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CIV 2104 -- Hiver 2004
Les systèmes d’information géographique 

Description sommaire du cours

Système de gestion des bases de données: concepts de base et applications spécifiques aux projets de génie civil. Architecture des S.I.G. (systèmes d'information géographique): points, segments, surfaces, couches, requêtes. Projections et référentiels géographiques. Intégration de données vectorisées et pixelisées. Importation et exportation de bases de données à référence spatiale. Étude et démonstration des propriétés et fonctionnalités de quelques logiciels commerciaux. Applications dans les domaines du transport, du génie environnemental et du génie municipal.

Manuels: notes du professeur ; Microsoft Access; MS Excel XP ; gratuiciels MapMaker, Arc Explorer, OCAD8, Terragen; partagiciels MapObject LT, 3DField, QuikGrid, TNT, 3DEM et autres.

Objectifs généraux du cours

Ce cours vise à donner à l’étudiant en génie civil une formation lui permettant de : 

Ø      D’approcher les problèmes complexes de génie civil selon une formulation informationnelle adéquate impliquant les techniques de gestion de bases de données relationnelles;

Ø      Connaître les notions et concepts associés à l’architecture d’une base de données et ses diverses fonctionnalités : requêtes, tri, tables, rapports, langage SQL;

Ø      Réaliser, dans le contexte d’un système de transport, d’un réseau hydraulique ou de caractérisation d’un site, le montage d’un système d’information géographique  avec le soutien d’un logiciel spécialisé;

Ce cours vise à donner aux étudiants de génie le savoir-faire nécessaire pour développer diverses applications exigeant des inventaires importants de données pour la gestion de projet. De nombreux projets de génie civil exigent une familiarisation avec, par exemple, des données de recensement (Statistiques Canada) et des données topographiques (Ministère des ressources et des mines) de référence.    

Objectifs généraux des laboratoires

  1. Développement de savoir-faire de formulation et d’exécution dans le montage de bases de données relationnelles pour un projet de gestion de construction à l’aide du logiciel Microsoft Access.

  2. Evaluation et expérimentation des concepts et fonctionnalités essentielles d’un logiciel professionnel de Système d’Information Géographique : couches, objets (points, segments, polygones), mesures.

  3. Familiarisation avec les sources de données de référence, de niveau national et international.

LOGICIELS ÉVOQUÉS durant le cours :

EXCEL XP

AutoCAD

QuikGrid

ACCESS XP

MapMaker

3DField

Accutrans3D

OCAD

3DEM

MWSnap

ArcExplorer

Terragen

KeyNote/GSnote

DXFview

Genesis II

MapPoint

G7towin/flexGPS

VRMLview

Christine-GIS Landserf NDBViewer

Préalables: l'importance des technologies informationnelles 

Arc View – Arc Explorer: Réseaux métropolitains de transport collectif : train de banlieue et métro

Acrobat Reader (PDF): Cartes touristiques et de quartiers de la ville de Montréal

Autocad / Corel Draw : Carte du réseau de la Société de transport de la Ville de Laval

Animation VRML : carte topographique et légende

Quelques fonctionnalités de BASE DE DONNÉES dans Excel (à revoir)

·         TRI

·         FILTRE automatique ou avec CRITÈRES

·         GRILLE pour la saisie de données et la mise-à-jour

·         TCD (Tableau croisé dynamique)

·         CONSOLIDATION

·         RECHERCHE – INDEX

 « PLUMITIF PERSONNALISÉ DU COURS DE S.I.G. »

Ce document constitue la trajectoire hebdomadaire des activités du cours CIV2104. Il est réalisé avec le logiciel WORD, autour des fonctionnalités d’AFFICHAGE. Il est particulièrement visionné avec la fonction « lecture à l’écran »,  produit en mode « document Maître » et « plan ». A l’aide d’hyperliens, il devient particulièrement efficace dans l’organisation des informations et connaissances du cours. Un gage de créativité et de sérendipité.

Il est suggéré que chaque étudiant élabore, à partir de ce canevas, son propre contenu de cours, façonné avec cette approche structurée et « intellectuellement capitaliste ».

En ouverture, quelques recherches exploratoires sont  recommandées, à l’aide d’engins de recherche comme www.google.com et des mots clés comme « GIS », « logiciels SIG », « GIS freeware », « GIS resources », « GPS software », « MapMaker », « ESRI », « Terraserver », « USGS », « geomatique », « navigateur urbain », « cg.ensmp.fr », etc…

Un intérêt considérable est apporté aux S.I.G. dans toutes les parties du monde. De grandes universités (Colorado, UBC, Laval) s’y impliquent pour des questions environnementales, de télédétection ou de développements technologiques. De grandes firmes assurent le leadership (ESRI, MapInfo) dans le secteur, lequel s’exprime en concordance avec les nombreuses autres technologies informationnelles : GPS, ITS, VRML, 3D, …..

1 - Introduction aux bases de données relationnelles et aux S.I.G.-Transport

Objectifs, systèmes d'évaluation. Documentation. Calendrier. Introduction aux bases de données relationnelles et aux SIG-Transport. Recherche structurée sur le Web.

Sources sur le WEB

AMT

 

http://www.amt.qc.ca/

http://www.navurb.com

http://www.ville.montreal.qc.ca/

Géomatique Canada

VOIR fichier « xxxx.GSO »

USGS  UBC … Toponymie Québec

Ressources GIS  ESRI  MapInfo MapMaker

 

 

 

Cours

Contenu du cours, objectifs, systèmes d'évaluation. Documentation. Calendrier. Introduction aux bases de données relationnelles et aux SIG-Transport.

Travail pratique

Sources sur le WEB. Exercices.

 

2 - Concepts de base : bases de données relationnelles

Cours

Notions de fichier, enregistrements, champs, clé primaire, index, sélection, … Fonctions de base: tri, filtre, requêtes, tables, tableaux croisés dynamiques. Import, export.

Travail pratique

 Initiation aux facilités de conversion de données disponibles chez Excel (XP)

o        importation de données de AADSURF en ASCII et production d'un graphique X-Y

o        fonctions de TRI, FILTRE, Tableau Croisé Dynamique, RechercheV, …

3 - Montage d’une base de données intégrée

Cours

Constitution des structures et des relations. Application à la gestion d’un projet de construction ou d'un réseau de distribution (transport ou eau potable).

Cours

Constitution des structures et des relations. Application à la gestion d’un projet de construction (suite et fin).

 

Travail pratique

Introduction à MS Access: préparation d'une base de données

o        Exemple MS Access: COMPTOIR.MDB

o        Acquisition et conversion de données; fichiers du BOTTIN et HORSAGE.CSV

Travail pratique

Modélisation des données;

o        Entités-objets à définir;

o        Personnel-local-département (bottin)

o        HorPerCoursA et H (trimestre)

o        Requête pour création COURSA99 et H00

o        Requête pour LOCAUX (places,…)

o        Structure de la TABLE PROG-ETUDES

o        FORMULAIRE A/H pour saisie Prog-Etudes

Ø       rédaction d'un rapport-synthèse (4 pages de spécifications)

Ø      production d'un fichier "MDB" avec tables, requêtes,

 formulaires, états…

Programme de lecture parallèle du livre de référence (Heywood):

Chap. 1 "Qu'est-ce qu'un S.I.G.?"

o        applications, caractéristiques, analyses, sources d'information

o        acquisition, stockage, validation, intégration, manipulation, analyse et représentation de données à caractère spatial

o        définition: ordinateur (mat+expl.), logiciel, données spatiales, gestion de bases de données, procédures d'analyse

Chap. 2 "Données spatiales"

o        données TEMPORELLES, THÉMATIQUES, SPATIALES

o        motif (objectif), échelle, entités spatiales (features), représentation (points, lignes, surfaces), généralisation pour représentation 2D, projection cartographique (plan), système de référence spatiale, annotation

o        sources de données thématiques: recensement, enquêtes, photo aériennes, images satellitaires, données de terrain, GPS

Chap. 3 "Modélisation des données spatiales"

o        définition des entités: surfaces, réseaux (nœuds, liens)

o        structures de données spatiales: raster, vectoriel

o        modélisation de terrain DTM (digital terrain model)

o        modélisation de terrain Grid et TIN (triangulated irregular network)

o        modélisation de réseaux (connectivité)

o        modélisation de la 3ème dimension

o        modélisation de la 4ème dimension

 4 - Introduction aux Systèmes d’information géographique (S.I.G.)

Cours

Notions géographiques de base: Projections U.T.M. et M.T.M.; systèmes de référence NAD27 et NAD83; principes cartographiques.

Travail pratique

Introduction à MapMaker et/ou ArcExplorer. Calibration d'une carte "raster". Echelles. Conversions.

RESSOURCES DISPONIBLES:

o        boîte à travaux (http://www.transport.polymtl.ca/madgeo)

o        convertisseur de "DBF" en "SHP" (theme.zip) pour les POINTS, les LIENS, les TRAITS et les POLYGONES

o        Travail avec différents logiciels : MAPMAKER, ArcExplorer 2.0 de Esri, …

o        amusement: Win Globe 1.2 (2500 villes avec Longitude, Latitude)

o        Numérisation des données spatiales

o        d'un "BMP" à un graphique X-Y à "dbf" à "shp"

5 - Fonctionnalités d’un S.I.G.

Cours

Concepts-clé: thèmes, objets, scans, couche active, échelle, style d’affichage, navigation. Attributs spatiaux, mode raster, mode vecteur. Requêtes spatiales.  Modèles et formats de données.

Cours

Suite des fonctionnalités sur G.I.S.

Travail pratique

ENONCÉ DU T.P. sur S.I.G.-vectoriel:

"Montage d'un Système d'Information Géographique pour, au choix, une des applications suivantes:

o        la gestion des LOCAUX d'une grande institution (Poly)

o        l'analyse de l'accessibilité à une station de MÉTRO

o        la planification d'un RÉSEAU de transport urbain

o        l'entretien d'un réseau de VOIRIE municipale

o        la simulation d'un réseau de DISTRIBUTION d'eau potable

o        l'analyse de toute question à caractère spatial… "

Travail pratique

Exercices associés

o        Couches

o        Symboles

6 – Montage d’un S.I.G. transport

Cours

Représentation d’un réseau: nœuds (carrefours), segments (rues), polygones (zones), points-localisations (générateurs). 

Cours

Cours

Travail pratique

Montage du S.I.G.

Travail pratique

Travail pratique

7 – Montage d’un S.I.G. topographique

Cours

Fonctions d’analyse géostatistique. Représentation tri-dimensionnelle de phénomènes. Lignes de contour. Calcul de quantités. Application à la caractérisation d’un site.

Travail pratique (2 séances)

 

8 – Innovations récentes dans les S.I.G.

Cours

Applications associées au GPS (“Global Positioning System”). Modélisation 3D dite de réalité virtuelle (format VRML). Echange de données entre applications (formats Arc, Info, TIN, GRID).

 

Méthodes d’évaluation

 

description sommaire

pondération

EXAMEN

portant sur l’ensemble de la matière -

35%

contrôle périodique

 (mi-session)

15%

T.P.: Base de données

Montage d’une base de données relative à la gestion de locaux

10%

projet: S.I.G. vecteur

Réseau de transport urbain et d’utilisation du sol

15%

T.P.: S.I.G. topographique

Applications diverses sur modèles numériques de terrain  

15%

Projet de PROMOTION

S.I.G. sur projet intégrateur

10%

Répartition des heures que l’étudiant doit investir  en fonction des activités pédagogiques
Cours CIV2104 - Systèmes d’information géographique                     Département des génies civil, géologique et des mines
Section géo-informatique et transport
(1,2,3) (2 crédits ou 90 heures)
Horaire : (3 heures consécutives en laboratoire micro-informatique)
Trimestre : hiver
Répartition des heures que l’étudiant doit investir
En fonction des activités pédagogiques du cours et
En fonction du nombre de crédits

* Heures de cours et examen

* 1 heure de cours x 13 semaines

13 h

* contrôle périodique

1 h

* examen final

3 h

Total partiel

17 h

* Heures de travaux avec encadrement et contrôles

* Travaux dirigés : 2 h x 13 semaines

26 h

* contrôle périodique

2 h

Total partiel

28 h

* Heures de travail personnel

* 3 heures d’études x 13 semaines

39 h

 

* 2 heures pour les contrôles à mi-terme

2 h

 

* 4 heures d’étude pour l’examen final

4 h

 

Total partiel

45 h

GRAND TOTAL

90 h

 REFERENCES S.I.G.

 1.        DAVIS, David E. (1999). "GIS for Everyone: Exploring your neighborhood and your world with a Geographic Information System". ESRI Press. Comprend un CD de 500Mo de données géographiques ainsi qu'un visualisateur de SIG. (logiciel ArcExplorer 2.0)  **recommandé en consultation.

 2.        MITCHELL, Andy (1999). "The ESRI Guide to GIS Analysis; volume 1: Geographic Patterns & Relationships". ESRI Press.

3.       HEYWOOD, Ian, CORNELIUS, Sarah et CARVER, Steve (1998). "An Introduction to Geographical Information Systems". Editions Adison Wesley Longman.       *****RECOMMANDÉ COMME RÉFÉRENCE*****

4.        CLARKE, Keith C. (1999) "Getting Started with Geographic Information Systems". Prentice Hall Series in Geographic Information Science. 2ème édition.

5.        SLOCUM, Terry A. (1999). "Thematic Cartography and Visualization". Prentice Hall.

6.        ZEILER, Michael (1999). « Modeling Our World : The ESRI Guide  to Geodatabase Design”. ESRI Press. Livre avancé extraordinaire (vulgarisation, figures, schémas) expliquant l’infrastructure des géo-bases de données selon l’approche de modélisation orientée-objet. Représentation des données d’un S.I.G. Structure des données géographiques. Explication des classes d’objets. Tous les aspects avancés des S.I.G. sont présentés. Indispensable pour un utilisateur sérieux du système ArcInfo.

7.        KRAAK, M.J. et ORMELING, F.J. (1996) « Cartography : Visualization of Spatial Data ». Addison Wesley LONGMAN. Traitement moderne et accessible des principales notions de S.I.G., sous la perspective du design d’une carte.

8.        SCHOLL, M., VOISARD, A. et al. (1996). « SGBD  Géographiques : Spécificités ». Ed. Thomson. Texte pouvant servir de référence en français ; très général, introductoire.

 9.     LONGLEY, P.A., GOODCHILD, M.E., MAGUIRE, D.J. et RHIND, D.W. (2001) « Geographic Information Systems and Science”. Wiley. Livre extraordinaire traitant des principaux concepts dans l’application scientifique des GIS. Coloré, moderne, complet.    

VOCABULAIRE UTILE :

 S.I.G. (Système d’Information Géographique)

·       Stockage

·       Interrogation

·       Manipulation

·       Partage

·       Diffusion

·       Restitution-représentation (écran, cartes, plans, Web, …) d’informations à caractère géographique…

 OBJETS géographiques

ENTITÉS…

THÈMES

COUCHES

 POINTS (NŒUDS)

LIGNES (LIENS, ARCS, TRAITS, SEGMENTS, POLYLIGNES)

SURFACES (POLYGONES)

 

***

lp
Dernière mise à jour: 05-09-26

© Département CGM, École Polytechnique de Montréal