3. Conception d'un SIG
Définition des différentes couches
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3.1. Aspects méthodologiques
La quantité des données acquises depuis le début des années 1980, ainsi que les interprétations géologiques réalisées et publiées par le département Géosciences Marines, ont conduit à une réflexion pour un regroupement et une coordination des travaux. Les différentes études en cours, ainsi que la demande des chercheurs, ont orienté le choix vers la création d’un Système d’Information Géographique.
Pour être menée à bien, la mise en oeuvre d'un SIG doit reposer, entre autres, sur la conception d’une base de données et d'applications adaptées (Pornon, 1992). Cette conception consiste en l'établissement d'un modèle conceptuel des données, la description des objets graphiques et sémantiques, ainsi que la description des spécifications du SIG.
Les informations dans un SIG sont dites de qualité quand leur terminologie est claire et respectée, leur date ou période de validité explicite et récente, les liens entre données correctement établis, les objets géographiques occupent une position exacte dans l'espace (Rouet, 1991). La diversité des données existantes et susceptibles d'être intégrées dans un SIG nécessite alors d'établir un catalogue détaillé de métadonnées (ou informations sur la donnée). Ce catalogue permet d’assurer l’origine, la validité et la qualité de la donnée géographique.
Avant de décrire les informations géographiques contenues dans un SIG, il faut définir la géodésie qui permet de géoréférencer les données. Le système géodésique standard actuellement utilisé en cartographie marine est le WGS84, système mondial défini pour le positionnement par satellites. L'ellipsoïde associé est le WGS84, d'une précision métrique ou le GRS80, d'une précision centimétrique. Le système de projection des coordonnées utilisé sur les cartes marines est la représentation cylindrique directe conforme de Mercator. C'est cette dernière qui est généralement choisie à GM.
Il existe deux modèles de description des données géographiques : le modèle de la famille des trames ou modèle raster et le modèle de la famille des vecteurs (Rouet, 1991). Il convient pour chaque couche d'information du SIG de définir le format choisi, connaissant les atouts de chaque format.
- Le modèle raster concerne les images et les grilles, composées de cellules juxtaposées (pixels d'une image et mailles d'une grille), dont la taille est égale à la résolution de la donnée. A chaque cellule correspond une valeur. Les bornes extérieures de l'image ou de la grille sont indiquées dans un système de projection géographique. De ce fait, le géo-référencement des données au format raster dépend du système de projection utilisé pour les générer. Il faut alors que toutes les images ou grilles soient dans la même projection.
- Le modèle vecteur repose sur des primitives graphiques qui sont le point, la ligne et la surface. Les objets géographiques simples sont représentés à partir de ces primitives qui définissent une couche dans le SIG, et sont positionnés dans un système de projection géographique en mètres. Cependant il est possible de stocker les objets en coordonnées géographiques (latitude, longitude en degrés décimaux) et d'appliquer la projection au moment de leur visualisation. Ainsi, l'information ne se trouve pas dépendante de la projection et pourra être accessible dans d'autres systèmes de projection. Seul le système géodésique et l'ellipsoïde restent déterminants.
3.2. Définition des différents couches
3.2.1. Métadonnées des campagnes Océanographiques
La navigation, qui représente la route du navire, est une donnée essentielle et indispensable : elle localise l'acquisition des données en mer. Cette donnée est gérée dans deux couches d'information : une couche " campagne " et une couche " profil ". Dans la couche " campagne ", chaque objet géographique représente une campagne et fournit les informations sur la campagne. On connaît ainsi les travaux effectués au cours de la campagne. La couche " profil " gère la notion de profil d'acquisition : à un objet correspond un profil pour lequel on connaît le type d'engin mis en oeuvre. A la position des navires s'ajoute l'information de date et heure, représentée sous la forme d'un point toutes les minutes.
Tableau de la structure pour les campagnes et la navigation en profils et points (Cliquer ici).
Les carottages sont représentés par leur position. Les informations de base des prélèvements sont leur numéro, le type d'outil utilisé, leur longueur pour ce qui concerne les carottages et une description sommaire. Ces données ponctuelles sont complétées par des points de forages, utilisés pour les interprétations sismiques.
Tableau de la structure pour les carottages et les forages (Cliquer ici).
3.2.2. Données de base
Les modèles numériques de terrain sont des grilles régulières contenant une valeur de profondeur en mètres à chaque maille. Le pas d'un MNT est fonction de la résolution des données utilisées, de la profondeur d'eau et de l'échelle maximale souhaitée. Les grilles générées varient alors entre un pas de 1 000 m pour une synthèse bathymétrique couvrant le Golfe de Gascogne et la Manche, un pas de 100 m pour la totalité du Golfe du Lion, allant jusqu’à des pas de 10 m pour la bathymétrie locale à des profondeurs d'eau inférieures à 100 m.
Les mosaïques d'image acoustique sont des images où chaque pixel a une valeur de couleur exprimée en niveaux de gris, soit en valeurs naturelles (entre 0 et 255) soit en décibels (-64 db à +64 db). La taille d'un pixel est fonction de la résolution des données et de l'échelle de création de la mosaïque. Elle varie entre 2,5 m pour des données acquises par faible profondeur d'eau et 100 m pour des données acquises au-delà de 2 000 m de profondeur.
Les isobathes, lignes de même profondeur, permettent de représenter la bathymétrie sous forme vecteur. On peut ainsi s'affranchir de la non-transparence du format raster et les superposer à d'autres couches d'information. De plus, c'est une représentation standard du relief des fonds marins. Les isobathes étant générées à partir du modèle numérique de terrain, leur équidistance n'est pas fixée au préalable. On peut par contre fournir une équidistance minimale dépendant de la résolution de la grille.
Les profils sismiques sont des données représentant une coupe du sous-sol. Ils ne peuvent donc pas apparaître sur une surface plane. Cependant l’accès rapide à ce type de données est important pour le chercheur. On peut créer une couche d'objets linéaires positionnant les profils sismiques et lier à ces objets l'image du profil sismique.
Les analyses réalisées sur les carottes sont ajoutées à chaque point de prélèvements : il s’agit d’une part d’un tableau indiquant le type d’analyse effectué et d’autre part d’une fiche représentant les résultats synthétiques.
Tableau de la structure pour la bathymétrie, l'imagerie, la sismique et les carottages (cliquer ici).
3.2.3. Données élaborées
L'information issue des données élaborées est très variée du fait de la diversité des travaux de recherche s’appliquant à ces deux zones (inventaire des formations superficielles, processus sédimentaires, stabilité des pentes, étude des cônes sédimentaires, etc). A partir des documents existants et en fonction des besoins et des objectifs souhaités, il est judicieux de définir et de décrire les couches d'information qui seront prises en compte dans le SIG.
Il existe deux catégories de documents :
- Les documents finalisés, généralement globaux, qui servent de référence pour la définition des différents thèmes. Ces documents sont : les cartes morphologiques et sédimentologiques publiées, les reconstitutions géométriques des couches sédimentaires et les cartes d'isochrones et d’isopaques.
- Les documents relatifs à des travaux d’interprétations spécifiques, généralement représentés dans des logiciels de dessin ou sous forme de documents papiers. Il peut s’agir d’études de détail sur des zones plus restreintes ou de documents synthétiques illustrant publications et thèses. Ceux-ci nécessitent d'être inventoriés et classifiés pour ne pas augmenter exagérément le nombre de thèmes, ce qui alourdirait l’exploitation du SIG. Même si l’intégration de ce type de données dans le SIG n’est pas toujours simple, elle permet d'assurer la sauvegarde des résultats et une homogénéisation des représentations.
L'objectif futur est de réaliser les interprétations géologiques directement dans le SIG, en se basant sur la structure définie pour chaque thème. Ceci facilitera l’évolution ou la reprise d’interprétations lors de l’intégration de nouvelles données de base.
Tableau de la structure pour la morphologie, la sédimentologie, les figures sédimentaires, les isopaques et les isochrones (Cliquer ici).
