Utilisateur:Sting/Brouillon/Intégration des données complémentaires aux cartes

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Ce didacticiel présente la carte topographique en ligne de Demis et la façon d'en extraire et vectoriser les données additionnelles libres^[1] affichées qui sont d'un grand intérêt pour compléter nos cartes : bathymétrie, cours d'eau et routes. Cette page se concentre sur l'intégration de ces données dans les cartes topographiques mais le principe est le même pour une carte sans relief apparent.

Demis Web Map Server est un logiciel servant à afficher des cartes destinées à des sites Internet et dans lesquelles il est possible de naviguer (agrandissement, déplacements, affichages de données thématiques, etc.). Demis Mapper, qui inclut WMS, est une application destinée à compiler les cartes.

Dans sa version en ligne, Map Clip ^[2], l'affichage comprend, outre des données topographiques au relief ombré issues de modèles numériques de terrain (MNT), des références géodésiques (en pieds), villes, tracés de routes, autoroutes, cours d'eau bien détaillés et informations bathymétriques. Toutes ces informations, issues de sources publiques comme la NASA ou la National Oceanic & Atmospheric Administration sont elles aussi librement utilisables^[1] ce qui en fait une source libre très précieuse pour le projet Wikipédia.

Pour l'emploi qui nous intéresse, nous servir d'une capture d'écran comme calque de référence pour tracer la bathymétrie, les cours d'eau et les routes, le plus simple est d'utiliser l'add-on de Demis pour NASA World Wind ^[3] qui présente les mêmes informations que Map Clip. Une seconde et meilleure solution est d'utiliser Demis Mapper en relation avec leur World Map Data.

Sommaire 1 Les différentes versions de Demis et leur projection 2 Les outils 3 Création de la capture d'écran 3.1 Avec l'add-on Demis pour NASA World Wind 3.2 Avec Demis Mapper et World Map Data 3.3 Recadrage de la capture Demis 4 Bathymétrie 4.1 Échelle bathymétrique utilisée par Demis Web Map Server et Mapper 4.2 Méthode par tracé du contour 4.3 Méthode par vectorisation du contour 4.3.1 Extraction des niveaux bathymétriques de l'add-on de Demis pour World Wind 4.3.2 Extraction des niveaux bathymétriques de Demis Mapper 4.3.3 Vectorisation des niveaux 5 Tracé des cours d'eau 6 Tracé des routes et voies ferrées 7 Sommets 8 Notes

[modifier] Les différentes versions de Demis et leur projection

• Add-on Demis pour World Wind : les cartes sont appliquées sur le globe terrestre. Si la zone visualisée n'est pas trop étendue, l'aspect sera proche d'une projection UTM et se superposera assez bien à notre carte. Les tracés nécessiteront cependant des corrections, en particulier pour les cours d'eau. À noter que l'altitude d'observation influe sur la courbure des lignes de latitudes et longitudes ce qui entraînera davantage de déformations qui devront être corrigées au moment de tracer les données complémentaires.
• Map Clip : suit une projection cylindrique équidistante dans laquelle les parallèles et méridiens sont des lignes droites perpendiculaires, sans indication de la position géographique pointée par la souris. L'absence de la localisation du lieu pointé fait que sa superposition sur notre carte sera très difficile. Cette solution ne sera donc pas utilisée.
• Demis Mapper : présenté suivant une projection cylindrique équidistante, c'est une version offline et plus souple d'emploi de Map Clip. Les coordonnées du lieu pointé par la souris étant indiquées, en exportant l'image de la carte affichée puis en la géo-référençant on peut lui appliquer une projection UTM qui se superposera parfaitement à notre carte issue d'un logiciel SIG. C'est la solution à privilégier car la plus précise. En revanche il est nécessaire de télécharger Demis World Map Data de 502 Mo.

[modifier] Les outils

• Solution 1 :

• NASA World Wind^[3] (version 1.3 ou supérieure requise) : logiciel d'exploration de planètes. Utilisé pour effectuer la capture d'écran qui servira de calque de référence pour le tracé des données qui nous intéressent ;
• L'add-on pour World Wind de Demis (page de téléchargement) : calque s'intégrant à World Wind sous l'aspect d'une carte topographique ombrée établie à partir de MNT et présentant les informations librement utilisables des cours d'eau, routes, voies ferrées, points géodésiques et bathymétrie ;

• Solution 2 :

• Demis Mapper^[4] (page de téléchargement) : version gratuite d'essai du logiciel permettant d'afficher la carte mondiale de Demis ;
• Demis Worl Map Data (page de téléchargement – 502 Mo) : carte mondiale présentant les mêmes données que Map Clip ou leur add-on pour NASA World Wind avec possibilité de choisir les couches à afficher ;
• dlgv32 Pro (version utilisée : 8.01), version gratuite limitée de Global Mapper fournie par l'United States Geological Survey (USGS) : éditeur SIG utilisé pour géo-référencer la carte issue de Demis Mapper ;
• Logiciel de capture d'écran du type Screen Grab Pro : utilisé pour capturer l'affichage de la carte de Demis Mapper sous projection UTM dans dlgv32 Pro^[5] ;

• GIMP (version utilisée : 2.2.13) : éditeur bitmap qui va permettre d'extraire les données bathymétriques ;
• Inkscape (version utilisée : 0.45) : logiciel d'édition vectoriel grâce auquel sera modifiée la capture pour la faire coïncider avec votre carte vectorielle, seront vectorisés les niveaux bathymétriques et tracés les cours d'eau et routes.

[modifier] Création de la capture d'écran

[modifier] Avec l'add-on Demis pour NASA World Wind

1. Dans World Wind, après avoir installé l'add-on, aller dans Tools -> Options à la section Terrain. À la ligne VerticalExaggeration, remplacer la valeur par < 1 > afin de diminuer les déformations.

2. Dans la vue principale, ouvrir le gestionnaire des couches, afficher la grille des latitudes et longitudes et décocher l'option Placenames.

3. Activer l'icône Demis Worldmap. Agrandir l'affichage de la zone d'intérêt jusqu'à ce qu'elle cadre avec la carte que vous préparez. Si à cette altitude d'observation les routes n'apparaissent pas et/ou si les cours d'eau ne sont pas assez détaillés, c'est que la zone couverte par votre carte est très importante. Il faudra alors zoomer davantage jusqu'à ce que ces données s'affichent et procéder à plusieurs captures d'écran.

La couche de Demis Worldmap	Agrandissement insuffisant sans affichage des routes

4. Réduire la fenêtre de World Wind. Sur le bureau, cliquer droit pour faire apparaître le menu contextuel. Sélectionner Propriétés puis l'onglet Paramètres. Dans Zone écran, déplacer le curseur jusqu'à la valeur maximale qu'autorisent votre carte graphique et votre écran. Confirmer les réglages en cliquant sur Appliquer. Ceci permettra d'effectuer une capture d'écran avec la meilleure définition possible afin d'en faciliter la lecture une fois redimensionnée à la taille de votre carte.

5. Afficher à nouveau World Wind et aller dans File -> Save Screenshot… (CTL + S). Enregistrer la capture au format PNG dans le répertoire de travail de votre carte : cette capture servira avec son quadrillage de référence pour redimensionner et aligner correctement l'image. Supprimer dans World Wind l'affichage de la grille et effectuer une nouvelle capture d'écran au format PNG. Réduire World Wind et revenir aux réglages initiaux de l'affichage de l'écran.

[modifier] Avec Demis Mapper et World Map Data

1. Après avoir téléchargé Demis Mapper et leur World Map Data puis installé Mapper, lancer l'application. Ouvrir le fichier < WorldMap.map >

2. Zoomer sur la zone d'intérêt. Vous pouvez éventuellement supprimer l'affichage de certaines couches inutiles (relief, aéroports, etc.). Fermer la fenêtre de gestion des couches afin d'élargir la vue.

3. Aller dans File -> Export Map… (1), sélectionner votre dossier de travail et indiquer un nom pour le fichier BMP, par exemple < Demis Mapper.bmp > (2). Si votre ordinateur le permet, sélectionner une taille d'exportation de < 400% > (3) : la zone de la carte exportée sera la même que celle affichée mais avec des dimensions quatre fois plus grandes et un niveau de détail équivalent à celui d'un zoom de quatre fois dans la carte. Valider en cliquant sur < OK >. Important : ne pas se déplacer dans la carte et ne pas fermer Demis Mapper à ce stade.

4. La carte qui vient d'être exportée est une simple image BMP qui n'est pas géo-référencée et est donc inutilisable en l'état. Pour cela, ouvrir cette image dans dlgv32 Pro. Le logiciel n'est naturellement pas en mesure de trouver les références géographiques de cette image et vous propose de les éditer manuellement. Cliquer sur < Oui >.

5. dlgv32 Pro ouvre une fenêtre avec une vue réduite de l'image qui vous permet de géo-référencer divers points de celle-ci. Nous allons choisir les quatre coins de la carte : cliquer pour commencer dans le coin supérieur gauche de la vue centrale. Un point rouge va marquer cette position et dans les champs Pixel X et Pixel Y vont s'afficher les coordonnées en pixels de ce point. Remplacer ces deux valeurs par < 0 > afin de bien placer le point dans le coin de l'image.

6. Restaurer la fenêtre de Demis Mapper. Déplacer doucement la souris de la droite vers la gauche jusqu'à sortir du champ de la carte. Laisser la souris à cet endroit et noter la valeur de la position géographique < X= > indiquée dans le coin inférieur droit de la fenêtre qui correspond à la longitude de la limite gauche de la carte.

7. Restaurer dlgv32 Pro et insérer cette valeur dans le champ < X/Easting/Lon > (avec un point comme virgule et le signe < - > pour les longitudes Ouest.

8. Restaurer à nouveau Demis Mapper et procéder de même pour déterminer la latitude de la limite supérieure de la carte indiquée par le champ < Y= >.

9. Basculer sur dlgv32 Pro et insérer cette valeur dans le champ < Y/Northing/Lat > (1). Valider l'entrée en cliquant sur le bouton < Add GCP to List > (2). Cliquer < OK > pour confirmer le nom de ce premier point (3). Le point est alors inséré dans le champ inférieur de la fenêtre (4).

10. Sélectionner à présent le coin inférieur gauche de la carte centrale. Indiquer dans le champ Pixel X une valeur de < 0 > et dans Pixel Y la hauteur en pixels de l'image. La valeur du champ < X/Easting/Lon > étant déjà pré-remplie et correcte, récupérer dans Demis Mapper de la même façon que précédemment la valeur de la latitude inférieure de la carte.

11. Procéder de la même façon pour les deux derniers coins de la carte puis cliquer sur OK. La carte géo-référencée s'affiche.

Procéder de même pour les deux derniers points	La carte géo-référencée

12. Modifier la projection de la carte pour UTM.

Modifier la projection	La carte sous projection UTM

13. Réduire la fenêtre de dlgv32 Pro. Sur le bureau, cliquer droit pour faire apparaître le menu contextuel. Sélectionner Propriétés puis l'onglet Paramètres. Dans Zone écran, déplacer le curseur jusqu'à la valeur maximale qu'autorisent votre carte graphique et votre écran. Confirmer les réglages en cliquant sur Appliquer. Ceci permettra d'effectuer une capture d'écran avec la meilleure définition possible afin d'en faciliter la lecture une fois redimensionnée à la taille de votre carte.

14. Restaurer à nouveau dlgv32 Pro avec la grille des coordonnées affichée et procéder à la capture d'écran grâce à votre logiciel dédié : cette capture servira avec son quadrillage de référence pour redimensionner et aligner correctement l'image. Enregistrer l'image au format < .png > (ou < .bmp >, ou < .tif > suivant les capacités du logiciel, mais surtout pas au format < .jpg >). Supprimer l'affichage de la grille des coordonnées puis effectuer une nouvelle capture qui servira d'image de travail. Réduire dlgv32 Pro et revenir aux réglages initiaux de l'affichage de l'écran.

[modifier] Recadrage de la capture Demis

1. Ouvrir Inkscape^[6]. Ouvrir l'aperçu créé avec 3DEM (la carte au relief ombré avec la grille des latitudes et longitudes qui a subi une rotation et a été recadrée dans le didacticiel de carte topographique vectorielle). Créer un nouveau calque, déplacer-y cet aperçu et verrouiller le calque pour ne pas risquer de sélectionner cette image par erreur durant l'étape suivante car c'est elle qui servira de référence.

2. Créer un nouveau calque et importer la capture d'écran de Demis (créée à partir de World Wind ou de Mapper) sans les grilles. L'aligner sur le coin inférieur gauche du document (X = 0 ; Y = 0) et réduire son opacité vers < 50 % >.

3. Importer la seconde capture de Demis avec les grilles dans le même calque, l'aligner sur le document et réduire son opacité vers < 50 % >. Sélectionner les deux captures et cliquer sur le bouton du cadenas entre les champs L et H pour forcer un redimensionnement proportionnel de la largeur et hauteur. Modifier la taille et tourner les deux images pour qu'elles se superposent au plus près à la carte de 3DEM. S'aider de la grille, des ombres du relief et surtout du fait que les cours d'eau sont situés en fond de vallées pour ajuster les calques.

4. Il est possible que certaines zones ne se superposent pas parfaitement^[7] et il faudra adapter au moment de tracer les routes et cours d'eau dans votre éditeur vectoriel. Dans tous les cas, il sera nécessaire de vérifier les tracés, principalement des cours d'eau, pour qu'ils suivent correctement le relief vectorisé à partir des données du MNT.

5. Supprimer la capture avec la grille, ramener l'opacité de l'autre capture (sans coordonnées) à 100% et l'exporter sous son nom original (avec l'extension < .png >) en activant le bouton < Page > ce qui aura pour effet de la recadrer à la taille de votre carte.

[modifier] Bathymétrie

Une information fondamentale pour nos cartes topographiques fournie par Demis est la bathymétrie. On peut bien sûr obtenir ces données par exemple depuis le National Geophysical Data Center (NGDC de la NOAA) étasunien, mais il est beaucoup plus rapide et pratique d'utiliser directement la capture d'écran de World Wind ou Demis Mapper créée précédemment.

[modifier] Échelle bathymétrique utilisée par Demis Web Map Server et Mapper

Ci-dessous, l'échelle des 25 tranches bathymétriques utilisées par Demis WMS^[8] ainsi que par défaut dans Mapper avec en rappel les codes hexadécimaux des couleurs décidées par convention dans ce domaine sur Wikipédia-fr.

	Échelle Demis WMS	Couleurs Wikipédia-fr
1	+200 à –200 m	Bathymétrie : #DAF0FD #CEE7F9 #C4DFF4 #B9D5ED #ADCBE6 #A0C2DE #92B5D5 #7FA8CB Cours d'eau, côtes, texte : #0978AB
2	–500 m
3	–750 m
4	–1000 m
5	–1250 m
6	–1500 m
7	–1750 m
8	–2000 m
9	–2250 m
10	–2500 m
11	–2750 m
12	–3000 m
13	–3250 m
14	–3500 m
15	–3750 m
16	–4000 m
17	–4250 m
18	–4500 m
19	–4750 m
20	–5000 m
21	–5250 m
22	–5500 m
23	–5750 m
24	–6000 m
25	< –6000 m

Il n'est naturellement pas question d'utiliser l'ensemble de ces 25 tranches de profondeurs, sauf si la carte se focalise sur ce sujet spécifique, mais ce tableau nous permet de connaître l'échelle utilisée par Demis et de choisir les tranches que nous déciderons d'afficher suivant les cartes.

Il y a plusieurs possibilités pour extraire les données bathymétriques de la capture d'écran de Demis :

[modifier] Méthode par tracé du contour

Si la bathymétrie de la zone couverte par votre carte est assez simple, vous pouvez directement importer la capture d'écran dans votre éditeur vectoriel et tracer à main levée le contour des tranches que vous avez sélectionnées.

Les tranches étant nombreuses et les différences de couleurs peu marquées entre elles, veillez à bien compter celles-ci, de la moins profonde à la plus profonde, jusqu'à celle que vous avez choisie.

[modifier] Méthode par vectorisation du contour

[modifier] Extraction des niveaux bathymétriques de l'add-on de Demis pour World Wind

Le principe est le même que pour l'extraction d'une tranche d'altitude du MNT depuis GRASS GIS (voir le didacticiel de création de carte topographique vectorielle), mais le procédé est plus direct. Nous allons utiliser l'avantage du format PNG de la capture et le fait que chaque tranche bathymétrique dans Demis ne comporte que des pixels d'une seule valeur colorimétrique. Il n'y qu'au niveau des transitions que les couleurs se mélangent un peu, mais cela ne présente pas un problème car se limitant à une frange s'étendant sur un pixel.

1. Ouvrir avec The GIMP la capture d'écran de Demis recadrée dans Inkscape. Dupliquer ce calque.

2. Double-cliquer sur l'outil de sélection des régions par couleur pour ouvrir sa boîte de dialogue. Décocher les options Lissage et Adoucir les bords, régler le seuil à < 3 >. Sélectionner toutes les tranches de la plus profonde à celle qui vous intéresse en maintenant la touche MAJ enfoncée ainsi que les zones de transitions entre les niveaux de profondeurs (1). Si des noms ou le logo < @www.demis.nl > se superposent à la bathymétrie (2), englober ces zones dans la sélection avec l'outil de Lasso^[9].

3. Appliquer à la sélection un Pot de peinture noir.

4. Inverser la sélection et la remplir de blanc. Désélectionner.

5. Exporter ce calque au format PNG vers le dossier de travail de votre carte en le nommant < Bathy_200m.png > par exemple si c'est cette valeur que vous avez sélectionnée.

6. Supprimer ce calque peint et dupliquer à nouveau le calque de la capture.

7. Recommencer les étapes 2 à 6 pour les tranches suivantes que vous aurez décidé d'intégrer à votre carte.

[modifier] Extraction des niveaux bathymétriques de Demis Mapper

Outre le fait qu'on puisse extraire la bathymétrie de Mapper de la façon indiquée plus haut, on peut procéder différemment et profiter des fonctionnalités proposées par le logiciel. C'est la solution la plus versatile et la plus précise qui permet de modifier les niveaux de profondeur représentés, récupérer les niveaux importants des < -50 m > et < -100 m > ainsi qu'afficher l'ombrage du relief des fonds sous-marins.

Note importante concernant les niveaux < -50 m > et < -100 m > : le niveau de résolution des données bathymétriques est de 30 secondes d'arc (environ 930 m), soit dix fois inférieur à celui des SRTM3. Dans certaines zones à forte déclivité les limites de ces tranches de profondeurs peuvent se chevaucher voire être inversées (-100 m en haut de la pente et -50 m en bas). Il faudra corriger ces tracés sur la carte finale ou choisir de ne pas représenter l'une de ces tranches.

1. Ouvrir Demis Mapper et zoomer sur la zone d'intérêt. Éteindre tous les calques à l'exceptions des deux < Bathymetry >. Fermer la fenêtre de la légende pour élargir la vue.

En travaux

[modifier] Vectorisation des niveaux

8. Importer tous ces fichiers dans votre carte vectorisée, chacun dans un calque différent (sous le calque < Terres >) que vous aurez nommé suivant la profondeur de la tranche considérée, le moins profond se trouvant en bas de pile. Aligner les images dans le document et « Éteindre » tous ces calques sauf le premier.

9. Dans le premier calque, créer un cadre de la taille de votre carte qui servira à représenter la tranche bathymétrique la moins profonde. Supprimer son contour et le remplir du bleu #DAF0FD de la convention.

10. Pour la vectorisation des images bitmap, procéder de la même façon que pour une tranche d'altitude terrestre : sélectionner Chemin -> Vectoriser le bitmap…. Dans l'onglet Mode, sélectionner Seuil de luminosité (vous pouvez laisser la valeur par défaut). Dans l'onglet Options, cocher toutes les options. Spécifier pour le champ Seuil la valeur maximale < 1,34 > et Tolérance la valeur maximale < 5,00 >. Valider pour procéder à la vectorisation.

11. Ouvrir la fenêtre d'édition des remplissages et contours. Supprimer le remplissage du chemin et appliquer un contour rouge afin de le comparer plus facilement au bitmap original.

12. Ouvrir la boîte de dialogue des préférences d'Inkscape. Dans la section Divers, spécifier dans le champ Seuil de simplification la valeur minimale (< 0,0001 >).

13. Regarder au bas de la fenêtre pour vérifier le nombre de nœuds créés. Appuyer successivement sur CTL + L pour simplifier le chemin jusqu'à un nombre raisonnable de nœuds tout en préservant un tracé fidèle de celui-ci par rapport à l'image bitmap.

14. Si le résultat vous convient, supprimer l'image bitmap. Corriger le chemin au niveau des coins du document pour qu'il soit bien rectiligne. Supprimer le contour du chemin vectorisé et le remplir de la couleur de la profondeur considérée (voir les valeurs dans le tableau plus haut).

Le chemin arrondi dans les coins du document	Correction du chemin dans les coins	Application de la couleur à la tranche de profondeur

15. Répéter les étapes 10 à 14 pour les tranches bathymétriques suivantes.

[modifier] Tracé des cours d'eau

1. Ouvrir votre carte dans Inkscape. Celle-ci peut être du type topographique vectorielle, topographique bitmap ou encore « CIA WFB » vectorielle. La méthode présentée ici concerne les cartes topographiques vectorielles, mais le principe est le même quelle que soit la carte. Assurez-vous cependant d'y avoir déjà intégré au préalable l'ombrage du relief qui permettra un positionnement correct des cours d'eau.

2. Créer un calque < Rivières > au-dessus de ceux des tranches d'altitudes. Y placer la capture d'écran de Demis créée plus haut.

3. Avec l'outil Dessiner des lignes à main levée (F6), tracer les cours d'eau en essayant d'être le plus précis possible.

4. Lorsque vous avez tracé tous les cours d'eau souhaités, supprimer l'image de la capture de Demis. Reprendre chaque tracé un par un et corriger sa position en déplaçant les nœuds avec l'outil d'édition des nœuds (F2) afin que les cours d'eau suivent correctement le fond des vallées et soient aussi en adéquation avec les lacs et sections larges des rivières vectorisées d'après les données SRTM Water Body Data (SWBD) de la NASA (voir le didacticiel) ^[10]. Travailler avec un agrandissement de 200 % pour être précis. Sélectionner tous les tracés (CTL + A) et changer leur couleur pour le bleu #0978AB ^[11] de la convention.

5. Ce qu'un cours d'eau ne peut pas faire :

- 1 : couler à flanc de pente ;

- 2 : couler sur une ligne de crête ;

- 3 : passer une ligne de crête, sauf s'il s'agit d'un défilé d'une largeur trop petite pour être représentée sur la carte (3bis) ;

- 4 : passer vers un niveau d'altitude inférieur là où la transition a une forme convexe (dans le sens de la descente) ;

- 5 : monter un flanc de pente.

[modifier] Tracé des routes et voies ferrées

Ouvrir votre carte dans l'éditeur SVG et importer la capture d'écran de Demis créée plus haut. Créer les tracés sur des calques distincts. En raison des couleurs choisies par Demis, il n'est pas facile de différencier les routes des autoroutes. Afin de faciliter leur distinguo, vous pouvez utiliser Map Clip (ou directement Mapper si c'est le logiciel que vous utilisez), leur carte mondiale en ligne sur leur site sur laquelle vous pouvez désactiver l'affichage de divers calques thématiques et ainsi en faciliter la lecture, chose qui n'est pas possible dans World Wind. Si cela ne suffit pas (Map Clip semble parfois mélanger routes et autoroutes), on peu s'aider par exemple de Via Michelin pour les différencier.

Après avoir terminé et « éteint » le calque comportant la capture de Demis, corriger les tracés en fonction du relief et de la position des villes^[10].

Se référer à la convention colorimétrique pour savoir quelle couleur appliquer aux routes en fonction de leur importance.

Détail de la carte de Demis	La carte topographique avec les autoroutes et routes principales

[modifier] Sommets

Demis affiche aussi sur sa carte la position de divers sommets avec leur altitude en pieds. Malheureusement, ces points hauts semblent prendre directement pour référence les indications fournies par des modèles numériques de terrain qui ne sont pas précises au mètre près. On note ainsi des différences par rapport aux altitudes officielles ce qui fait qu'il faudra chercher cette information dans d'autres sources fiables.

	Les didacticiels pour la cartographie numérique géoréférencée
Carte géographique vectorielle - Carte du relief bitmap - Carte topographique vectorielle
Carte vectorielle des surfaces aquatiques - Optimisation des ombres du relief - Intégration des données complémentaires
Ressources cartographiques géoréférencées - Conventions colorimétriques Aide:Cartographie - Atelier graphique-Cartes - FAQ_SVG

[modifier] Notes