MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION NATIONALE
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2005
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Niveau: Supérieur
MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION NATIONALE ÉCOLE PRATIQUE DES HAUTES ÉTUDES Sciences de la Vie et de la Terre CONTRIBUTION À LA MISE EN PLACE D'UNE BASE DE DONNEES À RÉFÉRENCE SPATIALE EN BAIE DU MONT SAINT-MICHEL MEMOIRE Présenté par Xiaojun LI Pour l'obtention du diplôme de l'École Pratique des Hautes Études Soutenu le 3, novembre 2005 devant le jury suivant : Président : M. Marc BUI, Directeur d'Etudes, EPHE, Paris Examineurs : Mme Michèle BEGUIN, Maître de Conférences, Université de Paris 1, Paris Mme. Marie-Françoise COUREL, Directeur d'Etudes, EPHE, Paris Mme. Jeannine LE RHUN, Maître de Conférences, EPHE, Paris M. Didier ROBERT, Responsable Géomarketing, Médiapost, Montrouge Rapporteur : M. Bruno DELESALLE, Maître de Conférences, EPHE, Perpignan Laboratoire de Géomorphologie Directeur : et Environnement Littoral Marie Françoise COUREL PRODIG-UMR85856/CNRS 2 Rue Vallete Maître de conférences : 75005 Paris, France Jeannine LE RHUN Résumé EPHE Banque de Monographies SVT 1
Voir
- mémoire
MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION NATIONALE ÉCOLE PRATIQUE DES HAUTES ÉTUDES Sciences de la Vie et de la Terre CONTRIBUTION À LA MISE EN PLACE D'UNE BASE DE DONNEES À RÉFÉRENCE SPATIALE EN BAIE DU MONT SAINT-MICHEL MEMOIRE Présenté par Xiaojun LI Pour l'obtention du diplôme de l'École Pratique des Hautes Études Soutenu le 3, novembre 2005 devant le jury suivant : Président : M. Marc BUI, Directeur d'Etudes, EPHE, Paris Examineurs : Mme Michèle BEGUIN, Maître de Conférences, Université de Paris 1, Paris Mme. Marie-Françoise COUREL, Directeur d'Etudes, EPHE, Paris Mme. Jeannine LE RHUN, Maître de Conférences, EPHE, Paris M. Didier ROBERT, Responsable Géomarketing, Médiapost, Montrouge Rapporteur : M. Bruno DELESALLE, Maître de Conférences, EPHE, Perpignan Laboratoire de Géomorphologie Directeur : et Environnement Littoral Marie Françoise COUREL PRODIG-UMR85856/CNRS 2 Rue Vallete Maître de conférences : 75005 Paris, France Jeannine LE RHUN Résumé EPHE Banque de Monographies SVT 1
- problématique de la zone d'étude…………………………………
- mont saint-michel
- baie du mont saint-michel
- zones naturelles d'interdit ecologique
- direction départementale de l'equipement
- exploitation des données……………………………………
- cartes thématiques
MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION NATIONALE
ÉCOLE PRATIQUE DES HAUTES ÉTUDES
Sciences de la Vie et de la Terre
CONTRIBUTION À LA MISE EN PLACE D’UNE BASE DE
DONNEES À RÉFÉRENCE SPATIALE EN BAIE DU MONT
SAINT-MICHEL
MEMOIRE
Présenté par
Xiaojun LI
Pour l’obtention du diplôme de l’École Pratique des Hautes Études
Soutenu le 3, novembre 2005 devant le jury suivant :
Président :
M. Marc BUI,
Directeur d’Etudes, EPHE, Paris
Examineurs :
Mme Michèle BEGUIN, Maître de Conférences, Université de Paris 1, Paris
Mme.
Marie-Françoise COUREL, Directeur d’Etudes, EPHE, Paris
Mme. Jeannine LE RHUN, Maître de Conférences, EPHE, Paris
M. Didier ROBERT, Responsable Géomarketing, Médiapost, Montrouge
Rapporteur :
M. Bruno DELESALLE, Maître de Conférences, EPHE, Perpignan
Laboratoire de Géomorphologie
Directeur :
et Environnement Littoral
Marie Françoise COUREL
PRODIG-UMR85856/CNRS
Presidence.Ephe@ephe.sorbonne.fr
2 Rue Vallete
Maître de conférences :
75005 Paris, France
Jeannine LE RHUN
jlerhun@ephe.sorbonne.fr
Résumé
EPHE
Banque de Monographies SVT
1
La Baie du Mont Saint-Michel, site très étudié par des chercheurs de différentes disciplines
depuis nombreuses années du fait de ses caractéristiques particulières,
est l’objet actuellement
de deux grands projets : le transfert des installations conchylicoles et le rétablissement du
caractère maritime du Mont Saint-Michel.
Face à ces projets, la mise en place d’un
observatoire des
changements environnementaux apparaît comme une nécessité.
Une base de
données à référence spatiale a été établie à l’aide de l’outil SIG. Les données multi sources et
multi formats, telles que les images satellitaires, les orthophotographies aériennes multi
temporelles, les cartes thématiques, les données altimétriques (bathymétrie et LIDAR), les
données provenant de bases de données diverses, ont été collectées, géoréférencées, traitées,
intégrées dans la base avec différentes méthodes et des procédures spécifiques adaptées à
leurs caractéristiques. Cette
mise en oeuvre de la base offre aux thématiciens des différentes
disciplines concernées de grandes potentialités de recherche afin d’étudier la dynamique et
l’évolution de cet espace très partagé.
Mots- clés
:
Baie du Mont Saint-Michel,
base de données, mise en place, MNT, SIG
TABLE DES MATIERES
Remerciement
I : Introduction
I.1. La zone d’étude ………………………………………….………….……..
1
I.2. Problématique de la zone d’étude………………………………….……..
4
I.2.1. Une conchyliculture sous fortes contraintes……………………….…..
4
I.2.2. Deux projets antagonistes sur la baie………………………………….
7
I.3. Objectif du travail……………………………………………………….…
8
II : La mise en place du système géographique - Méthodologie
II.1. Le Système d’Information Géographique
…………………………..……
11
II.1.1. Définition………………………………………………………………
11
II.1.2. Le Modèle Conceptuel de Données (MCD)………………….….……
11
II.1.3. La démarche méthodologique………………………………………….
14
II.1.4. Matériel informatique et logiciels………………………………………
14
II. 2. Construction d’une base de données cartographiques…………………..
16
II.2.1. L’échelle géographique et le choix du référentiel cartographique……..
16
II.2.2. Les données de type raster……………………………………...…...….
17
1). Les cartés scannées………………………………………………..
17
2). Les données de télédétection et leur traitement………………..….
19
A. Renforcement des contrastes par étalement de la
dynamique……………………………………………...………….
19
EPHE
Banque de Monographies SVT
2
B. Analyse de Composantes principales (ACP)…………………..
22
C. Classification…………………………………………………… 25
3). Le géoréférencement des données par saisie de point
homologues………………………………………………………
26
II.2.3. La vectorisation et les changements de projection…………………....
27
1). Pourquoi vectoriser des données?...................................................
27
2). Choix des méthodes de la vectorisation…………………….…….
28
3). Choix des informations à extraire……………………………..…..
28
4). Saisie des données vectorielles……………………………………
29
A. Vectorisation des données graphiques………………….……..
29
B.
Table attributaire……………………………………………...
33
5). Importation des données vectorielles de l’extérieur ……………...
35
A.
Importation des données sous
Mapinfo®
: exemple de
BDCarto®
de l’
IGN
…………………………………………..
35
B.
Transformation des projections ………………………...…….
35
6). Deux problèmes des données vectorielles……………………..….
36
A. Manque d’exactitude…………………………………….…….
36
B. Problème de réutilisation des données……………………..….
37
II.2.4. Données de terrain……………………………………………….…….
37
1). Données de terrain alphanumériques……………………………....
37
2). Photographies obliques……………………………………..……...
38
II.2.5. Conclusion……………………………………………………..………
38
III : Intégration des données de 3D : Modèle Numérique de Terrain
III.1. Présentation générale du MNT…………………………………………
39
III.1.1. Définition……………………………………………………………
39
III.1.2. Mode de représentation…………………………………………..…
39
III.2. Données disponibles…………………………………………………..…
39
1). Données de type
LIDAR
………………………………………..
40
2). Données bathymétriques ……………………………………….
41
III.3. Schéma de la méthode ………………………………………………...…
41
III.4. Mise en évidence du MNT et procédures…………………………..…..
42
III.4.1. MNT réalisé sous
ArcView
®
3.1…………………………………….
42
1). Préparation dans
ArcView
®
3.1…………………………….……
42
A. Extensions nécessaires……………………………………….
42
B
.
Répertoire du travail……………………………………….…
42
2). Le calcul du MNT à partir des données bathymétriques…….…..
43
A.
Importation……………………………………………….….
43
B.
Méthode d’interpolation………………………………….….
43
3). Le calcul du MNT à partir des données LIDAR…………………
43
III.4.2. Critiques des données et problèmes rencontrés………………………
43
1). Défauts d’enregistrement……………………………………..…..
44
2). Distribution des points……………………………………………
44
3). Projections incohérentes……………………………………….…
44
4). Problème du format…………………………………………….…
44
5). Fichiers volumineux………………………………………………
45
6). Raccord des données……………………………………………...
45
7). Valeur explosée……………………………………………………
47
8). Perte des informations des coordonnées………………………..…
48
9). Décalage après la transformation de Lambert 93 à Lambert II
EPHE
Banque de Monographies SVT
3
étendu…………………………………………………………...…
48
III.4.3. Validation…………………………………………………………..…
49
III.5. Résultats …………………………………………………………………..
50
III.5.1. Les MNT réalisés sous
ArcView
® 3.1……………………………..….
50
1). MNT calculé à partir du LIDAR………………………………......
50
2). MNT calculé à partir des données bathymétriques………….…..…
51
3). MNT de résolution 5 m de la baie Mont Saint-Michel………..…..
52
4). Dérivés du MNT………………………………………..………....
52
III.5.2. Les MNT réalisés sous
ER Mapper
® 6.4 ……………………..…..….
53
1). MNT calculé à partir des données LIDAR………………………..
53
2). MNT calculé à partir des données bathymétriques………………..
53
IV : Application et exploitation de la base de données
IV.1. Présentation du SIG de la baie du Mont Saint Michel…………….……
55
IV.1.1. Le dictionnaire de données ……………………………. ……………
55
IV.1.2. Couches thématiques …………………………………………….…..
60
1). Couche : aménagement……………………………………………
60
2). Couche: benthos……………………………………………...……
65
3). Couche : herbus……………………………………………..…….
66
4). Couche : hydrologie…………………………………………...…..
68
5). Couche : topographie………………………………………..…….
70
6). Couche : sédimentologie………………………………………..…
72
IV.2. Exploitation des données……………………………………..……..…….
76
IV.2.1. Création d’information
1). Exemple d’analyse spatiale……………….…………..……..…….
76
2). Requête attributaire………………………………….…………..…
77
3). Mesure spatiale………………………………………..………...…
77
IV.2.2. Lien dynamique
IV.3. Cartographie des résultats………………………………………..……..…
78
IV.3.1. Carte de l’évolution mytilicole et des cadastres conchylicoles …….…
79
IV.3.2. Suivi l’évolution des récifs d’hermelles…………………………....….
83
IV.3.3. Développement des polders de la baie du Mont Saint-Michel………...
84
Conclusion
……………………………………………………………………………
86
Bibliographie
ANNEXE 1 :
Connaissances biologiques
ANNEXE 2 :
Évolution conchylicole en baie du Mont Saint-Michel
ANNEXE 3 :
Géoréférencement sous
ArcView
® 3.1
ANNEXE 4
:
Comparaison de la fonction du géoréférencement sous
ER Mapper
® 6.4 et sous
ArcView
® 3.1
ANNEXE 5 :
Données vectorielles de l’extérieur
ANNEXE 6 :
Poster : un SIG pour le suivi environnemental de la Baie du Mont Saint-Michel
ANNEXE 7 :
Drapage du MNT sous
ER Mapper
® 6.4
Liste des figures
Liste des photos
EPHE
Banque de Monographies SVT
4
ABRÉVIATION
ACP
:
Analyse de Composantes Principales
CP
:
Composante Principale
DDAM
:
Direction Départementale des Affaires Maritimes
DDE
:
Direction Départementale de l’Equipement
DIREN
:
DIrection Régionale de l’ENvironnement
EPHE
:
Ecole Pratique des Hautes Etudes
ETM
:
Enhanced Thematic Mapper (Anglais)
GCP
:
Ground Control Point (Anglais)
GPS:
Global Positining System (Anglais)
IFREMER
:
Institut Francais de Recherche pour l'Exploitation de la MER
IGN
:
Institut Géographique Nationale
INS
:
Internal Navigation System (Anglais)
INSEE
:
Institut National de la Statistique et des Etudes Economiques
MNHN
:
Muséum National d’Histoire Naturelle
MES :
Matière En Suspension
LIDAR:
LIght Detection And Ranging (Anglais)
MCD
:
Modèle Conceptuel de Données
MNT
:
Modèle Numérique de Terrain
PNEC
:
Programme National Environnement Côtier
SIG
:
Système d’Information Géographique
SPOT
:
Satellites Pour l’Observation de la Terre
TIN
:
Triangulated Irregular Network (Anglais)
TM
:
Thematic Mapper (Anglais)
UNESCO
:
United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (Anglais)
ZICO
:
Zones Importantes pour la Conservation des Oiseaux
ZNIEFF
:
Zones Naturelles d’Interdit Ecologique Florisque et Faunistique
ZPS :
Zone de Protection Spéciale
3D
:
3 Dimensions
Introduction
….
Plusieurs organismes de recherche ont engagé des travaux communs sur ce site dans différentes
disciplines depuis de nombreuses années. Géographes, botanistes, biologistes, géologues,
modélisateurs, économistes sont réunis dans le cadre d’un programme
PNEC
(Programme National
Environnement Côtier) –– Atelier “Baie du Mont Saint-Michel”
lancé en 2002 dans lequel
collaborent notamment l’
IFREMER
, le
MNHN
et l’
EPHE
. Les objectifs de ce programme
interdisciplinaire sont : “premièrement, d’identifier et documenter les bases fondamentales d’une
approche de capacité trophique de bassin dans le cadre des manifestations biologiques naturelles,
conchylicoles et invasives ; deuxièmement, d’anticiper les effets des perturbations majeures,
naturelles ou anthropiques de l’environnement”.
Il était nécessaire de mettre en place un outil fiable servant de support commun
aux différents
scientifiques participant à l’observation et à la compréhension des changements environnementaux en
baie du Mont Saint-Michel.
Ce mémoire s’inscrit dans le cadre de ces recherches interdisciplinaires. L’objectif est d’établir
une base de données à référence spatiale permettant d’intégrer l’archive cartographique, de stocker et
gérer ces données, puis de les réutiliser et valoriser en fonction des problématiques spécifiques aux
EPHE
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5
divers champs disciplinaires. Un Système d’Information Géographique (SIG) est essentiel pour
réaliser ces objectifs.
Ce SIG est conçu d’abord comme un outil de gestion d’observation qui pourrait
stocker,
archiver des données existantes, et aussi comme un outil d’exploitation qui sera capable de fournir
une série de cartes thématiques, d’analyser les impacts environnementaux afin d’offrir des références
utiles aux planificateurs et aménageurs. Ce travail porte sur la mise en oeuvre de la base de données
cartographique sur la Baie du Mont Saint-Michel.
Grâce à la coopération tout au long de ce travail, avec les chercheurs, thématiciens et
utilisateurs, diverses données ont été assemblées, rajoutées, traitées au fur et au mesure du
déroulement du programme. Une base de données cartographique abondamment fournie et un SIG
opérationnels de la baie du Mont Saint-Michel sont ainsi établis.
Ce mémoire rappelle les démarches mises au point tout au long du travail et les techniques
développées. Les procédures de certaines étapes importantes sont précisées pour qu’on puisse
connaître et critiquer les faiblesses, les contraintes et la fiabilité des données. Les difficultés, les
problèmes rencontrés, les solutions techniques retenues au cours de l’élaboration de la base sont
détaillées afin que les utilisateurs ultérieurs puissent intégrer ce SIG le plus vite possible, mais surtout
pour qu’ils puissent éviter les mêmes problèmes ou les résoudre le plus rapidement possible, s’ils
veulent augmenter la base par de nouveaux documents présentant des caractéristiques analogues.
Ce mémoire est divisé en 3 parties :
Dans la première partie, nous présentons les méthodes utilisées dans ce travail, et nous nous
attachons à expliquer comment les données, données raster et vecteur, ont été intégrées dans le SIG.
Nous décrivons aussi les problèmes rencontrés et les expériences acquises lors de ce travail.
Ensuite, nous décrivons plus particulièrement la réalisation du Modèle Numérique de Terrain
(MNT) à partir des données LIDAR (Light Detection And Ranging) et des données bathymétriques.
Enfin, la dernière partie présente la base de données réalisée, et donne des exemples
d’utilisation.
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- Manuel :
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Microsoft
®
ACCESS
, système de gestion de bases de données relationnelles pour Windows®,
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·
ArcView
® 3D Analyst, 3D surface creation, visualization, and analysis, ESRI, 1997.
·
Support de cours et exercices pratiques, ESRI, 2002.
·
ER Mapper® 6.0
Tutorial, 1998;
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ER Mapper® 6.0
User guide, 1998;
·
ER Mapper® 6.0
Applications, 1998.
EPHE
Banque de Monographies SVT
8
