pour chaque infrastructure (pistes,…)
pour chaque équipements (citernes, barrières,…)
Nous avons choisi de prendre pour les champs dates le type ‘texte’ et non le type ‘date’ car le format date
impose une structure jour/mois/année.
Figure n°39 :
Structure de la base de données chantier R.T.I.
Champs
Nom_ informatique
Description
Type
Objectid
OBJECTID
Identifiant ArcGIS
Identifiant d'objet
Shape
SHAPE
Type d'objet sous ArcGIS Géométrie
Identifiant
Année de
programmation
Identifiant
Identifiant de l'objet
Année de travaux
Annee_tvx
Date du dernier
d'entretien
Date_ent
Date de programmation
du chantier
Date de réalisation du
chantier
Date de réalisation du
dernier entretien
Type de travaux
Type_tv
Type de travaux effectués texte : Domaine
Localisations
Loca
Localisation du chantier
Commune ou
groupe de
communes
Commune
Nom de la commune où
se situe les travaux
Texte: Domaine
Surface en ha
Surface
Superficie des travaux en
hectares
Réel double
Taux de
Subvention
Tx_subv
Taux de subvention
accordé aux travaux
texte : Domaine
Annee_pr
Contenu : choix multiple
Texte
Texte
Texte
Texte
1_Fascinage
2_Faconnage
3_Broyage
4_Autres
Texte
34 communes
+ gp de commune par massif
cf onglet communes
1_Subvention 100%
2_Subvention 80%
3_Subvention 30%
4_Non subventionnée
- 76 -
Mode de
financement
Finance
Cout en euros HT
Cout_HT
Cout en euros TTC
Cout_TTC
Mode de financement des
texte : Domaine
travaux
Cout des travaux en
euros hors HT
Cout des travaux en
euros hors TTC
Réel double
Réel double
Avancement des
travaux
Avanc_tv
Observations
Observa.
Date incendie
Date_inc
Description rapide du
contenu de la donnée
Date de l'incendie
Origine
Origine
Origine de l'incendie
Texte
Type de végétation
Type_veg
Type de végétation
présente sur la zone des
travaux
Texte: Domaine
Pente moyenne
Pente
Caractéristiques
travaux
Carac_tv
Terrains accidentés Accident
SHAPE_Length
Length
SHAPE_Area
Area
Niveau d'avancement des
travaux
Evaluation de la pente
moyenne
Description du type de
travaux : paysager,
sécuritaire,…
Evaluation de la qualité
du dénivellement du
terrain
Périmètre en mètre
rempli automatiquement
par ArcGIS
Superficie en mètre ²
rempli automatiquement
par ArcGIS
1_Conservatoire de la foret méditerranéenne (CFM)
2_Contrat de plan
3_CG13 (forestiers sapeurs)
4_Travaux fonds propres
5_Programme spécial
6_Conseil régional
7_Autres
Texte: Domaine
1_Travaux terminés et réceptionnés
2_Travaux refusés
3_Travaux refusés par les propriétaires
4_Travaux refusés, acceptés dans CFM
5_Travaux abandonnés et reportés sur programme CPA
6_Consultation pour la MOE en cours
7_Etude en cours
8_Proposition pour inscription
9_Travaux terminés
10_Autres
Texte
Texte
1_Arborées
2_Arbustives
3_Herbacées
4_Autres
Texte
Texte
Texte
Réel double
Réel double
Source : Structure BD, MZ (2006)
Service déchet
•
La structure de la base de données des PAV n’a pas beaucoup changé par rapport à celle
utilisée quotidiennement par les agents, avec seulement quelques ajouts.
Le lien entre les cartes et la base de données a été fait à partir du code commune+Numéro de P.A.V. figurant
sur la carte papier+type de matière (verre, OM,…). En effet, il a fallu rajouter ce dernier critère car aussi non les
P.A.V. d’un même site auraient eu un même identifiant et la liaison entre la carte et la base de données
n’auraient pas pu se faire. Les champs de métadonnées ont été ajoutés. Un champ validité du positionnement a
été rajouté dans le but de mettre à jour l’information géographique. Le champ Hyperlien est un lien vers
l’enregistrement correspondant Excel.
Un nouveau identifiant appelé numérotation a été donné à cette base, il suffit de lancer le calcul de valeur et de
charger l’expression numéroter (script sous ArcGIS) pour mettre à jour cette colonne.
- 77 -
Figure n°40 :
Champs attributaires de la base de données P.A.V.
•
La base de données des bacs a été construite entièrement, elle s’appuie sur des études déjà
réalisées sur le sujet. L’identifiant est le champ numérotation. Cette base de données contient
les trois champs de métadonnées. Le champ hyperlien contient un lien vers la photographie du
bac.
Figure n°41 :
Champs attributaires de la base de données Bacs
Service transport
Aucun changement n’a été apporté à la structure de la base de données points d’arrêts, à part l’ajout des
champs de métadonnées. Cette base est déjà utilisée dans la gestion du réseau scolaire et a été conçue pour
basculer dans une solution cartographique : CartoPégase.
Figure n°42 :
Champs attributaires de la base de données arrêts de bus
La structure de la base de données lignes de bus a été créée entièrement.
Les métadonnées57
Les métadonnées de la C.P.A. pour des raisons de lourdeur et de temps ont été fixées à trois champs
obligatoires qui sont :
o
o
o
Echelle de saisie : Description de l’échelle de production de la donnée
Source : Provenance de la donnée (nom du fournisseur, …)
Date de mise à jour : Date à laquelle la donnée a été mise à jour
Les métadonnées sont organisées sous forme de champs consultables et interrogeables. Ceci en facilite
également la mise à jour.
57 Définition du CERTU, 2003
Les métadonnées peuvent être définies très simplement comme des "données sur les données". La norme européenne spécifie les données qui
doivent être utilisées pour décrire un lot de données géographiques. Cela englobe les données relatives au contenu, à la représentation, à
l'emprise (tant géométrique que temporelle), au système de référence spatiale, à la qualité et à la gestion du lot de données géographiques. La
norme européenne identifie également les données obligatoires pour la description des lots de données géographiques, à savoir le lot
minimum de métadonnées.
- 78 -
3.2.2.3. Schéma conceptuel de données en fonction de l’analyse des besoins de l’utilisateur
La modélisation du réel par les bases de données a été faite à travers un schéma conceptuel de
données58. Il est une représentation simplifiée d’une réalité. Autrement dit le schéma conçu n’est pas
directement exploitable par un logiciel de base de données, mais c’est un mode de représentation intermédiaire
entre la réalité observée et la machine avec son logiciel. Le schéma est un outil précieux pour évaluer les
données existantes, pour comprendre les règles de fonctionnement de la base de données et pour en permettre
l’amélioration. Le schéma conceptuel permet d'exprimer les relations entre entités situées sur des couches
différentes.
Le schéma conceptuel des données a été réalisé pour le service forêt et pour les données sur les bacs. Le
service forêt possède plusieurs couches thématiques et l’étude sur les bacs prévoit de montrer les débouchés du
S.I.G. en multipliant les croisements des couches. L’objectif est de représenter l’ensemble des informations et de
mettre en lumière les caractéristiques essentielles que l’on doit traiter pour répondre aux attentes du projet. Les
P.A.V. et les transports ont pour le moment peu de couche intégrée dans le SIG pour pouvoir faire un schéma
conceptuel de données.
Les rectangles représentent les entités et les ovales les relations. Une entité sera représentée habituellement
par une couche59. Les attributs n’ont pas été représentés dans les schémas. Les relations du schéma des données
des bacs représentent les opérations faites pour les analyses réalisées comme les zone tampons autour des
conteneurs (cf Partie 4.2.). Il existe peu de relations pour le schéma des données du service forêt.
L'analyse conceptuelle débouche bien entendu sur la mise en oeuvre technique, accompagnée de la réalisation du
schéma physique de la base.
Figure n°43 :
Schéma conceptuel de données des bacs
Source :MZ, (2006),fait avec Power AMC 12.
58 Un schéma conceptuel de données est la ‘représentation de l’ensemble des données mémorisables du domaine, sans tenir compte des
aspects techniques et économiques, du stockage et de l’accès, sans se référer aux conditions d’utilisation par tel ou tel traitement’, NANCI D.
et al. (1992), Ingénieur des systèmes d’information avec Merise, vers une deuxième génération, SYBEX.
59 La couche est un objet informatique regroupant ici tous les individus (les occurrences) de l'entité.
- 79 -
Figure n°44 :
Schéma conceptuel de données du S.I.G. forêt
Source :MZ (2006) fait avec Power AMC 12.
3.2.3. Les Mises à jour
Problèmes des bases de données récupérées et intégrées dans ArcGIS
L'intégrité des bases de données peut être mise en cause par divers facteurs.
l’age des données : Les données issues de la base de données DFCI date de 2001. Les plans de
localisation des P.A.V. sont aussi anciens. Les arrêts de bus géoréférencés datent de 2001.
l'uniformité d'acquisition : La couverture des P.A.V. et des arrêts de bus n’est pas homogène sur
l’ensemble de la C.P.A..
l'échelle et la résolution : Les dessins des chantiers du service forêt n’ont pas la même échelle de
saisie. Les cartes des P.A.V. n’ont pas la même échelle.
le format des données : L'intégrité d'une base de données est fonction du type de support de la donnée.
Les données de la forêt proviennent de Mapinfo et comportent donc un léger décalage du au système de
projection. Les données des P.A.V. viennent d’un support papier. Les données des points d’arrêts
viennent d’un fichier excel.
C’est pourquoi les données doivent être mises à jour.
Mise à jour ou nouvelle saisie de l’information géographique ?
Pour certaines données, s’est posé le problème de validité de l’information géographique existante. Par
exemple les citernes de la base de données et les citernes du Scan25 sont distantes de 75 mètres (Figure n°45).
Autre exemple, les données DFCI provenant du SDIS ont une échelle de saisie proche du 1/25 000ème, les P.A.V.
ont été saisies au 1/25 000ème, les chantiers du service forêt ont été dessinés sans le GPS…. L’ensemble des bases
de données sont incomplètes, 10% des P.A.V. ne sont pas représentés, 50% des points d’arrêts,…. . Se pose
alors la question de savoir s’il faut garder cette information ?ou repartir sur du neuf ?
- 80 -
Figure n°45 :
Incohérence de la base de données DFCI
Source données : BD forêt
Sources fond d’habillage : Scan25
ArGIS 9.0
MZ (2006)
Il a été décidé de garder pour le moment l’ensemble des données et travaux réalisés dans les différents
services, car cela représente une source d’information conséquents (parfois quatre ans de travaux) même si des
incohérences existent. De plus, il faut mieux s’appuyer sur un existant.
Mises à jour des objets ponctuels
Les mises à jour graphique ne concernent uniquement les objets ponctuels. Il est possible de rajouter des
sommets sur un objet polygonal, mais dans la plus part des cas il est préférable de re-saisir l’objet surfacique. Par
contre il est impossible avec le Geo XT (comme avec le Dell) de continuer un objet linéaire. L’ensemble
des bases de données peut être complété par la création de nouvel objet.
Les mises à jour des données attributaires peuvent être faite pour l’ensemble des types d’objets.
Voici les différentes étapes pour réaliser des mises à jour en fonction :
1.
Repérer les erreurs de positionnement
Des viewers ArcREADER ont été installés sur des postes de certains agents. ArcREADER60 permet aux
agents d’être aussi des utilisateurs61 de l’information géographique. Des documents PMF personnalisés de
certaines compétences ont été construits (bacs et P.A.V., les autres services possèdent un référent S.I.G. du
même service). En navigant avec le viewer représentant les données métiers de chaque agent, les agents repèrent
les erreurs de positionnement des objets. Ils identifient le numéro (numérotation) qui correspond à l’objet et
ouvrent l’enregistrement correspondant dans le fichier Excel et remplissent le champ validité du positionnement
(vali_GPS) à NON. Cela facilitera la recherche des objets mal positionnés sur le terrain.
60 ArcReader a été conçu pour visualiser, explorer et publier des fichiers cartographiques. Il permet de partager des cartes au sein d’une
même organisation.
61 L’utilisateur des données est selon la définition de CODASTI61, ‘la personne qui recourt à la géomatique dans le cadre de ses
attributions, qu’elles traitent d’études, d’observations ou de gestion’.
- 81 -
2.
Mise à jour de l’information géographique
Plusieurs méthodologies de mises à jour de l’information géographique existent :
a. Les mises à jour des données géographiques avec le Geo XT
Le Geo XT n’accepte uniquement les fichiers de type shapefile, il est donc nécessaire lors de la mise à
jour par G.P.S. de convertir le fichier en shapefile. Les sorties terrains avec le GPS permettent l’obtention d’une
base géographique bonifiée, c’est-à-dire d’une précision supérieure à celle d’auparavant, tout en améliorant la
représentation géométrique des éléments. En effet, la mise à jour consiste à repositionner les objets ponctuels et à
obtenir aussi une géométrie plus fine pour les linéaires et les surfaciques.
Certains objets ne peuvent être validés que par la reconnaissance sur le terrain, comme par exemple les
barrières. L’opération consiste à exporter la couche à vérifier sur le terrain au format shapefile, puis à l’intégrer
dans l’instrument portatif G.P.S.. Sur le terrain, on ouvre le fichier à mettre à jour et on effectue un premier tri de
façon à afficher seulement les objets non validés (champ validité de l’objet), c’est à dire à corriger. Il suffit de se
localiser ‘physiquement’ à l’emplacement de l’objet et de sélectionner l’objet à mettre à jour, puis de mettre à
jour l’objet. L’objet va alors se déplacer à la localisation actuelle. Pour illustrer cette démarche, pour la mise à
jour géographique des citernes, on allait sur le terrain à l’endroit où se trouve une citerne, et recherchait dans la
base de données la citerne ayant le même numéro ou la citerne la plus proche de notre position, les citernes
étaient généralement localisés à dix mètres près sur le terrain. On mettait le positionnement de la citerne à jour
et compléter la base de données attributaires.
La saisie de nouvel objet pour compléter les bases de données ne pose aucun problème.
L’inconvénient de la mise à jour des données est qu’il faut retrouver les objets à mettre à jour dans la base
de données quand on est sur le terrain. Généralement, les objets se trouvent à quelques mètres de sa position
réelle.
L’avantage de cette méthodologie est de garder les données attributaires. De plus, on s’appuie sur une base
existante, les agents ont donc le temps de faire la mise à jour. Cette opération ne peut être réalisée qu’avec le
Geo XT de Trimble.
Les levés G.P.S. sont à la charge des agents, c’est donc à eux de définir la rapidité de la mise à jour et
de la collecte des données avec le G.P.S..
b.
Mise à jour des objets par numérisation dans le S.I.G.
Si le positionnement des objets ponctuels (PAV, citernes,…) peut être replacé à l’aide du S.I.G. (sans aller
sur le terrain), il faut soit travailler directement avec le référent SIG, soit imprimer le secteur où devrait se
positionner l’objet et dessiner sur la feuille son positionnement (représenter par une croix avec le numéro
identifiant correspondant), puis le référent SIG positionne les objets.
Le déplacement des objets doit être fait par le référent S.I.G. de la direction ou par l’administrateur de
données.
3.
Les mises à jour des données attributaires dans les fichiers Excel
Chaque agent doit s’occuper de la mise à jour de ses propres données au format excel. Des documents
ArcREADER ont donc été créés dans le but de rendre partiellement autonome la consultation des données. Ces
PMF ont été construits avec les données métiers propres à chaque service et les données ArcSDE avec un profil
d’utilisateur. Si l’on clique sur l’hyperlien de l’objet à mettre à jour, le fichier Excel s’ouvre directement sur
l’enregistrement correspondant à l’objet. La structure de la base de données Excel est identique à celle
d’ArcGIS. Le lien entre les données géographique visibles sur ArcREADER et le fichier Excel est le champ
identifiant qui est en fait une numérotation réalisée sous ArcMAP.
Certaines contraintes existent pour la mise à jour des données sous Excel. Seules les données attributaires
sont mises à jour dans Excel. Aucun objet ne peut être ajouté à partir du fichier Excel, l’ajout des objets se fait,
soit à partir directement d’ArcMAP, soit à l’aide du GPS. De plus, il faut respecter la syntaxe existante.
Cette méthodologie de travail permet de ne pas modifier directement la base de données du S.I.G. et tous les
agents peuvent faire des mises à jour. L’inconvénient vient du fait qu’il y a deux bases de données pour la
même information. Pour que l’ensemble soit cohérent, seul l’administrateur S.I.G. peut réactualiser le PMF
régulièrement. La fréquence de mise à jour a été définie par les utilisateurs de la base de données.
- 82 -
4.
Effacer les bases de données existantes et créer des nouveaux objets
Cette méthodologie est dans le cas où l’on ne veut pas garder les anciennes bases de données et lever avec le
G.P.S. l’ensemble des données.
L’inconvénient de cette méthodologie est de perdre les données attributaires et de devoir repositionner
l’ensemble des objets de la base de données. Cette opération est donc beaucoup plus longue.
L’avantage est de ne pas avoir besoin de trouver l’objet localisé sur le terrain correspondant à l’objet de la
base de données.
Si l’on veut garder les données attributaires, il faudra réaliser plusieurs opérations dans le S.I.G., c'est-à-dire
il faudra faire un lien sur la géographie au moyen d’un buffer, faire une liaison sur la base et copier les données
de l’ancienne base faire la nouvelle.
Cycle de vie des bases de données
La dimension temporelle des bases de données des S.I.G. métiers doit être aussi abordée.
Deux possibilités sont envisageables :
¾
Soit les données mise à jour doivent remplacer les anciennes, dans le but de garder une unique base de
données, c'est-à-dire qu’il faut écraser les anciennes données et créer des nouvelles entités avec les
données mise à jour. (cf opérations 1,2,3) Les modifications changent en fonction de la temporalité
choisie quand il est décidé de passer à un autre cycle de vie.
¾
Soit on garde les anciennes données, dans le but de suivre l’évolution des changements. Il faut donc
renommer l’ancienne couche en rajoutant la date de mise à jour. (cf opération 4) Dans certains cas, les
mises à jour des données nécessitent la gestion des évolutions par mémorisation des changements.
Pour la plupart des bases de données, il a été choisi de garder une unique base de données à jour.
3.2.4. Aspects organisationnels : Formaliser les règles de fonctionnement
Les accès aux données géographiques de référence et des données métiers
La gestion des droits d’accès et des mises à jour sont la responsabilité de l'administrateur du système
et du gestionnaire du réseau.
Chaque agent a besoin d’un certain nombre de couches référentielles présentes sur ArcSDE, mais aussi sur
le serveur W où sont stockées les données métiers en cours de traitement. Un accès en lecture au serveur W est
donc nécessaire pour l’ensemble des agents. Les référents S.I.G. ont en plus accès en écriture aux données
stockés sur le serveur W. Les données d’ArcSDE sont en lecture pour l’ensemble des agents de la CPA y
compris les référents SIG. Les agents ont accès aux données d’ArcSDE par ArcREADER à travers les PMF.
Certaines données existantes restent inaccessibles pour des raisons de confidentialité. Ce sont notamment
les données D.G.I..
- 83 -
Figure n°46 :
Organisation du fonctionnement des S.I.G. métiers
Source : MZ, 2006
Rôle des référents S.I.G. et des agents
Le référent S.I.G. joue le rôle d’intermédiaire entre les agents de son service et l’administrateur S.I.G.. Les
besoins des agents doivent être exprimés au référent S.I.G.. Le référent S.I.G. assure l’ensemble des taches
techniques nécessaire au bon fonctionnement du S.I.G. métier et de la Campagne G.P.S.. La collecte des données
peut être effectuée par l’ensemble des agents, mais seul le référent S.I.G. peut s’occuper des opérations de pré et
post-traitement S.I.G. nécessaire à la bonne conduite du levé. L’ensemble des agents du service est garant des
mises à jours de leurs propres données. L’administrateur S.I.G. et le référent S.I.G. doivent définir les données
validées prêtes à être intégrées dans ArcSDE. Seul l’administrateur S.I.G. effectue l’intégration des données dans
ArcSDE.
Organisation fonctionnelle
Figure n°47 :
Cyrille
Guillaume
Florian
Cyrille
Guillaume
Florian
Mise à jour des données
métiers propres (excel, ..)
Levé G.P.S.
X
X
X
X
X
X
Excel (Gestion des bases
de données)
X
X
X
Méthodologie Campagne G.P.S.
(pré et post-traitement S.I.G.)
ArcREADER (consultation et
impression des cartes)
X
X
X
X
ArcGIS ( Gestion S.I.G.
environnement)
X
Source : MZ, 2006
- 84 -
A moyen terme, webville62 sera installé et cet outil permettra de consulter les données métiers de
chaque service, mais aussi de mettre à jour les données attributaires. Les données ArcSDE pouvant être
mutualisables pourront être intégrées sous Webville et consultées sur l’ensemble des postes de la C.P.A.
La solution ArcREADER n’est donc qu’une solution temporaire. Le viewer permet d’élargir le champ des
personnes ayant droit de consulter les données.
Figure n°48 :
Nombre d’utilisateurs de S.I.G. par catégorie
Source : Inte96.
Propositions d’organisation du stockage
Les bases de données métiers du service forêt doivent venir s’insérer dans l’architecture mise en place dans
le S.I.G. communautaire. Le lieu de stockage et de diffusion dépendra du type de données et des utilisations
souhaitées. On se dirige vers une organisation suivante :
• une géodatabase personnelle contenant les travaux S.I.G. métiers en cours (données issus du G.P.S., ..) sur le
serveur W
• une géodatabase personnelle contenant les travaux validés sur ArcSDE ne nécessitant qu’une mise à jour des
données attributaires.
Le rôle principal d’ArcSDE est de permettre à la géodatabase d’être partagée par plusieurs utilisateurs du
réseaux, d’autoriser un nombre indéfini d’utilisateurs à consulter et utiliser les jeux de données S.I.G.. ArcSDE
permet donc de gérer les informations géographiques dans un S.G.B.D. et de servir les données directement sur
ArcGIS.
Les PMF ont été stockés dans un dossier dédié à ce type de document. Les photographies ont été stockées
dans la cartothèque. L’ensemble des couches référentielles d’ArcSDE (parcelles,…) est stocké sur Oracle.
62 WebVille est une application Web d’Imagis Méditerranée, de consultation et d'édition du patrimoine communal, développée sur
ArcIMS/KOGIS.
- 85 -
Transition
La qualité de la préparation est l’une des conditions à la réussite d'un levé, de même qu'une conscience
claire des possibilités et des limitations du GPS. Plusieurs options de collecte ont été proposées en fonction du
type de chantier et des conditions de terrain. Des recommandations ont été données quant au mode
opératoire à utiliser pour chaque service et type de levé.
La réussite du projet G.P.S. est passée par une communication efficace tout au long de son déroulement. Les
agents ont été formés lors de plusieurs sorties terrain. Ces formations ont été découpées en deux niveaux :
1. Le but est d’acquérir une approche simple du G.P.S. afin de comprendre son fonctionnement et ses
fonctions comme la ‘navigation’ dans les options (vue, données, carte,..), le cadrage sur le
positionnement (zoom, pan,…), changement d’arrière fond,…
2. Le but est de prendre en main la solution G.P.S. –S.I.G. telle que le levé de point, la mise à jour
des données et maîtriser les fonctions avancées comme la navigation.
Après la présentation et la formation nécessaire, les agents ont manipulé le G.P.S. et utilisé les
fonctions seules. Nous avons ensuite écouté et étudié leurs remarques et leurs critiques qui ont conduit à
des modifications dans les méthodologies existantes.
Seul le Geo XT peut être utilisé dans des milieux difficiles, le service forêt travaillera uniquement avec
ce matériel. Pour les autres services, le Dell Axim X5 apparaît comme une solution de rechange quand le
G.P.S. et utilisait par un autre.
Les méthodologies mises en place présentent néanmoins des limites. Avant toute chose, il faut bien garder
en mémoire que les solutions GPS-SIG ne s’appliquent qu’aux services concernés. Ils devraient pouvoir servir
de base de travail à un petit groupe d’utilisateurs pour commencer à lever des données de base afin de remplir
quelques besoins prioritaires. Cependant d’autres besoins apparaîtront avec le temps. Mais l’utilité principale des
méthodologies est d’établir un dialogue fondateur entre les agents de la C.P.A. et les G.P.S. , mais aussi le
SIG communautaire.
Récupérer et mettre en cohérence une telle quantité de données n’a pas été une étape aisée. Plusieurs
facteurs sont entrés en jeu. La multiplicité de logiciels utilisés, les données de sources et formats différents, le
fait d’avoir à transférer les données entre des postes informatiques distants, l’évolution de la structure,...
L’intégration des données géographiques métiers dans le SIG communautaire a permis de se familiariser
avec les différentes méthodes : saisie écran, digitalisation, constructions géométriques, transformation,
géocodification et lever GPS.
La structure des bases de données du S.I.G. se rapproche de celle utilisées par les services. Le type de mise
à jour est aussi différent selon les volontés de l’agent et le type d’objet.
Dorénavant, la précision de la base géographique des services sera améliorée et uniformisée grâce à
l’utilisation du G.P.S..
Il est intéressant d’évaluer les résultats et de montrer l’utilité du G.P.S. pour les différents services.
- 86 -
IV Résultats
Ce chapitre va essayer d‘évaluer la capacité du G.P.S. à répondre aux besoins (précision,…) et de montrer
l’intérêt des S.I.G. mobiles. La qualité des résultats est fonction non seulement de l’équipement et des
méthodes utilisés, mais également de la bonne manipulation et du jugement de l’utilisateur.
Les G.P.S. achetés par la Communauté du Pays d’Aix répondent-ils aux besoins des services ?
Comment va être accepté le G.P.S. ? Quels changements dans l’organisation impliquera-t-il ?
Quelle sera la valeur ajoutée dans le service ?
4 .1. Intérêt des S.I.G. mobiles
Quel peut être l’intérêt d’utiliser un récepteur G.P.S. ?
Quels problèmes le récepteur GPS résoudra-t-il ?
Le principal avantage de ces outils est de résoudre le problème ancien et récurrent de la remontée
d’information du terrain vers le S.I.G.. La solution GPS-SIG a d’autres avantages de nature qualitative : plus
d’information disponible, levé plus rapide, meilleure précision (cf partie 4.2) ….
Tout d’abord, les solutions nomades permettent aux agents de terrain de comparer directement l’état de la
base avec la réalité du terrain et de réaliser les mises à jour au fur et à mesure des sorties terrains. On peut donc
espérer qu’elles améliorent la qualité des informations du terrain. La mise à jour est basée sur des
informations plus riches et est moins fastidieuse que sur support papier, elle n’est réalisée qu’une seule fois, les
risques d’erreurs de saisie sont moindres. Un autre avantage de ces solutions est la possibilité d’emporter sur le
terrain une information plus riche que les traditionnels plans papier (données avec les attributs, autres couches
graphiques…) et de se dispenser d’éditer des plans papier à chaque mise à jour de la base de données.
L’utilisation d’un dictionnaire d’attributs permet de maximiser la saisie des données descriptives et d’harmoniser
les différentes collectes de données. La liaison dynamique entre le G.P.S. et le SIG prend alors toute sa
dimension.
Un autre avantage du G.P.S. par rapport à la boussole est de type cartographique. La précision des points
est homogène, contrairement à un cheminement fait à la boussole où la précision de chaque point dépend de
celle du point précédent. La méthode traditionnelle ne permet de garantir de grande précision que localement.
Lorsque les cheminements s’allongent, l’accumulation d’erreurs peut entraîner une dérive des déterminations et
la précision se détériore au fur et à mesure de l’avancement.
Il est parfois impossible de se positionner selon une précision inférieure à 10 mètres, et ce même en ayant
une très bonne connaissance du terrain. La quasi-inexistence de repère sur le terrain ne facilite pas d’avantage le
tracé de la surface de chantier. Le repérage sur le terrain est donc facilité avec le G.P.S., ce dernier peut
aider à retrouver des points de repères, c’est une aide à la navigation, pour se diriger vers des points
prédéterminés. La figure n°49 montre bien des décalages entre le chantier dessiné sans le G.P.S. dans Mapinfo et
le chantier levé avec le G.P.S..
- 87 -
Figure n°49 :
Comparaison de deux méthodologies de collecte des données (Bouc-Bel-Air)
Source données BD forêt
Logiciel Pathfinder Office
MZ (2006)
Enfin, l’usage d’un G.P.S. amène un gain considérable en temps sur le chantier, mais c’est un outil qui
rallonge le temps de travail au bureau.
4.2. Adéquation entre la précision du G.P.S. et son utilisation
Le résultat obtenu suite à une mesure, quelque soit la méthode utilisée, est une valeur approchée de la
valeur vraie. Cette valeur est valide si l’erreur dont elle est entachée reste inférieure à la tolérance admise.
D’après les tests effectués et les sorties de terrain des différents services, la précision requise est tolérable, sauf
pour les zones situées dans le centre urbain dense.
Le récepteur GPS peut améliorer la mise à jour de la géométrie des pistes, du positionnement des P.A.V., ou des
arrêts de bus. Le G.P.S. sert aussi à densifier la base géographique, par exemple, dans l’ajout de nouvelles
portions du réseau qui ne sont pas fournis par le SDIS, laquelle n’est pas à jour. Il est possible de croire que les
G.P.S. seront employés dans d’autres services.
Service forêt
Le service forêt, par leurs fréquents besoins en référence spatiale, y a trouvé un outil puissant qui les aide
dans la gestion des massifs. La solution G.P.S. - S.I.G. répond parfaitement aux besoins du service forêt. Il
permet de mettre en forme les informations recueillies par l'intermédiaire du G.P.S. et de restituer des cartes pour
les prestataires extérieurs. Le contrôle de chantier est la phase où le G.P.S. est le plus efficace, il ne nécessite que
- 88 -
très peu de manipulations pour pouvoir calculer la surface et permet aux services forets de connaître
précisément l’emprise du chantier. L’utilisation du G.P.S. en milieu forestier reste cependant limité par les
problèmes d’interférence entre le couvert forestier et les signaux envoyés par les satellites vers les récepteurs
G.P.S., ces interférences peuvent entraîner un temps de perte de signaux-radio du satellite parfois élevé
(plusieurs minutes). Il faut cependant garder à l’esprit que le calcul des chantiers peut être entaché d’erreurs.
Estimation de la surface
Les résultats fournis par la méthodologie ‘Campagne G.P.S. forêt‘ sont comparés à ceux obtenus par les
méthodes traditionnelles de repérage avec la carte papier et la boussole.
La différence entre les deux surfaces est de l’ordre de 0,2 ha pour une superficie de 6 hectares, soit un
pourcentage d’erreur d’environ 3% ce qui est relativement peu. Mais si l’on s’attarde sur le contour même des
chantiers, on remarque quelques décalages géographiques dans le secteur où la végétation était très dense.
Avant l’utilisation de la solution G.P.S.–S.I.G., les erreurs d’estimation de l’aire de la surface sont inévitables (cf
figure n°50), vu que le service forêt n’avait pas accès aux couches parcellaires.
- 89 -
Le calcul du périmètre 3D par le G.P.S.
Le G.P.S. peut indiquer le périmètre 3D, c’est à dire le périmètre tenant compte du dénivelé de la surface.
Ce champ est automatiquement créé dans la base de données collectée avec le G.P.S.. Le périmètre « réel »
permet d’évaluer approximativement le niveau d’accident de la surface.
Pour illustrer cette idée, on peut présenter l’exemple suivant, une légère différence apparaît entre le
périmètre 2D et 3D, elle est de l’ordre de 200 mètres pour un périmètre de 3 800 mètres soit une différence
d’environ 5 %. Le terrain est un peu accidenté, mais une société prestataire avait estimé cette superficie de
chantier à 12 hectares alors que le service forêt a mesuré avec le G.P.S. cette surface de chantier de 9 ha (surface
rouge), soit une différence d’environ 16%. Le service foret avait estimé cette surface de chantier avant la
réalisation du chantier et sans le GPS à 10 ha (surface jaune hachurée).
Estimation de l’erreur du calcul de la surface de chantier
La figure représente la précision de position du G.P.S. par une zone tampon de deux mètres autour de la
valeur mesurée. Nous avons en effet représenté l’écart maximum existant entre le positionnement de chaque
sommet (correspond à l’erreur du G.P.S. lors de la mesure). La variation de l’erreur est d’environ 9%, soit 0,6 ha
pour une surface de 6 hectares sous couvert végétal. Elle montre ainsi intuitivement qu’un G.P.S. est approprié
pour estimer la surface d’entités d’une dizaine d’hectares. Ce niveau de précision reste tout à fait compatible
avec les exigences du service foret.
- 90 -
Figure n°52 :
Estimation de l’erreur du G.P.S. sur le calcul d’une surface
Estimation basse (+ 2 mètres) :
Estimation haute (- 2 mètres) :
Pistes
La saisie des pistes avec le Geo XT est un résultat très concluant. La précision peut être estimée à deux
mètres environ. Les pistes levées avec le GPS se superposent parfaitement avec la BD ortho 2003.
Service déchet
La précision du positionnement des P.A.V. avec les deux G.P.S. apparaît correcte. Le Geo XT permet
d’avantage de précision, de l’ordre du mètre.
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Figure n°53 :
Localisation précise des P.A.V.
Sources du fond d’habillage BD ortho2003
Source données ; couches P.A.V.
ArcGSI 9.0, Geo XT (PDOP 6)
La précision du positionnement des bacs avec les deux G.P.S. est aussi suffisante. Le Geo XT permet une
précision métrique, comme illustre la figure n°53.
Pour ces deux services, les bacs ou les P.A.V. positionnés avec le Geo XT sont du bon coté de la voirie. La
solution G.P.S. - S.I.G. répond parfaitement aux besoins de ces services. L’accès à la cartographie avec
ArcREADER permet aux services d’imprimer des cartes de travail mais aussi des cartes de communication.
Service transport
Pour ce service, les points d’arrêts positionnés avec le Geo XT sont du bon coté de la voirie et avec une
précision métrique. La solution G.P.S. – S.I.G. répond seulement aux besoins de référencement des points
d’arrêts, mais pour les circuits la saisie dot être numérique.
Faut-il passer par un prestataire extérieur pour réaliser la collecte des points d’arrêts de la C.P.A. ?
La saisie des arrêts de points de l’ensemble de la C.P.A. peut être estimée à trois mois de travail en partant
sur une base de 50 points d’arrêts levés par jour pour un agent (d’après les tests réalisés), soit 35 jours de travail.
Il a été décidé de positionner l’ensemble des arrêts de bus avec le G.P.S. et de ne pas s’appuyer sur les points
déjà géoréférencés.
- 92 -
Figure n°54 :
Comparaison levé G.P.S. et données issues de Pegase
Mobiliser le G.P.S. sur une si longue période n’est donc pas possible. De plus, aucune personne n’a été
dédiée à cette tache. Il faut aussi savoir combien de temps se donne le service transport pour effectuer ce géoréférencement des points d’arrêts. L’urgence du géoréferencement des points reste élevé car le logiciel CartoPÉGASE nécessite l’utilisation de points ayant des coordonnées X et Y.
Au regard de ces éléments, il est peut être préférable de passer par une solution extérieure pour lever
les points d’arrêts de bus.
4.3. Intégration du S.I.G. métier du service forêt dans le S.I.G.
communautaire : apport de la centralité
L’évolution des bases de données et la centralisation des données permettent de croiser l'ensemble des
données disponibles sur le serveur et ainsi de faciliter grandement l'ensemble des opérations des référents S.I.G..
La structuration des bases de données permettent de faciliter les échanges de données.
Echanges de données
La solution s’inscrit-elle dans des perspectives de partage et d’échange ?
Service foret et le pôle DFCI
La Communauté du Pays d’Aix (C.P.A.) a souhaité réunir le représentant du pôle D.F.C.I. et les acteurs de
l’information géographique D.F.C.I. de la C.P.A. .
- 93 -
La C.P.A. produit des données D.F.C.I. (tels que les pistes, les citernes et les travaux sur les PIDAF) qui
pourraient intéresser la D.D.A.F., le S.D.I.S., l’O.N.F. et le Conseil général, si tel est le cas, il serait intéressant
de mettre en place un partenariat d’échange.
L’intérêt de l’échange est de disposer d'une base commune permettant l'échange et la communication des
données entre la C.P.A. et le PôNT. La C.P.A. peut devenir un opérateur de terrain avec le G.P.S. afin de :
Remonter l’information du terrain
Faire des mises à jour régulières
Réduire les frais de financement
Améliorer l’information : travaux de la C.P.A. effectués sur les PIDAF
La mise à disposition de la base de données D.F.C.I. à la C.P.A. doit être soumise à l’accord préalable des
partenaires du PôNT. La C.P.A. peut fournir les données en sa possession présentant un intérêt pour la
protection et la lutte contre les incendies de foret. Ces mises à disposition de données pourront faire l'objet d'une
convention spécifique et sans aucune contrepartie financière.
Toutefois, plusieurs points peuvent poser problèmes :

Responsabilité de diffusion d’une donnée non validée par l’autorité préfectorale ;
Statut juridique des pistes ;
Normalisation de l’information
Copropriété indivise entre les services départementaux de l'Etat
Code de la propriété intellectuelle
L’exemple du Var est à suivre, le département met à la disposition un référentiel D.F.C.I. aux communes et
fait remonter l’information indirectement par des annotations à travers un intranet.
Service déchet avec les prestataires
Les agents s’occupant des P.A.V. ont besoins de localiser les P.A.V. pour pouvoir les situer aux différents
prestataires. Mais un échange de données peut être fait pour aider les prestataires à réaliser des circuits de
collecte.
Service transport et SMITEEB
Le service transport compte échanger les données avec la SMITEEB dans le cadre d’un accord d’échange.
Croisement pour analyse S.I.G. : exemple des bacs
La finalité des S.I.G. est de permettre la sélection, l'extraction et l'analyse des données à référence spatiale
(BURROUGH et MCDONNEL, 1998). Des croisements et des analyses S.I.G. ont été faits uniquement pour les
bacs. Les exemples présentés ci-dessous ne constituent qu’un échantillon des applications S.I.G. pour le service
déchet.
L’étude consistait à essayer de vérifier la pertinence de la localisation des P.A.V. et les zones de couverture
(distinguer les zones bien desservies et surtout de mettre en évidence les zones qui le sont moins). On a estimé la
densité de population autour de bacs ou de P.A.V. afin de, si cela s’avère nécessaire, modifier leur emplacement
ou d’en rajouter. Une zone tampon de 500 mètres a été dessinée autour des conteneurs situés en campagne. Pour
les conteneurs situés dans la zone village, cette méthode ne marche pas, les zones tampons se chevauchent trop.
Nous avons donc opté pour dessiner une zone tampon de 50 mètres autour des tronçons de routes. Puis nous
avons regroupé ces zones tampons de tronçons de routes par conteneurs, en fonction de l’accès et de la direction
vers le village. Nous avons ensuite lancé un calcul pour savoir combien de bâtis étaient compris dans les zones
tampons, et avons multiplié ce chiffre par 2,5 (nombre d’habitants par foyer) pour avoir le poids en population.
Ce chiffre a enfin été attaché au conteneur pour savoir approximativement combien de personnes sont touchées
par le conteneur.
- 94 -
Figure n°55 :
Répartition des bacs sur la commune de Puyloubier
- 95 -
Une autre étude a été faite pour définir si les bacs étaient localisés dans le domaine privé ou public, car les
bacs situés dans le domaine privé doivent faire l’objet de convention. Deux cas de figure se présentent :
Soit le parcellaire de la commune est vectorisé, la requête spatiale peut être utilisée.
Soit le parcellaire de la commune est rasterisé, dans ce cas il faut contrôler le positionnement du bac en utilisant
les labels des parcelles et le plan parcellaire rasterisé.
Une liaison entre la base de données proprio et les parcelles (polygones ou labels) permet de savoir l’identité du
propriétaire de la parcelle. Il suffit de cliquer sur le polygone violet et de regarder dans les données attributaires
le type de propriétaire de la parcelle.
La majorité des P.A.V. de Puyloubier est située dans la voirie publique.
Figure n°56 :
Etude du parcellaire de Puyloubier
Sources données : BD environnement déchet
Sources des couches : Scpa16 ArcSDE
ArcGIS 9.0
Auteur : Service IG C.P.A., MZ, (2006)
- 96 -
Conclusion
Le G.P.S. est un outil adapté aux différents services de la C.P.A., il permet un important gain de temps et
une amélioration des rendements. Il apporte une solution aux besoins de positionnement et de navigation des
services de la C.P.A.. La localisation d'un chantier, d’une colonne,… restera une donnée essentielle pour la
plupart des services de la C.P.A.. La première amélioration visible est la précision dans la collecte des données.
En forêt plus qu'ailleurs, il n'est pas toujours facile de mesurer les chantiers (obstacles à l'avancement, faible
visibilité des azimuts, embroussaillement,…), le récepteur G.P.S. est donc l’outil clé pour effectuer une
cartographie précise d’un chantier en foret comprenant la délimitation d’une surface.
L'ergonomie de travail permet une démultiplication des levés et donc un enrichissement permanent
d'informations les plus " fraîches " venues du terrain. C’est un outil nouveau qui présente la particularité d’avoir
une précision variable en fonction de différents paramètres extérieurs. En effet, le G.P.S. est un outil dépendant
de nombreux paramètres, parfois difficilement maîtrisables : nombre de satellites en orbite variables, masques,
multitrajets... L'utilisation correcte de la solution G.P.S.-S.I.G. requiert donc un minimum d’apprentissage.
L'utilisation du GPS doit donc s'intégrer dans une démarche définie de saisie et de mise à jour de données sur le
territoire afin que l’équipement, les logiciels et le mode d'utilisation conviennent bien à la situation.
Il existe également un problème de confiance sur les informations délivrées par le G.P.S.. Les agents de
terrain sont parfois réticent à l’utilisation des nouvelles technologies, qui modifient leur savoir-faire (navigation
avec les azimuts,…) et nécessitent de nouvelles méthodes de travail. Nous pensons que ces réticences devraient
rapidement disparaître, pour que les projets GPS ne soient pas des « projets gadgets », un soin particulier a été
apporté à la personnalisation des outils et à leur adaptation à chaque service. L’efficacité et l’utilité des
‘Campagnes G.P.S.’ passent par l’appropriation de la méthodologie et des outils par les différents acteurs.
Les agents ont été fortement impliqués et ont été maintes fois consultés dans la mise en place des méthodes.
Enfin, de nombreuses formations ont été dispensées à l’attention des futurs utilisateurs et un guide technique leur
a été également fourni. Il convient de faire comprendre aux utilisateurs finaux qu’il s’agit d’une solution
performante, susceptible de les aider dans leur travail à plusieurs titres, et non pas uniquement une charge de
travail supplémentaire, même si dans un premier temps la gestion des données va leur demander un
investissement important.
‘Le GPS ne doit pas être considéré comme un ‘General Problem Solver et il doit être utilisé à bon
escient.’, GILLIERON P. Y.63 Le G.P.S. ne résout pas tout seul l'ensemble des problèmes de navigation et de
positionnement, mais le G.P.S. ouvre une voie prometteuse pour le développement d’application SIG, comme
l’optimisation des tournées d’enlèvement ou d’entretien des massifs,… Les applications G.P.S.-S.I.G. vont
continuer à évoluer et très certainement révolutionner les méthodes de travail des services. Le gain de temps
serait considérable et les possibilités décuplées. Les solutions S.I.G. nomades font naître beaucoup de projets et
d’envies qu’il convient de mesurer car ce dernier demeure complexe, fragile et coûteux. Le G.P.S. permettra-t-il
d’avancer vers une géoptimisation de la gestion du territoire communautaire ?
Les référents S.I.G. ont dégagé une journée par semaine consacrée au S.I.G. métier de leur direction, cette
journée suffira-t-elle pour avoir un S.I.G. métier de qualité ?
63
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