SIG

Histoire des SIG

Les SIG constituent la dernière étape de l'histoire de la cartographie et du besoin qu'ont les humains de comprendre les lieux. Avant la technologie moderne, l'élaboration de cartes nécessitait des compétences artistiques et des connaissances en matière d'arpentage. Avant les caméras et les satellites, les cartes étaient réalisées à partir de l'imagination, de l'observation et de la mémoire.

L'introduction des données numériques et de la technologie a permis une plus grande précision. La télédétection, la photographie aérienne et la technologie des satellites ont fourni les premières images et données géoréférencées. C'est ainsi qu'est né le besoin de SIG. Chaque nouvelle avancée a permis à un plus grand nombre de personnes de réaliser des cartes. Ceci est important car les cartes sont une forme de communication de l'information.

La technologie des SIG a commencé à se développer dans les années 1960, lorsque Roger Tomlinson a participé à la mise au point du Système d'information géographique du Canada, l'un des premiers logiciels et matériels permettant de numériser des images^.1 Ce système a été perfectionné par le Laboratoire d'infographie et d'analyse spatiale de Howard Fisher à Harvard. De nombreux logiciels et fonctions utilisés aujourd'hui ont été conçus par les scientifiques de ces équipes.

Le potentiel d'analyse des données de recensement, de ressources et d'occupation des sols augmentant, les gouvernements ont commencé à financer et à développer les SIG tout au long des années 1980. Environmental Systems Research Institute, Inc. (Esri) a été fondé en 1969 pour commercialiser la technologie SIG, avec des versions majeures de l'application dans les années 1980.

SIG et cartographie

Il existe plusieurs composantes importantes du SIG qui sont cruciales pour la construction d'une carte et la compréhension des données. Les composantes essentielles de la réalisation de cartes sont la collecte, l'analyse et la visualisation des données. Il ne s'agit pas seulement d'observer les données, mais aussi de les interpréter !

Collecte des données

La collecte de données peut prendre de nombreuses formes. Si tu as de la chance, il existe peut-être déjà un ensemble de données géoréférencées que tu pourras utiliser pour ton analyse. Sinon, tu devras capturer tes données à l'aide de la télédétection et du GPS ou de transferts numériques.

Les techniques de télédétection permettent d'obtenir des mesures directes de la surface de la Terre grâce à la détection de rayonnements électromagnétiques. Cela peut prendre la forme de capteurs attachés à une caméra, volant au-dessus de la surface de la Terre (avion) ou dans l'espace (satellite). La technologie du système de positionnement global (GPS), dont les coordonnées sont saisies au sol, est un autre moyen de capturer des données.

Si ces technologies ne sont pas facilement disponibles, un autre procédé consiste à numériser des copies papier de cartes ou de données. Cette méthode prend du temps, car elle nécessite beaucoup d'édition et de traitement. En effet, les cartes ou les données peuvent avoir été collectées avant qu'une meilleure technologie ne soit disponible ou le SIG ne traduit pas correctement les scans. Quelle que soit la façon dont les données ont été obtenues, il est important de disposer de beaucoup de temps pour éditer et traiter les données primaires avant de les analyser.

Types de données : Vecteur et trame

Les cartes sont constituées de couches qui comprennent des données vectorielles ou matricielles. Les données vectorielles sont des fichiers de forme, comprenant des lignes, des points et des polygones (zones). Les couches vectorielles peuvent inclure des éléments tels que des routes, des rivières, des arbres, des bâtiments et des parcelles de terrain.

La principale différence est que les données vectorielles sont des objets ou des formes de relief avec des limites définissables, alors que les données matricielles sont une couche de données de grille dans laquelle chaque pixel représente un nombre. Ce nombre peut représenter n'importe quoi, de l'altitude à la température en passant par le type de sol.

Fig. 3 - Couches et vecteurs dans les SIG

Analyse spatiale

Après avoir collecté et nettoyé nos données, nous pouvons maintenant effectuer différentes fonctions d'analyse spatiale. Dans les SIG, ces fonctions sont considérées comme des opérations ou des outils. Grâce à ces outils, tu peux extraire des données, superposer des caractéristiques, calculer la proximité entre les caractéristiques et effectuer des analyses^{statistiques3}.

En fonction de la question de recherche, différentes opérations peuvent être nécessaires. Par exemple, si une analyse d'adéquation des terres (LSA) doit être effectuée, la plupart des opérations de l'analyse matricielle peuvent être utilisées. Cela peut faciliter le calcul des données topographiques.

Visualisation : Carte finale

L'étape suivante d'une analyse SIG consiste à produire des cartes. Le SIG offre de nombreuses possibilités d'embellir les cartes en changeant les couleurs, les symboles ou en ajoutant du texte. C'est également à ce stade que certaines données peuvent être mises en évidence par rapport à d'autres. Cela fait partie du processus de communication dans l'élaboration des cartes. Que veux-tu que les gens sachent à propos d'un lieu ?

Fig. 4 - Capture d'écran QGIS du revenu médian de Houston, TX, en 2010. Il y a plusieurs façons d'interpréter cette carte

Application des SIG

L'application de la technologie SIG couvre de nombreux domaines différents. En général, ces domaines relèvent de la recherche scientifique, de la gestion des ressources ou de la planification. Si tu as besoin de comprendre la surface de la Terre, le SIG peut t'aider !

Les scientifiques qui ont besoin des SIG pour leurs recherches travaillent souvent dans les domaines de la géographie, de la géologie et de l'ingénierie. Les scientifiques et les gestionnaires de ressources doivent généralement mener des études sur les risques naturels, le changement climatique ou les changements majeurs dans l'utilisation et la couverture des terres.

La planification englobe la planification urbaine, la planification des transports et la planification de l'immobilier/du marché. Pour la planification urbaine et des transports, il est important de savoir où une ville doit concentrer ses ressources pour construire des infrastructures et des liaisons de transport. L'analyse des changements et de la croissance de la population est un excellent moyen pour une ville et ses organisations de savoir où les gens se déplacent. L'immobilier et la planification du marché utilisent le même type de données et de processus pour analyser où se situent la rentabilité et les coûts les plus élevés dans une ville.

Exemples de SIG

Il existe quelques exemples notables de SIG appliqués à la prise de décision. Surtout lorsqu'il s'agit de métiers de la planification, les résultats peuvent être à l'origine de grands projets.

Planification communautaire : SIG participatif (SIGP)

Le SIG participatif implique le public dans l'utilisation du SIG pour étudier, comprendre, planifier et créer des cartes avec les communautés^.3 Cela en fait un outil plus puissant pour collaborer avec les résidents dans le changement de leur quartier.

Les gouvernements sont plus nombreux que jamais à investir dans la technologie de cartographie en ligne et à publier les données de la ville. Cela a considérablement élargi l'accès des citoyens aux cartes d'urbanisme et aux données qui les soutiennent par le biais de plateformes de données ouvertes. Certaines villes utilisent également ces outils pour comprendre les besoins et les préoccupations des habitants.

Changements dans l'utilisation et la couverture des sols

Les scientifiques, les gestionnaires de ressources et les planificateurs s'intéressent aux changements de la surface de la Terre. Cela comprend les changements dans les sols, la couverture forestière et les zones urbaines. Par exemple, la télédétection et la technologie SIG fournissent des preuves de ces transformations en rapport avec le changement climatique.

Des recherches menées dans le district de Jhelum, au Pendjab, au Pakistan, ont révélé que la disponibilité de l'eau diminuait alors que la construction de logements et de routes augmentait^.4 Cela affecte grandement les agriculteurs locaux, qui dépendent de la stabilité des températures et de l'eau. Ces résultats ont été obtenus grâce à des images de télédétection qui ont ensuite été traitées dans un SIG. Grâce à ces données, les planificateurs locaux peuvent justifier les changements apportés aux stratégies d'utilisation des terres afin de s'assurer que les moyens de subsistance des agriculteurs ne sont pas perturbés.

SIG et éthique

Quelle est la pertinence de la technologie SIG pour la société ? Doit-elle être un outil quantitatif "neutre" permettant de produire des cartes et rien d'autre ? De nombreux spécialistes des sciences sociales affirment que les SIG présentent des risques mais aussi des opportunités.

La surveillance

Historiquement, la cartographie a été utilisée à des fins militaires, commerciales et coloniales, et cela n'a pas changé avec les SIG. Les critiques soutiennent que l'outil devrait être restreint et limité, tandis que d'autres pensent qu'une meilleure formation à l'outil peut permettre une analyse plus éthique.

Le SIG est un outil puissant pour les gouvernements et les entreprises. Il leur permet de visualiser les lieux où vivent différentes personnes et les endroits qu'elles fréquentent fréquemment. La géolocalisation des résidents et leurs informations démographiques doivent être mieux protégées pour s'assurer qu'elles ne sont pas utilisées de manière à nuire ou à cibler certains groupes.

Cartographie politique

L'utilisation croissante des SIG dans le redécoupage des circonscriptions électorales a donné lieu à des cas controversés de "gerrymandering". Alors que le redécoupage est censé tenir compte des changements démographiques à l'intérieur des limites électorales pour assurer la représentation des résidents, le remaniement consiste à manipuler ces limites pour obtenir un pouvoir politique.

Le redécoupage des circonscriptions électorales peut être effectué à l'aide de données plus sophistiquées et d'une technologie plus rapide. Cela signifie qu'une plus grande précision basée sur la race ou les affiliations politiques peut être obtenue à l'échelle des quartiers et des rues. Si les SIG ont été utilisés pour contribuer au problème, ils peuvent aussi faire partie de la solution. En utilisant des calculs spatiaux transparents, les dirigeants politiques et les superviseurs tiers peuvent créer des frontières du Congrès fondées sur l'éthique.

Fig. 5 - District 4 du Congrès dans l'Illinois, un exemple de l'une des circonscriptions électorales les plus découpées des États-Unis.

Les SIG font partie d'une méthodologie permettant de comprendre les données spatiales. Ce qui est essentiel, c'est l'objectif qui sous-tend l'analyse. Quel est l'objectif de l'obtention et de la visualisation de certains points de données ? Et en outre, comment cela peut-il aider à servir les objectifs de la société ?