Elments de Gomatique

Polycopi 1 : Introduction la Gomatique

Pierre-Yves Gilliron
Audrey Ueberschlag
Geoffrey Vincent

Facult de lEnvironnement Naturel, Architectural et Construit

Institut dIngnierie de lEnvironnement
Gomatique - Topomtrie
Lausanne, dition Fvrier 2014

Elments de gomatique

SOMMAIRE
1. INTRODUCTION LA GOMATIQUE
1.1. CONTEXTE ET DFINITIONS
1.1.1. UNE DFINITION RCENTE
1.1.2. UNE NOUVELLE PERCEPTION DE NOTRE ESPACE
1.1.3. QUELQUES APPLICATIONS SPCIFIQUES
1.2. LES GRANDS AXES DE LA GOMATIQUE
1.2.1. ACQUISITION DES DONNES
1.2.2. TRAITEMENT INFORMATIQUE DES GODONNES
1.2.3. DIFFUSION ET REPRSENTATION DE L'INFORMATION

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Avertissement
La plupart des figures de ce polycopi ont t cres lEPFL. Toutefois, les auteurs ont
utilis un certain nombre de ressources dont les rfrences sont cites. Si lune ou lautre de
ces ressources ne sont pas rfrences correctement ou font lobjet dun droit dusage
particulier, nous vous prions de bien vouloir le signaler lauteur.
Toute utilisation de ce support de cours doit se faire avec le consentement de lauteur.
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Introduction la Gomatique

Elments de gomatique

1. Introduction la Gomatique
Vous avez srement dj utilis une application de cartographie sur votre
tlphone portable ou bien le navigateur de bord de votre voiture pour
rejoindre une destination, vous vous tes tonns face un dispositif
apparemment simple et qui est capable dafficher trs facilement votre
position ? Vous avez parcouru la Terre grce aux globes virtuels ou autres
guichets cartographiques. Face ces produits et services accessibles tous,
peu de gens sont conscients de toute la technologie ncessaire pour
collecter, stocker et diffuser toutes ces informations gographiques. Cest
sous ltiquette gomatique que lon retrouve la plupart des concepts et
techniques appliques ce type dinformation.
Ce polycopi a pour objectif dintroduire et de prsenter les diverses
facettes de la gomatique allant de la saisie de donnes sur le terrain jusqu
la gestion informatise des images et des supports cartographiques. Cet
ouvrage permettra d'largir vos connaissances sur l'historique, les
applications, les questions juridiques et les perspectives de dveloppement
des technologies de la gomatique.

1.1. Contexte et dfinitions

1.1.1. Une dfinition rcente
Quelle est ltymologie du mot Gomatique ? Il peut tre dcompos en
deux parties : ses racines viennent de "Go", du latin Terre , et "matique"
du terme informatique, soit le traitement automatique de linformation
caractre gographique.
Sa rcente apparition est propose la fin des annes 1960 par le
scientifique franais Bernard Dubuisson, gomtre et photogrammtre de
mtier, afin de reflter ce que devenait la ralit de sa profession ce
moment-l.
En voici la dfinition officielle de l'Office de la Langue franaise :

"Gomatique : Discipline ayant pour objet la gestion des donnes

rfrence spatiale et qui fait appel aux sciences et aux technologies relies
leur acquisition, leur stockage, leur traitement et leur diffusion. La
gomatique fait appel principalement des disciplines comme la topomtrie,
la cartographie, la godsie, la photogrammtrie, la tldtection et
l'informatique".
Le mot gomatique a donc t cr pour regrouper de faon cohrente
lensemble des connaissances et technologies ncessaires lobtention, la
production et au traitement des donnes numriques dcrivant le territoire,
ses ressources ou tout autre objet ou phnomne ayant une position
gographique. Ces informations sont intitules comme donnes spatiales,
gospatiales ou gographiques selon les usages des professionnels, avec la
contraction godonnes.
Introduction la Gomatique

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Figure 1-1 : Les diffrents segments de la gomatique

La gomatique, en tant que science, se situe au carrefour de plusieurs

domaines. Dune part, elle trouve son ancrage dans les sciences de bases car
les principes fondamentaux sappuient sur les mathmatiques et la physique.
Dautre part, ses champs dapplication sont multiples et touchent les
diffrents domaines de lingnierie (construction, amnagement,
environnement) ainsi que les sciences humaines et sociales (conomie,
gographie). Les sciences de lingnieur et de linformatique sont l
galement pour appuyer tous les dveloppements des technologies
dacquisition (GPS, capteurs, stations totales) et de traitement de
linformation (bases de donnes, Internet, SIG).
Comme illustr sur la Figure 1-1, la gomatique regroupe les outils et
mthodes permettant de rcuprer, de reprsenter, de diffuser, d'analyser et
d'intgrer des donnes gographiques. La topographie, la cartographie
numrique, la godsie et la localisation par satellites, les systmes
dinformation gographique (SIG), la photogrammtrie et la tldtection
figurent parmi les disciplines tudies en gomatique.
Ce terme est aujourdhui utilis dans le monde entier par des associations
scientifiques et professionnelles, par des universits, ou encore par des
organismes gouvernementaux et des entreprises. Son essence a permis de
reflter lvolution rapide dun domaine qui sest impos comme
incontournable dans la reprsentation du monde qui nous entoure. Pensez
toutes les reprsentations cartographiques que vous consultez
quotidiennement.
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Introduction la Gomatique

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1.1.2. Une nouvelle perception de notre espace

A lpoque o chacun a accs des outils de communication, les
technologies de la gomatique sont particulirement importantes afin de
mieux cerner lenvironnement qui nous entoure. La disponibilit
grandissante dInternet, laugmentation du nombre de satellites ddis au
positionnement ainsi que lapparition de ressources logicielles toujours plus
innovantes ont chang notre perception de lespace. Nous nobservons plus
la Terre ou notre territoire de la mme manire qu lpoque o seuls des
cartes ou des plans papiers taient disponibles.
Cela se traduit le plus souvent par une consultation de donnes numriques
gorfrences contenant les diffrents lments (couverture du sol, relief,
construction, hydrographie,) de notre environnement en les reprsentants
de manire intelligente. Pour le grand public, cest un accs ais des cartes
en ligne qui est propos par des outils modernes de visualisation 2D comme
Google Maps, OviMap ou autres OpenStreetMap, et 3D par lintermdiaire
des globes virtuels come Nasa WorldWind, Google Earth, Bing Maps, etc.
Ces outils et leurs contenus sont largement connus. Toutefois il existe une
multitude dautres sources dinformation qui sont notamment gres par les
administrations publiques et qui contiennent les donnes de base et
officielles pour les travaux des ingnieurs.
Le dveloppement de ces bases de donnes gographiques ou rfrence
spatiale nest quune volution des mthodes de topographie et de
cartographie, qui sest acclre par la multitude de moyens techniques utiles
la saisie et la gestion de linformation. Ainsi les concepts fondamentaux,
dvelopps par les godsiens et cartographes de lpoque, restent
dactualit.

Un hritage culturel
Utilise par les civilisations les plus anciennes, la reprsentation
cartographique des lments du territoire et sa dlimitation ont depuis
toujours suscit un intrt particulier. L'histoire des cartes est si ancienne
qu'il est difficile d'en prciser exactement ses dbuts. Certains archologues
supposent que quelques groupes ont su exprimer leurs connaissances
gographiques par la carte plutt que par l'criture. Il est probable en effet
que l'art de dessiner des cartes appartienne aux types les plus anciens de l'art
graphique, commun toutes les nations primitives. Les croquis
prhistoriques et autres lments cartographiques sommaires, retrouvs sur
les traces de nos anctres, en tmoignent.
Depuis l'poque la plus lointaine, l'Homme a conu la carte comme un
instrument de sa vie pratique. Il a utilis, pour la concevoir, les matriaux les
plus divers. Les Indiens d'Amrique du Nord ont su reprsenter de larges
territoires, avec de nombreux lacs et rivires, sur les os plats danimaux ou
sur les corces des arbres ; les Micronsiens des les Marshall, quant eux,
confectionnaient des cartes de navigation, destines des voyages au long
cours, partir de queues de feuilles de palmier. Les primitifs d'Australie ou
Introduction la Gomatique

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les Touaregs nomades du Sahara construisaient des cartes en relief avec des
pierres et du sable, tandis que les Esquimaux les incisaient dans du bois.
Depuis toujours, les cultures ont su cartographier leurs territoires avec plus
ou moins de prcision afin de rpondre aux questions : O suis-je ? Quel est
ltendue de mon territoire ? O vais-je ?
La chronologie suivante reprend lvolution des techniques ainsi que les
dates marquantes dans le domaine de la cartographie afin de mieux
comprendre le patrimoine et lavance actuelle dans ce domaine :
- 2500 av. J.-C. : on trouve la plus ancienne carte gographique
grave sur une tablette de terre cuite. Elle provient des fouilles de
Ga-Sur Nuzi en Msopotamie. Une autre reprsentation connue
est la Carte babylonienne du monde qui est une tablette dargile
date entre 700 et 500 ans avant J.-C. Elle provient du site de Sippar,
rgion situe au sud ouest de Bagdad. On y voit un disque entour
d'eau, prolong par les sept les d'un ocan cleste. Au centre est
place Babylone (Figure 1-2).

Figure 1-2 : Carte babylonienne du monde (Source : British Museum), 1re

Mappemonde et Portulan de la cte Atlantique

- Les premires bases de la godsie et de la trigonomtrie ont t

poses par le philosophe grec Thals de Milet au VIme sicle avant
J.-C. Il propose galement une description de la Terre sous la forme
dun disque flottant. La reprsentation volue ensuite avec le
philosophe grec Anaximandre (mort vers -546) qui aurait t le
premier proposer une carte du monde. Anaximandre considre le
monde comme tant circulaire et ayant pour centre la mer ge. Il
est divis en trois continents : l'Europe, la Libye (l'Afrique actuelle)
et l'Asie, entours par un ocan extrieur. Il introduit aussi la notion
de sphre cleste, concept que lon retrouve aujourdhui en
astronomie. Dautres savants grecs, comme Pythagore, ont
largement contribu au dveloppement de la cartographie et de la
topomtrie, grce leurs travaux en gomtrie et en mathmatiques.
Platon (429-348 av. J.-C.) a notamment propos lide dune Terre
ronde et cest Aristote (384-322 av. J.-C.) qui a dmontr le principe
de sphricit de la Terre.
- A partir du Xme sicle, les marins disposent dinstruments pour
dterminer leur route et la latitude de leur bateau. Elle est alors
estime laide dun astrolabe en vrifiant la hauteur de ltoile
polaire au-dessus de lhorizon. Des cartes plus prcises sont ainsi
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Introduction la Gomatique

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conues. Appeles portulans , elles reprsentent avec prcision les
ports et les premires voies maritimes (Figure 1-2).
- Les dcouvertes successives du XVIIme sicle redessinent peu peu
le monde gographique tel quil est observ par les explorateurs. Les
grands noms de lhistoire des dcouvertes comme Marco Polo,
Christophe Colomb ou Fernand de Magellan, taient tous
accompagns de leur capitaine de cartographie. Chargs de retracer
sur un plan leur parcours ainsi que les nouvelles terres observes
durant leurs expditions, ils ont particip aux premires acquisitions
dinformations gographiques une chelle mondiale.
La Figure 1-3 correspond une des premires mappemondes
reprsentant assez fidlement les cinq continents sur une mme
illustration.

Figure 1-3 : Mappemonde de 1559

- Au XVIIIme sicle, Napolon donne une impulsion la confection

d'un cadastre parcellaire ayant pour but de clarifier la connaissance
prcise des proprits foncires en vue d'une meilleure rpartition de
l'impt. En France, il initie ensuite la mise en uvre de Carte d'Etatmajor, carte au 1 : 80000, ralise entre 1832 et 1880, permettant
dobtenir une connaissance complte du territoire national dans ses
trois dimensions, avec toutes les routes et tous les chemins que peut
utiliser une arme en mouvement. En effet, les guerres de la
Rvolution et de l'Empire ont donn aux cartes un
rle primordial. Ces cartes ont t dresses entre
1794 et 1815, partir de levs topographiques
raliss avant les combats pour la prparation des
oprations militaires, puis pendant et aprs pour le
rcit de la bataille. Les ingnieurs gographes
militaires qui ont bien souvent uvr au pril de
leur vie, nous ont ainsi livr de nombreuses cartes
aux formats et chelles variables.
Figure 1-4 : Ingnieurgographe sous l'Empire

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- Au XXme sicle, lors des deux Guerres Mondiales, cest la
photographie arienne qui prend le pas sur le travail de terrain. Utile
la reconnaissance militaire, les techniques volueront ds lors trs
vite afin de satisfaire les besoins des chefs doprations recherchant
une prcision toujours plus dtaille des territoires. La rapidit de sa
mise en uvre et la possibilit de couvrir un large territoire en peu
de temps en font donc un atout majeur dans un contexte mondial
o linformation gographique devient un avantage stratgique.

Figure 1-5 : Vue arienne d'un fort durant la premire guerre mondiale.

- Cest ensuite la Guerre Froide qui lancera un nouveau dfi

technologique : la conqute spatiale. Cest ainsi quen 1957, le
premier satellite artificiel, Spoutnik, est lanc dans lespace en orbite
autour de la Terre. Les donnes transmises ont servi une analyse
de la propagation des signaux dans lionosphre.

Figure 1-6 : Spoutnik-1 et Vue de la Terre depuis lespace

- La premire image de la Terre vue depuis lespace est cette

photographie prise en 1966 par un artiste photographe nomm
"Lunar Orbiter 1" (Figure 1-6). Cette Sonde spatiale avait t
envoye afin de photographier le sol lunaire et de prparer les
futures missions Apollo. Elle a permis l'Homme de dcouvrir la
plante Terre dans sa globalit et dans son contexte spatial.
- Ds les annes 1970, des
programmes dobservation de la
Terre depuis lespace sont lancs,
comme par exemple Landsat
dont lobjectif principal tait le
monitoring
des
ressources
naturelles. Depuis de nombreux
satellites des fins de
tldtection ont t lancs et
permettent une cartographie Figure 1-7 : Scne Landsat des Alpes Suisses
globale et prcise de la surface (source : http : //www.npoc.ch)
terrestre.
- La localisation par satellites sest en bonne partie dveloppe autour
du programme NAVSTAR-GPS (Global Positioning System) ds les
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annes 1960 et c'est partir de 1978 que les premiers satellites GPS
sont envoys dans l'espace par le Dpartement de la Dfense des
tats-Unis. En 1995, la constellation des 24 satellites du GPS est
oprationnelle et recouvre l'ensemble de la plante. Ds 2000 des
signaux non dgrads sont disponibles pour la communaut civile.

Figure 1-8 : Satellite appartenant la constellation du GPS

- En 2004 apparat le logiciel Google Earth. Pourvu des donnes

topographiques rassembles par la NASA qui sont couples avec un
assemblage de photographies satellitaires ou ariennes, il permet
tout utilisateur de survoler la Terre, de parcourir la surface terrestre
et de zoomer sur un lieu de son choix. Dautres globes virtuels,
fournissant une couverture globale, sont galement disponibles.

Figure 1-9 : Vue 3D des Alpes via Google Earth

Cette chronologie dvnements reflte en bonne partie lvolution des

reprsentations, des technologies et des mthodes employes pour observer
et reprsenter notre environnement. Depuis les premires esquisses
cartographiques jusqu lavnement des technologies actuelles, une
constante subsiste : transcrire une ralit complexe sur un support
permettant une meilleure comprhension de lespace dans lequel nous
vivons. On saperoit que ce sont souvent les conflits arms et les intrts
militaires qui ont donn une impulsion cette volution et que ce nest que
rcemment que le grand public a accs des informations cartographiques
dtailles et dispose dun systme de localisation prcise avec GPS.

Une information spatiale omniprsente

Les godonnes font bouger le monde et la plupart des dcisions politiques
et conomiques sont lies en partie des facteurs gographiques et reposent
sur des godonnes. Il suffit de penser aux transports, au dveloppement
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territorial, aux tlcommunications, mais galement aux questions de sant
publique et de scurit. Dans la plupart de ces domaines, nous avons
recours une carte gographique qui reprsente des infrastructures, des
phnomnes des dplacements ou de statistiques.
Pourtant, la science de la gomatique reste mconnue du grand public
malgr une information spatiale omniprsente. De plus en plus
dinformations bnficient dune rfrence spatiale, dune adresse ou dune
coordonne gographique. Ces lments suffisent mettre en uvre ces
informations en relation avec des applications cartographiques visant
rassembler de faon claire et ordonne des lments du territoire sur un seul
support. Vivre sous laire de la golocalisation et de linformation numrique
a progressivement fait voluer les besoins et les usages des consommateurs
de donnes. La simple question O suis-je ? est ainsi en train dvoluer
en O suis-je et quel est le contexte (gographique) de mon
environnement ? . La dmocratisation de laccs linformation spatiale au
travers des tlphones portables et autres supports mobiles (crans tactiles,
pocket PC, ) a contribu au dploiement de services bass sur des cartes,
prsentant ainsi la gomatique sous un angle dynamique et novateur.
Prenons lexemple des rcepteur GPS utiliss pour la navigation automobile
o une voix vous indique les bonnes directions suivre pour vous guider au
travers du rseau routier jusqu votre destination. On estime que lusage
des systmes de navigation engendre une diminution non ngligeable du
trafic urbain, en rduisant les parcours inutiles de conducteurs cherchant
leur route. Ces systmes sont accompagns dune information vous
permettant de connatre lespace proche, ltat du trafic et les places de parc
disponibles dans les parkings. En quelques annes le GPS sest impos
comme un guide quasi incontournable lors de nos dplacements.
Cette omniprsence de linformation gographique dans notre quotidien
doit toutefois tre relativise. Dune part, il y a le ct attractif et laccs
facilit linformation et dautre part, il y a toujours une certaine mfiance
ou crainte lgard des nouvelles technologies. La question du respect de la
sphre prive est fondamentale et doit tre traite avec prcaution, car
derrire une information de localisation, il peut y avoir une trace qui peut
rester indlbile. Lacclration du dveloppement des technologies de la
gomatique associes celle des tlcommunications pose donc des
questions fondamentales pour notre socit de linformation.

1.1.3. Quelques applications spcifiques

Les sciences et techniques du domaine de la gomatique sont appliques
dans diverses situations et sont utilises dans de nombreux mtiers touchant
au territoire, lenvironnement et la gestion dinfrastructures. Voici
quelques exemples qui se rapprochent des domaines de lingnieur civil et
de lingnieur en environnement.
Gomonitoring : A lchelle mondiale, ces nouvelles technologies
permettent de quantifier les effets lis aux changements climatiques
et de lutter contre ces derniers. Diverses mthodes dobservation de
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la Terre sont mises en uvre afin de mesurer lvolution de
phnomnes comme la fonte de glaciers, llvation de la surface des
mers, les glissements de terrain,.

Figure 1-10 : Dplacement des plaques tectoniques sur la cte Ouest de lAmrique du Sud
(source : http : //earthquake.usgs.gov/)

Gestion des ressources naturelles : elle fait lobjet dune

cartographie thmatique par tldtection afin dvaluer la
couverture du sol et son volution dans lespace et le temps. Cela
permet notamment de qualifier ltat de la vgtation et dautres
ressources naturelles.
Gestion de lagriculture : le suivi des cultures est galement bas
sur des mthodes de tldtection qui sont compltes par des
tudes prvisionnelles des rcoltes. Ceci permet de coupler des
donnes de tldtection de zones agricoles, avec des informations
pdologiques et avec les mesures des prcipitations du bassin
versant concern. On peut alors calculer le volume deau
emmagasin par les hauts sommets enneigs durant lhiver et
anticiper la gestion dun barrage hydrolectrique afin de limiter les
risques dinondations au moment de la fonte printanire.

Figure 1-11 : Vue satellitaire dune zone de cultures en Espagne (Aragon)

(source : http ://www.esa.int/)

Gestion des transports : la connaissance des rseaux de transports,

de leur tat et de la charge de trafic est essentielle pour optimiser la
gestion des vhicules. Pour une entreprise de logistique, un systme
de gestion doit permettre de connatre chaque instant la position
de ses vhicules ainsi que leur tat de fonctionnement et de
Introduction la Gomatique

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chargement. Les camions quips de GPS et connects une
centrale sont aussi un gage de scurit en cas dincident ou de vol.
Dveloppement territorial : ltablissement dun plan directeur
pour une rgion est un exercice complexe dans lequel la traduction
dintentions doit tre coordonne entre les diffrents secteurs et doit
pouvoir se justifier. Les outils de simulation, bass sur des donnes
spatiales et statistiques, permettent dtablir une prvision de
dveloppement pour une rgion en combinant des donnes
dmographiques, conomiques et politiques.

Figure 1-12 : Proposition damnagement du centre ville de Lausanne

(Source : www.lausanne-morges.ch)

Gomarketing : cette technique est utilise dans un contexte

commercial. Elle permet de cibler et de localiser le meilleur
emplacement possible pour ltablissement dun nouveau centre
commercial ou point de vente. Les bassins demplois, les axes de
communications, la prsence de terrains disponibles et
constructibles, les zones de protection de lenvironnement,
lemplacement de la concurrence ou des utilisateurs potentiels, etc.,
sont autant de critres prendre en compte dans une phase
prliminaire de projet de dveloppement.
Construction : les levers topographiques et les mesures
dimplantation sont les oprations ncessaires pour la plupart des
travaux de construction. Lorsquil sagit dtablir un plan pour un
projet routier ou lorsquil faut situer prcisment lemprise dun
ouvrage, les mthodes topomtriques permettent de mesurer ou de
restituer avec exactitude des lments gomtriques.

Figure 1-13 : Gomtre sur un chantier de construction dun pont

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Introduction la Gomatique

Elments de gomatique
Ces quelques exemples montrent que linformation spatiale est prsente
dans de nombreux domaines dactivits, du secteur public ou priv, petite
ou grande chelle. Ils font tous intervenir les outils et techniques de la
gomatique. Toutefois, il faut tre attentif la qualit des godonnes et aux
mthodes employes. Compte tenu de lusage rpandu du GPS, des cartes
et des globes virtuels, beaucoup de gens pensent que cest suffisant pour de
nombreuses oprations et ne comprennent pas toujours la diffrence avec
les mthodes et donnes employes dans un but professionnel o il faut
respecter des contraintes lgales et des normes.

1.2. Les grands axes de la gomatique

1.2.1. Acquisition des donnes
Lacquisition dinformations est la base essentielle qui apporte du contenu
la gomatique. Lacquisition comprend lensemble des mthodes et
techniques de saisie et de lever de donnes relatives lenvironnement
naturel et construit. De nombreuses techniques et capteurs permettent
dacqurir des informations thmatiques et gomtriques sur le territoire.
Voici le panel des solutions, existantes ce jour, permettant de constituer
un rfrentiel reprsentant au mieux la ralit du terrain observ.
La godsie
Toute mthode dacquisition sappuie sur un systme de rfrence associ
un systme de coordonnes. Lorsque lon considre la Terre comme objet
de rfrence, la dfinition dun systme de coordonnes rattach au globe
nest pas triviale, cest un des buts de la godsie. Cette science consiste
tudier la gomtrie de la Terre avec sa forme et sa dimension dans une
ralit physique (champ de pesanteur) et avec sa propre dynamique
(tectonique des plaques).
La tldtection
La tldtection consiste saisir et dcrire des objets ou une portion de
territoire distance au moyen de capteurs dimages. Chaque lment la
surface de la Terre rflchit, absorbe et transmet une radiation diffrente
selon sa structure ainsi que ses qualits chimiques et chromatiques. La
radiation arrivant jusqu un capteur depuis un objet situ la surface de la
Terre est appele radiance lectromagntique. En tldtection passive, le
soleil est la source dnergie principale. De faon active, le capteur est muni
dmetteurs et de rcepteurs dnergie lectromagntique (cest par exemple
le cas pour les capteurs radars).

Figure 1-14 : Images satellites

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Un des produits de la tldtection est l'image satellite. Il sagit dune
composition panchromatique ou colore tablie partir des donnes
numriques enregistres par des capteurs embarqus sur des satellites
comme Spot, Landsat ou Ikonos. Elles sont dates et traites pour tenir
compte des dclivits du terrain, de la rotondit de la Terre et
ventuellement des perturbations atmosphriques.
L'image satellite prsente de nombreuses qualits dun point de vue
gographique :
Multi-temporelles, elles assurent une vision long terme de la
surface terrestre et servent souvent de base aux modlisations du
territoire.
Multi-scalaires, elles permettent une vision plus ou moins fine
du territoire selon les besoins et les objectifs du projet.
Multi-spectrales, elles surpassent lil humain (utilisation de
linfrarouge du spectre lectromagntique) en nous offrant la
possibilit de mieux comprendre et anticiper les phnomnes
environnementaux ou humains.
La photogrammtrie
La photogrammtrie est une technique permettant d'tudier et de dfinir
avec prcision les formes, la nature, les dimensions et la position dans
l'espace d'un objet, partir d'un couple stroscopique de photographies de
celui-ci.
En photogrammtrie, on distingue deux catgories de prises de vues :
ariennes (vues verticales de la surface du sol) et terrestres (vues depuis le
sol et perpendiculaires lobjet dintrt).
La photogrammtrie comprend un
ensemble doprations comme la prise
de vues faite avec des appareils
photographiques calibrs et la restitution
de couples dimages avec des mthodes
de digitalisation en 3D bases sur le
principe de vision stroscopique. Parmi
les produits de la photogrammtrie, on
peut citer les modles du paysage ou du
bti en 3D, les modles numriques
daltitude et les orthophotos (images Figure 1-15 : Photo arienne ortho rectifie
redresses
selon
une
projection
orthogonale).
Le laser scanner
Le laser scanner est une technique qui permet lacquisition rapide et prcise
de surfaces en tant quensembles de points caractrisant ces dernires et
appels nuages de points. Ces oprations sont ralises partir de platesformes ariennes ou terrestres. Le laser peut tre utilis depuis un point fixe
ou alors en mouvement selon le projet et la nature du terrain modliser.
Les nuages de points sont traits et filtrs de manire fournir des
modlisations gomtriques des principaux objets scanns ou des modles
de surface de la vgtation et du terrain.
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Introduction la Gomatique

Elments de gomatique

Figure 1-16 : Modle Numrique de Terrain et systme de laser scanner aroport

La topomtrie
La topomtrie comprend lensemble des oprations de terrain et de bureau
permettant dune part la saisie dobjets naturels ou construits et dautre part
les travaux dimplantation qui consistent placer dans le terrain des repres
selon un projet (ex. emprise dune construction). Les mthodes
topomtriques sont celles couramment utilises par les gomtres avec des
instruments comme les thodolites, les stations totales et les niveaux.

Figure 1-17 : Opration de topomtrie avec une station totale

1.2.2. Traitement informatique des godonnes

Le traitement des godonnes consiste laborer des produits numriques
partir de donnes brutes provenant des oprations dacquisition. Il sagit en
outre dorganiser linformation de manire ladapter aux besoins de
lutilisateur. A titre dexemple, on peut citer le filtrage de donnes laser pour
ltablissement dun modle numrique de terrain utile la conception de
routes. Comme autre traitement, on peut aussi classer linformation par
niveaux (couverture du sol, hydrographie, bti,) pour les besoins dun
systme dinformation.
Introduction la Gomatique

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Elments de gomatique
Les systmes dinformation gographique
Le traitement des godonnes est souvent effectu avec des logiciels
spcialiss appels Systmes d'Information Gographique (SIG), en anglais
GIS. Un SIG est un outil informatique permettant dorganiser et de
prsenter des donnes gographiques (cartes, rseaux divers, photographies
ariennes etc.) travers plusieurs niveaux dinformation. Associs les uns
aux autres, ces niveaux reprsentent au mieux la ralit du terrain ou
dobjets spcifiques (routes, btiments, etc.), en fonction des besoins des
utilisateurs.
Les bases de donnes rfrence spatiale
La plupart des SIG sont associs une base de donnes qui permet une
organisation structure et un stockage de linformation. Ceci permet de
grer de manire intelligente les relations entre la gomtrie des objets et
leurs attributs en assurant ainsi une cohrence lors des traitements et
oprations de mise jour. On parle ainsi de base de donnes rfrence
spatiale lorsque la gomtrie des objets et leurs coordonnes font partie
intgrante de la base de donnes.

Figure 1-18 : Superposition des zones de bruit et des principales voies de transports Genve
(source : 2013 SITG - http:// www.ge.ch/geoportail/pro)

1.2.3. Diffusion et reprsentation de l'information

La diffusion des godonnes consiste fournir aux utilisateurs des moyens
daccs linformation et/ou des supports de reprsentation. Llment de
base et historique de la diffusion de linformation est le plan ou la carte.
Cest une manire synthtique, simple et comprhensible de fournir un
contenu caractre gographique sur une portion de territoire naturel ou
construit. Avec lavnement de linformatique et le dveloppement des SIG,
les supports de diffusion sont aujourdhui largement numriques que se soit
des donnes vectorielles (plans et cartes) ou des donnes images
(orthophotos, images satellites).
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Introduction la Gomatique

Elments de gomatique
Laccs ce type dinformation est galement possible grce aux
technologies de lInternet qui permettent la consultation de bases de
donnes publiques appeles goserveurs contenant une grande quantit de
cartes, images et autres donnes rfrence spatiale. Un simple navigateur
Internet suffit pour accder ces serveurs et pour consulter graphiquement
des godonnes.

Figure 1-19 : Accs la base de donnes cadastrale via le guichet cartographique du canton de Genve
(source : 2013 SITG - http:// www.ge.ch/geoportail/pro)

Un serveur cartographique peut tre assimil un guichet automatique

auquel lutilisateur fait appel pour afficher des cartes sur son ordinateur. Les
interactions entre lutilisateur et le serveur seffectuent grce une interface
graphique et des requtes de lutilisateur traduites dans un langage
informatique. Les utilisateurs nont donc pas connatre les langages
informatiques propres aux SIG. Un exemple de rsultat est lAtlas
statistique du Canton de Vaud (www.cartostat.vd.ch) o de multiples
informations peuvent tre combines et reprsentes sous forme de cartes.
On parle de goservice pour les applications aptes tre mise en rseau et
simplifiant lutilisation de godonnes par des prestations de services
informatiss.
La plupart des guichets cartographiques des administrations proposent des
goservices pour la consultation de contenus thmatiques sur
lenvironnement, les infrastructures, le cadastre et bien dautres domaines.
Ces guichets offrent une reprsentation sous forme de cartes 2D
thmatiques.
Aujourdhui, le dveloppement des globes virtuels va un pas plus loin en
proposant une visualisation en 3D avec une reprsentation du paysage base
sur un modle numrique daltitudes, pouvant inclure des lments
construits en 3D.
Introduction la Gomatique

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Elments de gomatique
Note :

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Introduction la Gomatique

Elments de gomatique

2. Rfrences
On donne ici quelques rfrences bibliographiques utiles et
complmentaires au contenu de ce polycopi. Cette liste nest de loin pas
exhaustive.

Gomascara M., (2009), Basics of geomatics, Ed. Dordech Springer

Burrough P., McDonnell R., (2006), Principles of Geographical Information
Systems, Ed. Oxford University Press
Devillers R., (2005), Qualit de linformation gographique, Ed. Herms
Science Publication

Rfrences

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Elments de gomatique

3. Table des figures

Avertissement
La plupart des figures de ce polycopi ont t cres lEPFL. Toutefois, les auteurs ont
utilis un certain nombre de ressources dont les rfrences sont cites. Si lune ou lautre de
ces ressources ne sont pas rfrences correctement ou font lobjet dun droit dusage
particulier, nous vous prions de bien vouloir le signaler lauteur.
Figure 1-1 : Les diffrents segments de la gomatique ..................................... 4
Figure 1-2 : Carte babylonienne du monde (Source : British
Museum), 1re Mappemonde et Portulan de la cte Atlantique ....................... 6
Figure 1-3 : Mappemonde de 1559 ...................................................................... 7
Figure 1-4 : Ingnieur-gographe sous l'Empire................................................ 7
Figure 1-5 : Vue arienne d'un fort durant la premire guerre
mondiale. ................................................................................................................. 8
Figure 1-6 : Spoutnik-1 et Vue de la Terre depuis lespace .............................. 8
Figure 1-7 : Scne Landsat des Alpes Suisses (source : http :
//www.npoc.ch)..................................................................................................... 8
Figure 1-8 : Satellite appartenant la constellation du GPS ............................ 9
Figure 1-9 : Vue 3D des Alpes via Google Earth .............................................. 9
Figure 1-10 : Dplacement des plaques tectoniques sur la cte
Ouest de lAmrique du Sud (source : http :
//earthquake.usgs.gov/) ..................................................................................... 11
Figure 1-11 : Vue satellitaire dune zone de cultures en Espagne
(Aragon) (source : http ://www.esa.int/) ......................................................... 11
Figure 1-12 : Proposition damnagement du centre ville de
Lausanne (Source : www.lausanne-morges.ch) ................................................ 12
Figure 1-13 : Gomtre sur un chantier de construction dun pont ............. 12
Figure 1-14 : Images satellites ............................................................................. 13
Figure 1-15 : Photo arienne ortho rectifie .................................................... 14
Figure 1-16 : Modle Numrique de Terrain et systme de laser
scanner aroport ................................................................................................. 15
Figure 1-17 : Opration de topomtrie avec une station totale ..................................... 15
Figure 1-18 : Superposition des zones de bruit et des principales
voies de transports Genve (source : 2013 SITG - http://
www.ge.ch/geoportail/pro) ................................................................................ 16
Figure 1-19 : Accs la base de donnes cadastrale via le guichet
cartographique du canton de Genve (source : 2013 SITG http:// www.ge.ch/geoportail/pro) .................................................................. 17

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Table des figures