Structure pour le déploiement du SIG Web

Les utilisateurs finals de SIG (travailleurs du savoir) ont recours à des applications cartographiques SIG créées et déployées par des professionnels du SIG. Ces utilisateurs finals utilisent l'application SIG pour travailler sur diverses tâches quotidiennes.

En tant que professionnel de SIG, votre but est de fournir à ces utilisateurs une application cartographique SIG qui leur permette d'effectuer leur travail sans nécessairement disposer de connaissances approfondies dans le domaine des SIG. Ils peuvent ainsi se concentrer sur l'application cartographique (laquelle fournit leur vue du SIG) et sur les tâches qui les aident à accomplir leurs activités au quotidien.

Votre concept de chaque application cartographique SIG est forcément plus complexe que la vue de l'utilisateur final. Cette section décrit tous les éléments que vous devez assembler pour chaque application SIG. Ces éléments constituent, en quelque sorte, l'infrastructure sur laquelle vous allez ériger des applications cartographiques Web à destination de vos utilisateurs finals.

Eléments d'une application cartographique SIG

Chaque application SIG se compose des cinq ingrédients essentiels suivants :

1. Une application SIG

2. Un fond de plan numérique

3. Des couches opérationnelles

4. Tâches et outils dans l'application SIG

5. Une ou plusieurs géodatabases entièrement opérationnelles

Une application cartographique Web SIG comporte cinq éléments clé qui sont tous accessibles via le Web ou un réseau local.

Tout ou partie de ces éléments peuvent être déployés en tant qu'ensemble de services Web ArcGIS (et autres). Les applications peuvent souvent être assemblées à partir de services existants, qui peuvent être potentiellement indépendants de l'application.

Voici une brève description de chacun d'entre eux :

1. Une application SIG

L'application comprend l'interface logicielle, ainsi que les différents outils utilisés pour visualiser des informations géographiques, interagir avec ces dernières et les exploiter. Il peut s'agir d'une application autonome, telle qu'ArcMap, Google Earth ou ArcGIS Explorer, d'une application Web qui s'exécute dans un navigateur Web ou encore d'une application mobile qui s'exécute sur un Smart Phone ou un dispositif de terrain compatible GPS, telle qu'ArcGIS Mobile.

Plusieurs options d'application sont mises à votre disposition pour vous permettre de créer chaque application cartographique SIG à l'intention de vos utilisateurs finals. Bien souvent, le choix idéal dépend de la combinaison des fonctions, outils et affichages cartographiques dont l'utilisateur a besoin dans son workflow. Un autre critère déterminant est l'utilisateur final et ses connaissances en informatique, ainsi que le contexte du travail (par exemple sur le terrain, dans un bureau distant avec une connexion Internet limitée, et ainsi de suite).

2. Un fond de plan numérique

Chaque application cartographique comprend un fond de plan 2D ou 3D sur lequel sont affichées et utilisées des informations opérationnelles, des observations et des informations dérivées de modèles analytiques. Par exemple, l'ortho-imagerie est souvent utilisée comme base générale sur laquelle les informations opérationnelles sont superposées.

Un fond de plan est utilisé comme référence de localisation. Il fournit une structure sur laquelle les utilisateurs superposent ou appliquent leurs couches opérationnelles, effectuent des tâches et affichent des informations géographiques.

Dans les applications SIG, les utilisateurs combinent leurs informations opérationnelles sur un fond de plan 2D ou 3D.

Un fond de plan est une carte qui présente des contours essentiels (et la plupart du temps, de l'imagerie) sur lesquels peuvent être placées des données géographiques, topographiques et opérationnelles supplémentaires. Le fond de plan sert de base pour toutes les opérations et tous les mappages ultérieurs. Il fournit le contexte et la structure nécessaires pour exploiter des informations de manière géographique.

Dans les applications cartographiques SIG, le fond de plan fournit l'environnement (c'est-à-dire le contexte) pour chaque application. Le type d'application (hydrologie, parcelles, installations électriques et conservation, par exemple) définit le type de fond de plan à utiliser.

Etant donné que l'élaboration de fonds de carte de qualité supérieure peut nécessiter beaucoup de temps et de compétences, Esri a créé une série de modèles de carte que vous pouvez télécharger à partir du centre de ressources ArcGIS. Actuellement, il existe des modèles disponibles pour les rues, la topographie, les infrastructures d'état, les sentiers, les événements historiques et les superpositions de référence (à afficher par-dessus l'imagerie) et d'autres modèles sont en cours de réalisation. Ces modèles sont fournis avec une carte finie et des échantillons de données. Vous pouvez modifier le modèle pour utiliser vos données ou l'utiliser simplement comme outil d'apprentissage afin de développer des idées pour la conception de vos propres fonds de plan.

Les modèles sont également utiles car de nombreuses organisations créent des types de fond de plan semblables. Les modèles peuvent vous aider à éviter les travaux redondants et permettre la normalisation d'un style au sein d'un groupe de services ou entre différentes entités de gouvernement.

Types de fonds de plan

Plusieurs types de fonds de plan peuvent être publiés, chacun étant adapté à une gamme particulière d'applications. Voici quelques exemples de fonds de plan courants :

• Fond de plan de transport contenant des routes, des noms de rue, des points d'intérêt, une utilisation du sol généralisée, des plans d'eau et des noms de lieux. Google Maps, Google Earth, Bing Maps et ArcGIS Online fournissent des exemples d'utilisation courants de ces fonds de plan.
• Cartes topographiques produites par la plupart des agences de cartographie nationales.
• Fonds de plan hydrologiques qui affichent des plans d'eau, des MNT, des bassins versants et des indicateurs de débit.
• Cartes d'image avec MNT.
• Cartes SIG de ville pour la prise en charge de diverses opérations et missions (un fond de plan cadastral, par exemple).
• Cartes de limites administratives (par exemple, des limites de recensement, des circonscriptions politiques, des codes postaux, des arrondissements scolaires).
• Fonds de plan d'ingénierie.

Certains fonds de plan comprennent des couches facultatives que vous pouvez activer et désactiver en tant que superpositions de carte ; ainsi, des couches telles que des rues, des limites politiques, du relief ombré et des noms de lieux sont souvent incluses comme superpositions de fond de plan facultatives qu'il est possible d'activer ou de désactiver en fonction de la finalité d'affichage.

Les couches de fond de plan sont souvent conçues pour être affichées au-dessus d'un fond d'image. Ainsi, les limites d'entité, les symboles et les étiquettes textuelles ont une conception distincte pour l'utilisation en tant qu'imagerie de superposition.

Les fonds de plan ont tendance à être relativement statiques et, dans une configuration classique, ils ne sont pas mis à jour fréquemment. Pour une efficacité optimale, les utilisateurs créent des caches de fond de plan (en d'autres termes, ils pré-calculent le fond de plan et le distribuent comme une série de services Web évolutifs à haute performance).

Les utilisateurs de SIG peuvent adopter plusieurs stratégies pour créer et déployer des fonds de plan pour leurs applications SIG. Par exemple, vous pouvez créer les types de rapport suivants :

• Utiliser une carte Web existante, telle que Google Earth ou Bing Maps, ou utiliser un fond de plan à partir d'ArcGIS Online.
• Etendre les cartes ArcGIS Online en intégrant votre contenu SIG local dans l'un des fonds de plan existants. Vous pouvez, par exemple, ajouter un contenu à plus grande échelle à l'aide de vos propres données SIG.
• Utiliser le service de fond de plan d'une autre organisation SIG.
• Créer, gérer et distribuer vos propres fonds de plan SIG.

Pour plus d'informations, reportez-vous à la rubrique Procédure de création de fonds de plan en ligne.

Outils destinés à l'utilisation de fonds de plan SIG

Un ensemble commun d'opérations est inclus pour l'exploitation des services de fond de plan SIG ; pour parcourir le fond de plan (déplacement, zoom, etc.), pour l'identification d'entités et pour la recherche d'emplacements (par exemple, pour rechercher l'emplacement d'une adresse ou d'un nom de lieu et zoomer vers cet endroit). Bien souvent, des outils de localisateur spécifiques sont nécessaires pour chaque type de fond de plan. Par exemple, dans un fond de plan hydrologique, vous pouvez effectuer une rechercher de bassins versants ou de noms de réseaux hydrographiques.

Vous pouvez constater que vos utilisateurs nécessitent un mécanisme pour trouver facilement des emplacements spécifiques de leur carte à l'aide de noms pertinents pour leur application, par exemple des outils permettant de localiser des peuplements forestiers, des réseaux hydrographiques, des bassins versants, des zones de captage, des circonscriptions de conseil, des rondes de police et ainsi de suite.

3. Des couches opérationnelles

Il s'agit de l'ensemble réduit de couches que vous utilisez directement ou que vous dérivez en tant que résultat d'une opération (par exemple un modèle analytique ou une requête).

Chaque application cartographique est taillée sur mesure pour un groupe d'utilisateurs donné. Le travail et la mission de chaque utilisateur nécessitent l'utilisation d'un ensemble de couches opérationnelles dans son application cartographique SIG. Par exemple, un technicien d'installation électrique utilise ArcMap comme application et une base géographique comme fond de plan et met à jour le réseau de distribution électrique comme couche opérationnelle dans le cadre de ses activités quotidiennes.

Il existe au moins quatre types de couches opérationnelles :

• Couches d'accès aux données et de mise à jour. Il s'agit des couches dont se servent vos utilisateurs pour mettre à jour des entités, exécuter des requêtes et sélectionner des entités en vue de l'analyse, par exemple. Exemples : couches de ressources mises à jour dans une installation ou autres couches que les utilisateurs finals peuvent interroger et exploiter.
• Observations ou données recueillies par des capteurs. Il peut s'agir de toute information qui reflète un statut ou une perception de la situation ; par exemple, des lieux de crime, des données recueillies par des détecteurs de trafic routier, des données météorologiques en temps réel, des lectures d'appareils de mesure (tels que des indicateurs de débit), des observations réalisées par un équipement ou des ouvriers sur le terrain, des résultats d'inspection, des adresses de clients, des localisations de maladie, des contrôles de pollution atmosphérique, etc. Ces sources d'informations sont souvent affichées sous la forme d'informations de situation sur les cartes Web SIG. De plus, elles sont fréquemment utilisées comme entrées dans des opérations analytiques calculées sur le serveur ArcGIS.
• Résultats de la requête. Dans de nombreux cas, les applications soumettent une requête de recherche au serveur et renvoient un ensemble d'enregistrements comme résultats. Cet ensemble peut inclure des enregistrements d'entités ou d'attributs. Les utilisateurs affichent et exploitent souvent ces résultats sous la forme de graphiques dans leurs applications cartographiques SIG Web. En règle générale, cette approche nécessite une programmation d'applications pour qu'il soit possible de créer une couche de résultats.
• Couches de résultats dérivées de modèles analytiques. Il est possible d'effectuer l'analyse SIG afin d'obtenir de nouvelles informations qui peuvent être ajoutées en tant que nouvelles couches, puis explorées, visualisées, interprétées et comparées.

Dans la plupart des applications SIG, les utilisateurs travaillent avec des informations opérationnelles (parfois plusieurs couches opérationnelles) au-dessus de leur fond de plan, lequel fournit le contexte géographique. Parfois, la couche opérationnelle peut être affichée sous d'autres couches permettant de fournir un contexte local : par exemple, lorsque vous classez et affichez des zones de code postal en fonction d'informations démographiques, vous superposez souvent ces résultats avec des lignes de transport et des noms de lieu pour fournir le contexte local.

Dans les deux cas, les opérations effectuées sur les couches nécessitent le déploiement d'un ensemble de fonctions logicielles en tant qu'outils au sein de l'application.

Les couches opérationnelles sont souvent dynamiques ; elles sont extraites de la base de données SIG et affichées au cours de l'exécution, par exemple chaque fois que vous actualisez votre carte ou effectuez un déplacement ou un zoom sur cette dernière. Généralement, les couches opérationnelles fonctionnent dans une plage de résolutions et d'échelles cartographiques réduite. En revanche, vos fonds de plan peuvent être conçus pour être utilisés sur une plage d'échelles cartographiques plus étendue. Par exemple, les fonds de plan vous permettent généralement d'effectuer un zoom arrière sur des étendues cartographiques bien plus vastes (et des échelles cartographiques plus petites).

Il est judicieux d'identifier la plage d'échelles cartographiques à laquelle vos informations opérationnelles sont affichées et utilisées. S'agissant des cas où les informations opérationnelles sont utilisées dans une plage étendue d'échelles cartographiques, vous devrez prévoir l'affichage de votre carte opérationnelle selon plusieurs échelles.

Les couches opérationnelles doivent s'accompagner d'une série d'outils spécifiques destinés à l'exploitation de leur contenu, tels que des outils d'application permettant d'exécuter des opérations de mise à jour ciblées ou encore d'interroger et de synthétiser des résultats et des observations. Ces fonctionnalités sont incluses dans l'application sous la forme d'une série d'outils.

Certaines couches opérationnelles sont le résultat d'opérateurs analytiques et de modélisation SIG. Dans ce cas, une infrastructure des tâches permet de fournir l'accès à des opérations de modélisation hébergées sur un serveur ArcGIS qui peut calculer et distribuer les résultats de modélisation en tant que couches opérationnelles.

De plus, l'utilisation de résultats nécessite un ensemble d'outils pour interagir avec les informations dérivées afin d'afficher, d'interpréter, d'analyser et de comparer les conclusions, ou encore de générer des rapports à leur sujet.

Il est également important de noter que certains des jeux de données utilisés dans votre fond de plan SIG sont aussi utilisés fréquemment en tant que sources de données pour les couches opérationnelles de vos applications cartographiques Web.

Pour plus d'informations sur la création et la distribution de couches opérationnelles, reportez-vous à la rubrique Création de couches dynamiques (couches opérationnelles).

4. Tâches et outils dans l'application SIG

Une fois créée, votre application SIG comprendra divers outils permettant d'interagir avec des informations géographiques et de les exploiter. La finalité de vos applications est la prise en charge des activités d'un groupe d'utilisateurs cible. Cela détermine les outils ajoutés à votre application cartographique SIG.

Les outils que vous intégrez dans votre application cartographique SIG sont soit liés au fond de plan, soit à l'ensemble de couches opérationnelles contenu dans votre application.

Outils destinés à l'utilisation de fonds de plan

La plupart des applications SIG s'accompagnent d'un ensemble d'outils de navigation cartographique permettant le déplacement et le zoom sur la carte, l'identification et l'interrogation d'entités et la recherche d'emplacements tels qu'une adresse ou un nom de lieu. ArcMap, par exemple, comprend une barre d'outils nommée Outils qui propose des outils de navigation cartographique, d'interrogation et de sélection.

Nombre d'applications SIG et de fonds de plan intègrent également des outils destinés au géocodage d'adresses et à la recherche de noms de lieux. Les outils Localisateur courants sont utiles pour le zoom vers des emplacements cartographiques en fonction de l'adresse, du nom de lieu, des coordonnées x,y, de la mesure de latitude/longitude ou d'emplacements spécifiques à l'application.

Les outils de localisateur doivent être créés pour une utilisation dans le contexte du fond de plan spécifique que vous déployez. Supposons, par exemple, que vous soyez un utilisateur de SIG d'une administration locale. Dans ce cas, il est probable que vous souhaitiez utiliser un localisateur d'adresses axé sur la recherche d'adresses dans votre zone, sur la base de vos propres informations sur les adresses et les rues, lesquelles sont actualisées et plus précises. Reportez-vous à la rubrique Géocodage pour plus d'informations sur la création, la publication et l'utilisation de vos propres localisateurs d'adresses dans ArcGIS.

Outils destinés à l'utilisation de couches opérationnelles

Les principaux outils à inclure dans votre application cartographique SIG sont ceux dont vos utilisateurs se serviront pour exploiter les couches opérationnelles qu'elle contient. Outre l'exécution de tâches essentielles, vos utilisateurs finals s'en serviront pour analyser et synthétiser leurs informations opérationnelles, observations et autres résultats. Ces tâches font le plus souvent partie d'un ensemble de workflows.

Dans de nombreuses applications cartographiques SIG, le jeu d'outils destiné à l'utilisation d'informations opérationnelles peut être relativement ciblé et propre à chaque type d'utilisateur final. Le type d'application SIG à utiliser dépend souvent du jeu d'outils requis.

Voici quelques exemples d'utilisation des informations opérationnelles.

• Les utilisateurs sont des éditeurs qui ont besoin d'outils ciblés pour les assister dans l'exécution de workflows de mise à jour et de tâches spécifiques. A titre d'exemple, les outils utilisés pour modifier une infrastructure cadastrale ou de parcelles seront différents de ceux affectés à la compilation d'installations électriques ou d'informations hydrologiques.
• De nombreux utilisateurs finals disposent d'un ensemble de couches cibles, ainsi que d'un jeu d'outils correspondants destinés à leur utilisation. Il peut s'agir, par exemple, d'outils permettant de localiser la ressource la plus proche et d'en calculer l'itinéraire, de calculer des débits de cours d'eau en fonction des conditions actuelles ou encore d'effectuer une analyse de modèle de points sur un ensemble de sites d'accidents.
• Dans le cas des données recueillies par des capteurs sur le terrain, des jeux d'outils sont généralement disponibles pour les afficher, les synthétiser, les représenter graphiquement et les analyser.
• De nombreuses applications cartographiques SIG s'accompagnent de fonctions logicielles permettant d'effectuer une analyse et une modélisation SIG, ainsi que d'outils destinés à l'exploitation, l'affichage et l'analyse des résultats. Il peut exister une série d'outils permettant de représenter graphiquement, d'analyser et de comprendre les résultats (par exemple pour la classification et cartographie des résultats, l'exécution de résumés statistiques, la génération de rapports tabulaires et de diagrammes, etc.).
• Dans certaines applications cartographiques SIG, les utilisateurs soumettent des requêtes au serveur, lequel renvoie un ensemble d'entités et les attributs de chacune d'elles. Ces résultats sont affichés sur la carte sous la forme de graphiques interactifs et d'informations descriptives qu'il est possible de représenter sous forme de diagramme, de résumer et d'utiliser en tant que hyperliens vers des informations plus détaillées.

Utilisation de tâches de géotraitement pour effectuer une analyse SIG

Les serveurs SIG sont couramment utilisés pour effectuer une analyse et une modélisation SIG. Ces services SIG permettent de générer un ensemble de résultats qui peuvent être affichés, analysés et utilisés dans votre application SIG. La plupart des résultats sont créés à l'aide de modèles de géotraitement.

Le géotraitement consiste en l'exécution méthodique d'une séquence d'opérations sur des données géographiques afin de créer de nouvelles informations (c'est-à-dire des résultats). Il peut s'agir d'opérations simples, telles que la conversion de plusieurs fichiers d'un format à un autre, ou d'opérations plus complexes, comme la création d'un modèle analytique sophistiqué et la publication de ce modèle en tant que tâche à l'aide d'ArcGIS Server. Les modèles de géotraitement permettent de générer une série de résultats que vos utilisateurs finals peuvent afficher, analyser et évaluer dans leurs applications SIG.

Une fois les résultats générés et diffusés, les utilisateurs de l'application SIG ont besoin des divers outils disponibles dans leur application cartographique Web pour afficher, analyser, résumer et comparer les résultats, ou encore générer des rapports à leur sujet.

Il est essentiel d'identifier les outils dont a besoin chaque utilisateur pour développer des applications cartographiques SIG efficaces.

Les modèles de géotraitement publiés à l'aide d'ArcGIS Server sont désignés sous le nom de tâches.

Pour plus d'informations, reportez-vous à la rubrique Vue d'ensemble du géotraitement avec ArcGIS Server.

5. Une géodatabase complètement opérationnelle

Les applications cartographiques SIG fournissent bien plus que de simples vues cartographiques. Elles vous offrent également un accès à des géodatabases intelligentes.

Chaque application SIG repose sur une solide infrastructure de gestion des données géospatiales qui peut contenir les informations utilisées pour créer et prendre en charge l'ensemble de vos applications SIG. Il peut s'agir d'une ou de plusieurs géodatabases, d'un ensemble de fichiers de formes, de diverses bases de données tabulaires et feuilles de calcul, de fichiers DAO, de fichiers graphiques, d'imagerie, de pages Web HTML et ainsi de suite.

Pour la prise en charge de ces activités, vous aurez besoin d'un ou de plusieurs référentiels d'informations géographiques utilisés au sein de votre organisation SIG. Vos fonds de plan doivent être créés et gérés à l'aide d'un modèle d'information SIG à la fois robuste, intégré et actualisé. Les jeux de données doivent être mis à jour et conservés. Les observations doivent être capturées. Les résultats analytiques doivent être consignés et stockés. etc.

Les géodatabases revêtent une importance capitale non seulement pour gérer des ensembles d'entités individuelles, mais aussi pour stocker et modéliser les relations spatiales et les comportements qui sont essentiels pour de nombreuses opérations analytiques et tâches SIG.

On assiste actuellement, au sein de la communauté des professionnels des SIG, à un véritable engouement pour l'obtention et la création d'informations géographiques de grande qualité. La valeur des réponses données par votre SIG dépend de la qualité des informations contenues dans votre base de données SIG. Les jeux de données SIG doivent être compilés conjointement, harmonisés et intégrés afin de s'ajuster dans une infrastructure géographique. De nombreux utilisateurs de SIG investissent énormément dans la création et la maintenance de leurs bases de données géospatiales. Ces banques d'informations sont d'une valeur inestimable pour répondre à un large éventail de questions. Disposer de données géographiques revêt une importance toute particulière lorsque vos activités vont au-delà du simple affichage d'observations sur un fond de plan.

La géodatabase ArcGIS est une technologie de gestion des données très robuste et essentielle, destinée à la modélisation, l'organisation et la gestion d'informations SIG sophistiquées pour prendre en charge vos activités. Les géodatabases sont conçues pour prendre en charge tous les niveaux d'implémentation SIG, depuis les modèles de géodonnées les plus simples jusqu'aux plus sophistiqués.

Les services Web facilitent le déploiement de cette structure.

Il est important de noter que tous les éléments d'une application cartographique SIG Web peuvent être hébergés et mis à disposition à l'aide d'ArcGIS Server. Par exemple, différents services Web peuvent être accessibles et assemblés dans le cadre de votre application cartographique SIG, par exemple un service de fond de plan, des services de carte opérationnels, des services de géotraitement, des services de géodonnées, des services d'imagerie, etc.

L'un des avantages majeurs des applications cartographiques SIG est la capacité à mélanger des services Web distants avec votre propre contenu local pour assembler vos applications SIG. N'hésitez pas à consacrer du temps à imaginer la manière de tirer parti de vos propres ressources avec les services d'autres organisations dans vos applications Web.

Voici un exemple d'implémentation d'une application cartographique SIG Web à l'aide de l'interface JavaScript d'ArcGIS Server, qui interroge également le réseau de limnimètres NWIS géré par l'USGS et renvoie des observations chronologiques concernant le débit fluvial (http://waterdata.usgs.gov/nwis). Ces observations sont accessibles via un protocole de services Web appelé WaterOneFlow, publié par la communauté hydrologique. Par exemple, reportez-vous au site http://water.sdsc.edu/wateroneflow/.