🌐 Système d’Information Géographique (SIG)

Système d’Information Géographique : définition

L’information géographique désigne toute information relative à un objet, un lieu ou un phénomène que l’on peut localiser sur la Terre. Une route, une parcelle cadastrale, un cours d’eau, une station météorologique, une photographie aérienne ou encore une mesure de pollution peuvent ainsi devenir des données géographiques dès lors qu’elles sont associées à une position.

Dans un SIG, une donnée géographique comporte généralement plusieurs composantes complémentaires :

1. une géométrie : point, ligne, polygone, cellule raster, volume ou géométrie 3D ;
2. des attributs : nom, catégorie, population, altitude, date d’observation, état d’un équipement, etc. ;
3. un système de référence de coordonnées (SCR), qui indique comment les coordonnées se rattachent à la Terre ;
4. éventuellement une dimension temporelle, indispensable pour analyser des évolutions ;
5. des métadonnées, qui décrivent notamment l’origine, la date, la précision, les conditions d’utilisation et les limites de la donnée.

Dans le vocabulaire SIG, une entité géographique est un objet individualisé que l’on peut localiser et décrire : une commune, une route, un arbre ou un bâtiment, par exemple. Les entités d’un même type sont généralement regroupées dans une couche (ou couche géographique), comparable à un ensemble thématique superposable aux autres couches.

Une carte n’est donc qu’une représentation possible de l’information géographique. Le SIG va plus loin : il permet de stocker, mettre à jour, interroger, croiser, analyser et diffuser des données localisées.

Du dessin numérique au SIG

Avant la généralisation des SIG, plusieurs familles d’outils informatiques permettaient déjà de produire des plans ou des cartes :

• DAO / CAO (dessin ou conception assistés par ordinateur), avec par exemple AutoCAD ou MicroStation : ces outils sont très performants pour le dessin technique, l’ingénierie et les plans précis, mais leur logique première n’est pas l’analyse géographique ;
• logiciels de cartographie thématique : ils transforment des données statistiques en cartes, mais disposent généralement de fonctions de gestion et d’analyse spatiale plus limitées qu’un SIG complet ;
• PAO et logiciels d’illustration, comme Illustrator ou InDesign : ils sont adaptés à la mise en page et à la finition graphique d’une carte, mais ne remplacent pas une base de données géographiques.

Leurs points forts

• production de dessins, plans et documents graphiques de grande qualité ;
• organisation visuelle par calques ;
• mise en page, annotation et préparation à l’impression.

Leurs limites par rapport à un SIG

• les objets dessinés ne sont pas toujours liés à une base de données attributaires structurée ;
• les requêtes spatiales et les géotraitements sont limités ou absents ;
• la gestion de grands volumes de données géoréférencées, de plusieurs sources et de mises à jour fréquentes est moins adaptée.

Le logiciel SIG

Les premiers SIG opérationnels apparaissent dans les années 1960, notamment avec le Canada Geographic Information System. Depuis, le terme Système d’Information Géographique désigne non seulement un logiciel, mais un ensemble associant données, outils informatiques, méthodes, utilisateurs et procédures.

Un SIG permet notamment de :

• acquérir et géoréférencer des données provenant de cartes, de relevés GNSS (systèmes de positionnement par satellites, dont le GPS), de capteurs, de photographies aériennes, de satellites, de bases de données ou d’API (interfaces permettant à des logiciels d’échanger automatiquement des données) ;
• stocker et mettre à jour des données vectorielles, raster, 3D et temporelles ;
• interroger les données par leurs attributs ou leur position ;
• effectuer des analyses : proximité, superposition, réseau, relief, interpolation, statistiques spatiales, télédétection, etc. ;
• produire des cartes, tableaux, indicateurs, services web et applications interactives.

Parmi les outils courants figurent aujourd’hui QGIS et GRASS GIS dans le monde libre, ArcGIS Pro et MapInfo Pro dans le monde propriétaire, ainsi que des briques serveur et bases de données comme PostGIS, GeoServer ou MapServer. Un projet SIG moderne peut donc fonctionner sur un poste de travail, un serveur, dans un navigateur web ou au sein d’une infrastructure cloud.

Le projet SIG

Un projet SIG répond à une problématique impliquant la localisation : aménagement du territoire, risques naturels, biodiversité, réseaux, mobilité, agriculture, santé publique, énergie, urbanisme, sécurité civile, climat, patrimoine, logistique, etc. Il constitue un outil d’analyse et d’aide à la décision, mais la qualité des conclusions dépend directement de la qualité des données et des méthodes employées.

La conception d’un projet SIG commence par la définition du besoin, du territoire d’étude, des objets à représenter, de l’échelle ou de la résolution nécessaires et des traitements envisagés.
Ces deux notions ne sont pas synonymes : l’échelle exprime le rapport entre la représentation et le terrain, tandis que la résolution décrit notamment le niveau de détail mesurable ou la taille du pixel pour un raster. Il faut ensuite inventorier les données disponibles, vérifier leurs licences, leurs dates, leur précision, leurs systèmes de coordonnées et leur compatibilité.

Pour structurer la base, on peut s’appuyer sur les principes classiques de modélisation des bases de données : dictionnaire de données, modèle conceptuel des données (MCD), modèle logique (MLD), puis modèle physique (MPD). La méthode MERISE reste utilisable, mais elle n’est pas la seule : les modèles relationnels, UML, les schémas applicatifs et les standards métiers sont également courants.

Une attention particulière doit être portée à la traçabilité : source des données, date de mise à jour, traitements appliqués, paramètres utilisés et responsabilités de maintenance. Cette documentation permet de reproduire une analyse et d’en évaluer les limites.

Représentation, acquisition des données spatiales

Le géoréférencement

Le géoréférencement consiste à rattacher une donnée à un système de coordonnées connu afin de la positionner correctement sur la Terre. Il est notamment nécessaire pour une carte papier scannée, une ancienne photographie aérienne ou toute image dépourvue de référence spatiale.

On utilise alors des points de contrôle dont les coordonnées sont connues, puis une transformation mathématique permet de recaler l’image. La qualité du résultat dépend du nombre de points, de leur répartition, de la précision de leurs coordonnées et du modèle de transformation choisi. L’erreur résiduelle doit être contrôlée : un géoréférencement visuellement satisfaisant peut rester insuffisant pour des mesures précises.

Les logiciels SIG modernes savent également reprojeter à la volée des couches stockées dans différents systèmes de coordonnées. Cela facilite leur affichage commun, mais les analyses de distance, de surface ou de voisinage doivent être réalisées dans un SCR approprié au territoire et au type de mesure.

Les systèmes de référence et les projections

La Terre n’est pas une sphère parfaite. Sa forme physique est approchée par le géoïde, tandis que les calculs géodésiques utilisent un ellipsoïde de référence. Un système géodésique définit la manière dont cet ellipsoïde est positionné et orienté par rapport à la Terre.

Un système de référence de coordonnées (SCR) associe ce référentiel à un mode d’expression des coordonnées. On distingue notamment :

• les coordonnées géographiques, exprimées en longitude et latitude ;
• les coordonnées projetées, exprimées sur un plan, généralement en mètres ;
• les coordonnées verticales ou tridimensionnelles lorsque l’altitude ou la hauteur intervient.

Toute projection cartographique déforme une partie de la réalité. Une projection conforme conserve localement les angles, une projection équivalente conserve les surfaces, tandis qu’une projection dite de compromis répartit différents types de déformations. Il n’existe donc pas de projection universellement « meilleure » : le choix dépend de l’usage, de l’étendue géographique et du type de mesure.

• En France métropolitaine, le système géodésique de référence moderne est le RGF93, associé notamment à la projection Lambert-93 (EPSG:2154) et aux projections coniques conformes en 9 zones. Le méridien de référence est Greenwich.
• Le système WGS 84 (EPSG:4326) est très courant pour le GNSS et les échanges mondiaux.
• Le Web Mercator (EPSG:3857) est largement utilisé pour les fonds de cartes web, mais il n’est pas adapté aux calculs précis de surface ou de distance.

Une fois le territoire et les références spatiales définis, les informations sont organisées en couches thématiques superposables : routes, bâtiments, relief, occupation du sol, hydrographie, etc. Deux grands modèles de représentation dominent : le vecteur et le raster.

Le mode vecteur

Le modèle vectoriel représente les objets par des coordonnées et des géométries :

• points : arbres remarquables, bornes, stations, adresses, forages ;
• lignes : routes, chemins, cours d’eau, réseaux ;
• polygones : parcelles, bâtiments, communes, zones naturelles.

Selon l’échelle de travail, un même objet peut changer de représentation : une ville peut être un point à l’échelle nationale et un ensemble de polygones à grande échelle ; un cours d’eau peut être représenté par un axe ou par sa surface en eau.

Les données vectorielles peuvent être acquises de nombreuses façons :

1. numérisation à l’écran à partir d’une orthophotographie, d’un plan ou d’une image géoréférencée ;
2. levés de terrain au GNSS ou par station totale ;
3. collecte mobile avec smartphone ou tablette ;
4. géocodage d’adresses ;
5. import de fichiers, de bases de données ou de services web ;
6. extraction ou production automatique à partir d’images, de LiDAR ou d’algorithmes de classification.

Les géométries peuvent être simples ou multiples : multipoints, multilignes, multipolygones. Elles peuvent aussi porter une altitude (Z) et parfois une mesure supplémentaire (M), utile pour certains réseaux ou données linéaires référencées.

Avantages du vecteur

• représentation précise des objets et de leurs limites ;
• association directe entre chaque entité et ses attributs ;
• adaptation aux requêtes, aux réseaux, au cadastre et aux analyses d’objets individualisés ;
• cartographie de haute qualité à différentes échelles ;
• stockage efficace pour de nombreux jeux de données discrets.

Le mode raster

Le modèle raster divise l’espace en une grille régulière de cellules, généralement carrées. Chaque cellule, souvent appelée pixel lorsqu’il s’agit d’une image, contient une valeur : couleur, altitude, température, occupation du sol, indice de végétation, classe thématique, etc.

La résolution spatiale correspond à la taille d’une cellule sur le terrain. Elle doit être distinguée :

• de la résolution spectrale, c’est-à-dire le nombre et la largeur des bandes mesurées ;
• de la résolution radiométrique, liée au nombre de niveaux numériques disponibles ;
• de la résolution temporelle, qui correspond à la fréquence d’acquisition ou de revisite.

Quelques ordres de grandeur actuels : les images du satellite Sentinel-2 comportent des bandes à 10, 20 et 60 m de résolution spatiale ; les images Landsat 8 et 9 sont principalement à 30 m, avec une bande panchromatique à 15 m. Les orthophotographies aériennes et certains produits locaux peuvent atteindre une résolution de quelques dizaines de centimètres ou mieux.

Un raster peut contenir un seul canal ou plusieurs bandes. Un canal sur 8 bits peut coder 256 valeurs ; 16 bits permettent 65 536 valeurs. Les rasters scientifiques utilisent aussi fréquemment des entiers signés ou des nombres flottants sur 32 bits ou davantage. Une image RVB « 24 bits » correspond classiquement à trois canaux de 8 bits, et non à un seul canal de 24 bits.

La taille d’un fichier raster dépend du nombre de lignes et de colonnes, du nombre de bandes, du type numérique et de la compression. Les formats modernes peuvent être tuilés et compressés ; le Cloud Optimized GeoTIFF (COG) permet par exemple d’accéder efficacement à certaines parties d’un raster stocké à distance.

MNT, MNS et données LiDAR

Les données d’altitude sont souvent représentées sous forme raster :

• MNT (modèle numérique de terrain) : altitude du sol, après retrait autant que possible des bâtiments et de la végétation ;
• MNS (modèle numérique de surface) : altitude de la surface visible, incluant bâtiments et végétation ;
• MNH (modèle numérique de hauteur) : hauteur des objets au-dessus du terrain, souvent obtenue par différence entre MNS et MNT.

Le LiDAR (Light Detection and Ranging) mesure des distances à l’aide d’impulsions laser et produit d’abord un nuage de points, c’est-à-dire un très grand ensemble de points 3D possédant des coordonnées X, Y et Z. Après classification, ces points peuvent servir à construire des MNT, MNS, MNH, modèles de bâtiments ou analyses de végétation.

Avantages du raster

• structure simple et efficace pour les phénomènes continus ;
• adapté à l’imagerie, à la télédétection, au relief et aux modèles environnementaux ;
• calculs cellule par cellule faciles à combiner par algèbre raster ;
• bon support pour les classifications, indices spectraux et analyses statistiques spatiales.

Inconvénients du raster

• volume de données potentiellement très important lorsque la résolution est fine ;
• précision géométrique limitée par la taille des cellules ;
• effet de pixellisation visible à forte échelle ;
• individualisation des objets moins naturelle que dans le modèle vectoriel.

Il est possible de convertir un vecteur en raster : c’est la rasterisation. L’opération inverse, appelée vectorisation, peut être manuelle ou automatique, mais elle nécessite souvent un contrôle et une correction des géométries produites.

La structuration des données spatiales : la topologie

La topologie : définition

La topologie décrit les relations spatiales entre les objets indépendamment de leur forme exacte. Elle permet notamment d’exprimer des relations d’adjacence, de connexion, de contenance ou de non-chevauchement.

Dans une ligne, les points intermédiaires sont des sommets ; les intersections ou extrémités d’un réseau peuvent être traitées comme des noeuds. Selon le modèle de données, les relations topologiques peuvent être stockées explicitement ou contrôlées par des règles lors de l’édition et de la validation.

Exemples de règles : deux parcelles cadastrales voisines ne doivent pas se chevaucher ; une conduite doit se raccorder à un noeud du réseau ; un bâtiment doit rester à l’intérieur de la zone autorisée ; un tronçon routier ne doit pas présenter d’interruption involontaire.

On parle parfois de structure « spaghetti » lorsque les géométries sont stockées indépendamment sans relations topologiques explicites. Cela n’implique pas qu’elles soient inutilisables : de nombreux formats modernes fonctionnent ainsi, tandis que la cohérence est assurée par des contrôles de validité, des règles métier et des outils d’accrochage (snapping), qui attirent le curseur vers un sommet, un segment ou un noeud proche afin d’éviter de petites discontinuités lors de la saisie.

Avantages / inconvénients de la topologie

Avantages

• détection des trous, chevauchements, doublons et arcs pendants indésirables ;
• garantie de continuité dans les réseaux routiers, hydrauliques ou techniques ;
• amélioration de la fiabilité des calculs de surface, de voisinage et de superposition ;
• possibilité de contrôler automatiquement des règles métier avant validation ;
• base solide pour les analyses de réseau, les itinéraires et certaines opérations cadastrales.

Contraintes

• définir et maintenir des règles demande du temps et une bonne connaissance du métier ;
• une correction automatique mal paramétrée peut déplacer ou modifier à tort des objets ;
• toutes les couches n’ont pas besoin du même niveau de contrainte topologique.

La constitution d’une base de données géographiques

Représentation, acquisition et structuration des données attributaires

Les données attributaires décrivent les objets géographiques. Elles peuvent être qualitatives (nom, type, statut) ou quantitatives (population, débit, hauteur, surface, date, mesure). Dans une couche vectorielle, chaque entité est généralement reliée à un enregistrement d’une table :

• chaque ligne représente une entité ou un enregistrement ;
• chaque colonne représente un champ : texte, entier, nombre décimal, date, booléen, identifiant, etc.

Une table peut également exister sans géométrie. Elle peut ensuite être reliée à une couche par une jointure, une relation ou une clé étrangère.

La conception de la base de données

Une base bien conçue évite les doublons, les incohérences et les ambiguïtés. On peut distinguer trois niveaux :

1. le modèle conceptuel des données (MCD), qui décrit les objets du domaine et leurs relations ;
2. le modèle logique des données (MLD), qui traduit ces relations dans une organisation de tables, clés et cardinalités ;
3. le modèle physique des données (MPD), qui correspond à l’implémentation concrète dans un format ou un SGBD.

Chaque entité devrait disposer d’un identifiant unique et stable. Les valeurs répétitives gagnent à être encadrées par des listes de valeurs, domaines ou tables de référence afin d’éviter les variantes d’écriture et les erreurs de saisie.

Pour des projets importants ou multi-utilisateurs, un SGBD (système de gestion de base de données) spatial comme PostgreSQL/PostGIS permet de stocker, indexer et interroger directement les géométries, en plus des données attributaires classiques.

Les étapes de structuration d’une table attributaire

Le renseignement manuel

1. définir les champs, leurs types et leurs règles de validation ;
2. créer ou importer les entités géographiques ;
3. renseigner les attributs et utiliser autant que possible des listes contrôlées ;
4. calculer les champs dérivés, par exemple longueur, surface ou coordonnées, dans un système adapté ;
5. contrôler la cohérence des valeurs et des géométries avant diffusion.

Les formulaires de saisie et les valeurs par défaut réduisent les erreurs. Pour la collecte sur le terrain, des applications mobiles peuvent également imposer des contrôles de saisie, prendre des photographies et enregistrer la position GNSS.

Le renseignement automatique

Il est courant d’importer des données provenant d’un tableur, d’un fichier CSV, d’une base SQL, d’une API ou d’un service web. Une jointure attributaire relie deux tables grâce à un identifiant commun. Une jointure spatiale associe au contraire des informations selon une relation géographique, par exemple attribuer à chaque école le nom de la commune qui la contient.

Lorsque les volumes deviennent importants, les index classiques et les index spatiaux accélèrent fortement les recherches. Dans une base relationnelle, il est aussi possible de représenter des relations un-à-plusieurs ou plusieurs-à-plusieurs plutôt que de dupliquer des informations.

L’analyse d’une base de données géographiques

L’analyse thématique

La cartographie thématique traduit les attributs en symboles. Le choix de la représentation dépend du type de variable :

1. catégories : couleurs ou symboles distincts pour des types d’occupation du sol, des statuts ou des classes ;
2. valeurs quantitatives : symboles proportionnels, classes graduées, diagrammes ou cartes choroplèthes ;
3. densités et phénomènes continus : cartes de chaleur, grilles, surfaces interpolées ou rasters.

Une carte choroplèthe doit généralement représenter un taux, une proportion ou une densité plutôt qu’un effectif brut, faute de quoi la taille des unités géographiques peut dominer artificiellement la lecture. La méthode de classification, le nombre de classes, les couleurs, l’échelle et les unités doivent être explicités.

L’interrogation de la base

Première image : des entités sont sélectionnées à l’aide d’une zone tampon
Seconde image : création d’une requête attributaire dans un SIG

On peut interroger un SIG de plusieurs façons complémentaires :

1. Sélections attributaires :
   elles reposent sur les valeurs des champs, souvent au moyen d’expressions proches ou directement issues du SQL (Structured Query Language). Exemple : sélectionner les communes dont la population est supérieure à 20 000 habitants et dont la densité dépasse un seuil donné.
2. Sélections spatiales :
   elles utilisent la position et les relations entre géométries : intersecte, est contenu dans, contient, touche, est disjoint, est à moins de telle distance, etc.
3. Requêtes spatio-temporelles :
   elles combinent localisation et date afin d’étudier des trajectoires, des changements d’occupation du sol, des séries d’événements ou des données de capteurs.

Les principaux géotraitements

Un géotraitement est une opération qui transforme, combine ou analyse des données géographiques pour produire un résultat : une nouvelle couche, une sélection, une mesure ou un indicateur.

• zones tampons (buffers) : zones situées à une certaine distance d’un objet ;
• intersection, union, différence, découpage : opérations de superposition entre couches ;
• dissolution : regroupement de polygones partageant un même attribut ;
• jointure spatiale : transfert d’attributs selon une relation géographique ;
• statistiques zonales : calcul de statistiques raster à l’intérieur de polygones ;
• interpolation : estimation d’une surface continue à partir de mesures ponctuelles ;
• analyse de terrain : pente, exposition, bassin versant, visibilité ;
• analyse de réseau : itinéraire, temps de parcours, desserte, isochrones ;
• algèbre raster : combinaison mathématique de plusieurs grilles ;
• télédétection : classifications, indices spectraux, détection de changements.

Les traitements peuvent être enchaînés dans des modèles, scripts Python ou chaînes de traitement. Cette automatisation améliore la reproductibilité, surtout si les paramètres, versions de données et étapes sont documentés.

Le champ d’action d’un SIG

• croiser des données vectorielles, raster, tabulaires, temporelles et 3D ;
• suivre des phénomènes dans le temps et produire des animations ou tableaux de bord ;
• analyser le relief, des nuages de points LiDAR et des modèles 3D ;
• modéliser des réseaux de transport, d’eau, d’énergie ou de télécommunication ;
• exploiter des données issues de capteurs, de satellites ou d’objets connectés ;
• utiliser des méthodes de statistique spatiale, d’apprentissage automatique et de GeoAI (application de techniques d’intelligence artificielle à des données géographiques) pour détecter, classer ou prédire des phénomènes, sous réserve d’un contrôle rigoureux des données d’apprentissage et des résultats ;
• publier des cartes et services interactifs accessibles depuis un navigateur ou une application mobile.

Formats, interopérabilité et Web SIG

Formats de données

Le choix d’un format dépend de l’usage. Parmi les formats fréquemment rencontrés :

• GeoPackage (.gpkg) : format ouvert basé sur SQLite, capable de stocker plusieurs couches vectorielles et des tuiles raster dans un seul fichier ; il constitue souvent un bon choix pour l’échange et le travail local ;
• GeoJSON : format texte très utilisé dans les applications web et les API ;
• Shapefile : format historique encore très répandu, mais limité par son ancienneté, ses noms de champs courts, sa gestion des types et son organisation en plusieurs fichiers ;
• GeoTIFF et COG : formats courants pour les rasters géoréférencés ;
• CSV : utile pour des tables ou des points possédant des coordonnées ;
• GeoParquet et FlatGeobuf : formats plus récents adaptés à certains échanges et traitements de grands volumes.

Interopérabilité et standards OGC

L’Open Geospatial Consortium (OGC) publie des standards destinés à rendre les outils géospatiaux interopérables. Les services historiques les plus connus sont :

• WMS pour diffuser des cartes sous forme d’images ;
• WMTS pour diffuser des cartes prédécoupées en tuiles ;
• WFS pour accéder à des entités vectorielles ;
• WCS pour certains jeux de données raster ou couvertures.

Les standards OGC API modernisent progressivement ces usages en s’appuyant sur les pratiques web actuelles, notamment HTTP, JSON, REST et OpenAPI. L’interopérabilité permet ainsi de consulter une donnée distante dans un SIG sans nécessairement la télécharger au préalable.

Le Web SIG

Un Web SIG est un SIG dont tout ou partie des fonctions est accessible depuis un navigateur. Il associe généralement une interface cartographique, des services ou API, et des données stockées sur un serveur. Des bibliothèques comme OpenLayers, Leaflet ou MapLibre permettent d’afficher et d’interagir avec des cartes dans un navigateur.

Les architectures modernes utilisent souvent des tuiles raster ou vectorielles, c’est-à-dire de petits morceaux de carte chargés uniquement lorsque l’utilisateur en a besoin, ainsi que des API de recherche, de géocodage (conversion d’une adresse en coordonnées) ou d’itinéraire. Le cloud désigne ici l’utilisation de ressources informatiques distantes à la demande ; il facilite le traitement de grands volumes de données, mais impose de maîtriser les coûts, la sécurité, les droits d’accès et la localisation des données.

Qualité, métadonnées et bonnes pratiques

La qualité des données

Une donnée géographique n’est jamais « précise » de manière absolue. Sa qualité doit être appréciée selon l’usage prévu. Les principaux critères sont :

• précision de position : écart entre la position enregistrée et la position réelle ;
• précision thématique : fiabilité des catégories et attributs ;
• complétude : objets manquants ou présents à tort ;
• cohérence logique et topologique ;
• actualité : date d’acquisition et fréquence de mise à jour ;
• résolution ou échelle de production ;
• traçabilité des sources et transformations.

Il faut éviter la fausse précision : afficher de nombreux chiffres après la virgule ou travailler sur un fond très détaillé ne rend pas une donnée plus exacte que sa source.

Les métadonnées

Les métadonnées répondent à des questions essentielles : qui a produit la donnée ? quand ? avec quelle méthode ? dans quel système de coordonnées ? à quelle échelle ? sous quelle licence ? avec quelles limites d’usage ? Elles sont indispensables au partage et à la réutilisation.

En Europe, la directive INSPIRE a fortement structuré la diffusion de données géographiques publiques, les métadonnées et les services en ligne. Les catalogues, identifiants pérennes et standards d’échange contribuent à rendre les données découvrables et réutilisables.

Quelques bonnes pratiques

• conserver les données sources originales et travailler sur des copies ou versions ;
• documenter le SCR de chaque couche et éviter les transformations non maîtrisées ;
• utiliser des identifiants stables et des domaines de valeurs ;
• contrôler géométries, attributs, doublons et valeurs aberrantes ;
• automatiser les traitements répétitifs et conserver les scripts ou modèles ;
• enregistrer les métadonnées, la licence et la date de mise à jour ;
• adapter l’échelle d’affichage et d’analyse à la précision réelle de la donnée ;
• respecter la protection des données personnelles lorsqu’une information géographique peut identifier directement ou indirectement des personnes.

Les données géographiques du territoire français

En France, l’IGN, aujourd’hui Institut national de l’information géographique et forestière, produit, entretient et diffuse de nombreuses données de référence sur le territoire. Son rôle dépasse désormais la cartographie topographique classique : orthophotographies, bases topographiques, altimétrie, données forestières, occupation du sol, LiDAR, services de géocodage et infrastructures de diffusion font partie de son écosystème.

Le Référentiel à Grande Échelle (RGE)

Le Référentiel à Grande Échelle (RGE) constitue un ensemble cohérent de données de référence à grande échelle. Il comprend des composantes orthophotographique, topographique, adresse, parcellaire et altimétrique. Selon les usages et les évolutions institutionnelles, ces composantes s’appuient sur différents produits et référentiels nationaux.

1. orthophotographie : images aériennes rectifiées géométriquement afin de pouvoir être utilisées comme un fond cartographique ;
2. topographie : bâtiments, réseaux, hydrographie, voies de communication, équipements, toponymie et autres objets du territoire ;
3. parcellaire : représentation des limites cadastrales et informations associées selon les sources disponibles ;
4. adresse : localisation et description des adresses, aujourd’hui fortement articulées avec la Base Adresse Nationale (BAN) ;
5. altimétrie : modèles numériques du relief et produits dérivés.

Données ouvertes, Géoplateforme et cartes.gouv.fr

Depuis le 1er janvier 2021, les principales données publiques de l’IGN sont diffusées gratuitement sous licence ouverte, sous réserve des jeux intégrant des droits de tiers ou d’autres restrictions. Elles peuvent être téléchargées ou utilisées via des services en ligne.

La Géoplateforme constitue l’infrastructure publique de diffusion et de traitement des géodonnées de l’IGN et de partenaires. Elle fournit notamment des services de consultation, téléchargement, géocodage, altimétrie, itinéraire et diffusion de données. En 2026, cartes.gouv.fr prend progressivement le relais du Géoportail comme service public d’accès aux cartes et données du territoire.

Le LiDAR HD

Le programme national LiDAR HD fournit une description 3D fine du territoire français, hors Guyane dans le programme national actuel. L’objectif de densité est d’environ 10 points par mètre carré en moyenne. Les données diffusées comprennent des nuages de points classés ainsi que des MNT, MNS et MNH. Elles ouvrent de nombreux usages : prévention des inondations, forêt, urbanisme, archéologie, infrastructures, énergie, modélisation 3D et jumeaux numériques.

Le paysage français des données géographiques ne se limite pas à l’IGN : data.gouv.fr, la Base Adresse Nationale, le cadastre, l’INSEE, les collectivités territoriales, les plateformes régionales, les observatoires et de nombreux producteurs thématiques diffusent également des données. Un SIG efficace repose donc souvent sur le croisement de plusieurs sources, dont il faut vérifier la licence, la date, la qualité et la compatibilité.

Glossaire : le vocabulaire essentiel des SIG

Ce glossaire rassemble les principaux termes rencontrés dans l’article. Il ne remplace pas les explications précédentes, mais permet de retrouver rapidement une définition.

Données et représentation

• Attribut : information descriptive associée à une entité géographique, par exemple le nom d’une commune, la hauteur d’un bâtiment ou le débit d’une rivière.
• Couche : ensemble cohérent de données géographiques représentant un même thème ou un même type d’objet, par exemple les routes, les parcelles ou les cours d’eau.
• Entité géographique : objet individualisé possédant une géométrie et, le plus souvent, des attributs.
• Géométrie : forme spatiale d’une entité : point, ligne, polygone ou géométrie plus complexe.
• Vecteur : modèle représentant les objets par des coordonnées et des géométries individualisées.
• Raster : modèle représentant l’espace sous la forme d’une grille régulière de cellules.
• Pixel / cellule : plus petite unité élémentaire d’un raster ; elle porte une valeur et représente une portion du terrain.
• Résolution spatiale : taille au sol représentée par un pixel ou niveau minimal de détail d’une donnée raster.
• Échelle : rapport entre une distance sur une carte et la distance correspondante sur le terrain ; par exemple 1:25 000 signifie qu’une unité sur la carte en représente 25 000 sur le terrain.

Localisation et systèmes de coordonnées

• Coordonnées : valeurs numériques permettant de localiser un point dans un référentiel, par exemple longitude/latitude ou X/Y en mètres.
• SCR : système de référence de coordonnées ; il définit comment des coordonnées se rattachent à la Terre.
• Projection cartographique : transformation mathématique permettant de représenter sur un plan la surface courbe de la Terre.
• Géoréférencement : opération consistant à rattacher une image, une carte ou une donnée à des coordonnées réelles.
• Reprojection : transformation des coordonnées d’un SCR vers un autre.
• GNSS : ensemble des systèmes de navigation par satellites permettant de déterminer une position ; GPS, Galileo, GLONASS et BeiDou en font partie.
• Géocodage : transformation d’une adresse ou d’un nom de lieu en coordonnées géographiques ; le géocodage inverse fait l’opération opposée.

Base de données et analyse

• Table attributaire : tableau contenant les informations descriptives des entités d’une couche.
• Identifiant : valeur unique permettant de distinguer sans ambiguïté un enregistrement ou une entité.
• Jointure attributaire : rapprochement de deux tables à partir d’une valeur commune, comme un code de commune.
• Jointure spatiale : transfert ou regroupement d’informations en fonction de la position des objets et de leurs relations spatiales.
• Requête attributaire : sélection d’entités à partir de leurs valeurs descriptives.
• Requête spatiale : sélection d’entités selon leur position ou leurs relations géométriques : proximité, intersection, inclusion, etc.
• Géotraitement : opération d’analyse ou de transformation appliquée à des données géographiques.
• Zone tampon / buffer : zone construite à une distance donnée autour d’un point, d’une ligne ou d’un polygone.
• Topologie : ensemble des relations spatiales entre objets, notamment connexion, voisinage, inclusion et absence de chevauchement.
• Snapping / accrochage : aide à la saisie qui aligne automatiquement un point ou un sommet sur un objet proche.
• Index spatial : structure accélérant la recherche d’objets en fonction de leur position.

Relief, imagerie et télédétection

• Orthophotographie : photographie aérienne ou satellitaire corrigée des principales déformations géométriques pour pouvoir être utilisée comme une carte.
• Télédétection : acquisition et analyse d’informations sur la surface terrestre à distance, notamment au moyen de satellites, avions ou drones.
• LiDAR : technique de mesure de distance par laser produisant généralement un nuage de points 3D.
• Nuage de points : ensemble de très nombreux points possédant des coordonnées 3D, souvent issu d’un LiDAR ou de la photogrammétrie.
• MNT : modèle numérique de terrain représentant l’altitude du sol.
• MNS : modèle numérique de surface représentant l’altitude de la surface visible, bâtiments et végétation compris.
• MNH : modèle numérique de hauteur représentant la hauteur des objets au-dessus du terrain.

Formats, services et diffusion

• GeoPackage : format ouvert pouvant regrouper plusieurs couches géographiques dans un seul fichier SQLite.
• GeoJSON : format texte fondé sur JSON pour échanger des données vectorielles, très utilisé sur le Web.
• GeoTIFF : format d’image TIFF contenant les informations nécessaires au géoréférencement.
• COG : Cloud Optimized GeoTIFF ; organisation d’un GeoTIFF conçue pour lire efficacement seulement les parties nécessaires d’un raster distant.
• API : interface permettant à des logiciels de demander ou d’échanger automatiquement des données et des fonctions.
• WMS : service web diffusant une représentation cartographique sous forme d’image.
• WFS : service web permettant d’accéder à des entités vectorielles et à leurs attributs.
• WMTS : service web diffusant des cartes sous forme de tuiles précalculées.
• Tuile : petit fragment de carte raster ou vectorielle chargé selon la zone affichée et le niveau de zoom.
• Web SIG : application ou architecture donnant accès à des fonctions SIG depuis le Web.
• Métadonnées : informations décrivant une donnée : producteur, date, méthode, qualité, SCR, licence, limites d’utilisation, etc.
• Interopérabilité : capacité de logiciels et services différents à échanger et utiliser correctement les mêmes données.
• GeoAI : utilisation de techniques d’intelligence artificielle ou d’apprentissage automatique sur des données géographiques.

Dans un projet SIG, les trois questions à se poser en priorité sont souvent : où se trouve la donnée ? (géométrie et SCR), que décrit-elle ? (attributs et métadonnées) et à quel niveau de précision peut-on l’utiliser ? (échelle, résolution et qualité).

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