SIG distribué - Distributed GIS

Le SIG distribué fait référence aux systèmes GI qui n'ont pas tous les composants du système dans le même emplacement physique. Cela peut être le traitement , la base de données , le rendu ou l' interface utilisateur . Il représente un cas particulier d' informatique distribuée , avec des exemples de systèmes distribués, y compris les SIG basés sur le Web et les SIG mobiles . La distribution des ressources fournit des modèles d'entreprise et d'entreprise pour le SIG (impliquant plusieurs bases de données, différents ordinateurs effectuant une analyse spatiale et un écosystème diversifié d'appareils clients souvent compatibles spatialement). Le SIG distribué permet un modèle de services partagés , y compris la fusion de données (ou mashups ) basé sur les services Web Open Geospatial Consortium (OGC). La technologie SIG distribuée permet des systèmes de cartographie en ligne modernes (tels que Google Maps et Bing Maps ), des services basés sur la localisation (LBS), des SIG basés sur le Web (tels qu'ArcGIS Online) et de nombreuses applications cartographiques. D'autres applications incluent le transport, la logistique , les services publics, les systèmes d'information agricole/agricole, les systèmes d'information environnementale en temps réel et l'analyse du mouvement des personnes. En termes de données, le concept a été étendu pour inclure l'information géographique volontaire . Le traitement distribué permet d'améliorer les performances de l'analyse spatiale grâce à l'utilisation de techniques telles que le traitement parallèle.

Étymologie

Le terme SIG distribué a été inventé par Bruce Gittings à l' Université d'Édimbourg . Il était responsable de l'un des premiers SIG distribués basés sur Internet . En 1994, il a conçu et mis en œuvre le World Wide Earthquake Locator, qui a fourni des cartes des récents séismes à un utilisateur indépendant de l'emplacement, qui a utilisé le système de cartographie Xerox PARC (basé en Californie , États-Unis), géré par une interface basée à Édimbourg ( Scotland) , qui a tiré des données en temps réel du National Earthquake Information Center (USGS) au Colorado , aux États-Unis. Gittings a enseigné pour la première fois un cours sur cette matière en 2005 dans le cadre du programme de maîtrise en SIG de cette institution. Comme il n'y avait pas d'article Wikipédia relatif au SIG distribué à l'époque, il a demandé à ses étudiants d'en créer un en 2007 comme exercice de classe.

Les types

SIG d'entreprise

Le SIG d'entreprise fait référence à un système d'information géographique qui intègre les données géographiques de plusieurs départements et sert l'ensemble de l'organisation. L'idée de base d'un SIG d'entreprise est de traiter les besoins du département collectivement plutôt qu'individuellement. Lorsque les organisations ont commencé à utiliser le SIG dans les années 1960 et 1970, l'accent était mis sur des projets individuels où des utilisateurs individuels créaient et maintenaient des ensembles de données sur leurs propres ordinateurs de bureau. En raison d'une interaction et d'un flux de travail étendus entre les départements, de nombreuses organisations sont passées ces dernières années de systèmes SIG indépendants et autonomes à des approches plus intégrées qui partagent les ressources et les applications.

Certains des avantages potentiels qu'un SIG d'entreprise peut offrir comprennent une redondance considérablement réduite des données dans l'ensemble du système, une précision et une intégrité améliorées des informations géographiques, ainsi qu'une utilisation et un partage plus efficaces des données. Les données étant l'un des investissements les plus importants de tout programme SIG, toute approche qui réduit les coûts d'acquisition tout en maintenant la qualité des données est importante. La mise en œuvre d'un SIG d'entreprise peut également réduire les coûts globaux de maintenance et de soutien du SIG, ce qui permet une utilisation plus efficace des ressources SIG du département. Les données peuvent être intégrées et utilisées dans les processus de prise de décision dans toute l'organisation.

SIG d'entreprise

Un système d'information géographique d' entreprise est similaire au SIG d'entreprise et satisfait les besoins d'information spatiale d'une organisation dans son ensemble de manière intégrée. Le SIG d'entreprise se compose de quatre éléments technologiques qui sont les données , les normes , les technologies de l'information et le personnel spécialisé. Il s'agit d'une approche coordonnée qui s'éloigne du SIG de bureau fragmenté. La conception d'un SIG d'entreprise comprend la construction d'une base de données d' entreprise centralisée conçue pour être la principale ressource de toute une organisation. La base de données d'entreprise est spécialement conçue pour répondre efficacement aux exigences de l'organisation. La gestion efficace de la base de données de l'entreprise et l'établissement de normes telles que l' OGC pour les technologies de cartographie et de base de données sont essentielles à un SIG d'entreprise .

Les avantages incluent que tous les utilisateurs de l'organisation ont accès à des données partagées, complètes, précises, de haute qualité et à jour. Tous les utilisateurs de l'organisation ont également accès à une technologie partagée et à des personnes ayant une expertise. Cela améliore l'efficience et l'efficacité de l'organisation dans son ensemble. Une base de données d'entreprise gérée avec succès réduit la collecte et le stockage redondants d'informations dans l'ensemble de l'organisation. En centralisant les ressources et les efforts, il réduit le coût global.

SIG mobile

Avec environ 80 % de toutes les données considérées comme ayant une composante spatiale, les SIG mobiles modernes sont une puissante plate-forme d'intégration de processus métier géocentrique permettant l'entreprise spatiale. Le nombre d'appareils mobiles en circulation a dépassé la population mondiale (2013) avec une accélération rapide de l' adoption des tablettes iOS , Android et Windows 8 . Les tablettes deviennent rapidement populaires pour une utilisation sur le terrain utilitaire. Les boîtiers à faible coût certifiés MIL-STD-810 transforment les tablettes grand public en unités d'utilisation sur le terrain entièrement durcies, mais légères, à 10 % des coûts des ordinateurs portables durcis traditionnels.

Bien que toutes les applications du SIG mobile ne soient pas limitées par l'appareil, beaucoup le sont. Ces limitations s'appliquent davantage aux appareils plus petits tels que les téléphones portables et les PDA . Ces appareils ont : de petits écrans avec une résolution médiocre, une mémoire et une puissance de traitement limitées, un clavier médiocre (ou inexistant) et une autonomie de batterie courte. Des limitations supplémentaires peuvent être trouvées dans les applications de tablette basées sur un client Web : une interface graphique Web et une intégration de périphérique médiocres, une dépendance en ligne et un cache client Web hors ligne très limité.

Services basés sur la localisation

Les services basés sur la localisation (LBS) sont des services qui sont distribués sans fil et fournissent des informations relatives à l'emplacement actuel de l'utilisateur. Ces services comprennent des éléments tels que « trouver mon plus proche… », des directions et divers systèmes de surveillance des véhicules, tels que le système GM OnStar, entre autres. Les services basés sur la localisation sont généralement exécutés sur des téléphones mobiles et des PDA, et sont destinés à être utilisés par le grand public plus que les systèmes SIG mobiles qui sont orientés vers les entreprises commerciales. Les appareils peuvent être localisés par triangulation à l'aide du réseau de téléphonie mobile et/ou du GPS.

Services de cartographie Web

Un service de cartographie Web est un moyen d'afficher et d'interagir avec des cartes sur le Web. Le premier service de cartographie Web était le Xerox PARC Map Viewer construit en 1993 et ​​mis hors service en 2000.

Il y a eu 3 générations de service de carte Web . La première génération date de 1993 et ​​consistait en de simples images cliquables dotées d'une fonction de clic unique. La deuxième génération était à partir de 1996 et utilisait toujours les cartes d'images avec la fonction en un clic. Cependant, ils avaient également des capacités de zoom et de panoramique (bien que lents) et pouvaient être personnalisés grâce à l'utilisation de l' API URL . La troisième génération date de 1998 et a été la première à inclure des cartes glissantes. Ils utilisent la technologie AJAX qui permet un panoramique et un zoom transparents. Ils sont personnalisables à l'aide de l' API URL et peuvent avoir des fonctionnalités étendues programmées à l'aide du DOM .

Les services de carte Web sont basés sur le concept de carte d'image par laquelle celle-ci définit la zone recouvrant une image (par exemple GIF). Une image cliquable peut être traitée côté client ou côté serveur. Comme les fonctionnalités sont intégrées au serveur Web, les performances sont bonnes. Les images cliquables peuvent être dynamiques. Lorsque des cartes-images sont utilisées à des fins géographiques, le système de coordonnées doit être transformé en l'origine géographique pour se conformer à la norme géographique d'avoir l'origine dans le coin inférieur gauche. Les cartes Web sont utilisées pour les services basés sur la localisation .

Recherche locale

Article détaillé : Recherche locale (Internet)

La recherche locale est une approche récente de la recherche sur Internet qui intègre des informations géographiques dans les requêtes de recherche afin que les liens que vous renvoyez soient plus pertinents par rapport à l'endroit où vous vous trouvez. Il s'est développé à partir d'une prise de conscience croissante que de nombreux utilisateurs de moteurs de recherche l' utilisent pour rechercher une entreprise ou un service dans la région. La recherche locale a stimulé le développement de la cartographie Web, qui est utilisée soit comme un outil à utiliser pour restreindre géographiquement votre recherche (voir Live Search Maps ), soit comme une ressource supplémentaire à renvoyer avec les listes de résultats de recherche (voir Google Maps ). Cela a également conduit à une augmentation du nombre de petites entreprises faisant de la publicité sur le Web.

Mashups

Dans les SIG distribués, le terme mashup fait référence à un service Web générique qui combine du contenu et des fonctionnalités provenant de sources disparates ; les mashups reflètent une séparation de l'information et de la présentation. Les mashups sont de plus en plus utilisés dans les applications commerciales et gouvernementales ainsi que dans le domaine public. Lorsqu'il est utilisé dans un SIG, il reflète le concept de connexion d'une application à un service de cartographie. Un exemple consiste à combiner Google Maps avec les statistiques de la criminalité de Chicago pour créer la carte des statistiques de la criminalité de Chicago . Les mashups sont rapides, offrent un bon rapport qualité-prix et suppriment la responsabilité des données du créateur.

Les systèmes de deuxième génération fournissent des mashups principalement basés sur des paramètres d'URL, tandis que les systèmes de troisième génération (par exemple Google Maps) permettent une personnalisation via un script (par exemple JavaScript).

Stratégie

Le développement de l' initiative INSPIRE ( Infrastructure pour l'information spatiale dans la Communauté européenne ) de l'Union européenne (UE) indique qu'il s'agit d'une question de plus en plus prise en compte à l'échelle nationale et européenne. Cela indique qu'il est nécessaire de créer des « informations géoréférencées de qualité » qui seraient utiles pour une meilleure compréhension des activités humaines sur les processus environnementaux. Il s'agit donc d'un projet ambitieux qui vise à développer une base de données d'informations spatiales européennes.

La stratégie IG pour l'Écosse a été introduite en 2005 pour fournir une IDS durable, à travers le plan de mise en œuvre « Une Écosse – Une géographie ». Cette documentation note qu'elle devrait être en mesure de fournir des liens vers les « Espaces, visages et lieux d'Écosse ». Bien que des plans pour une stratégie IG existent depuis un certain temps, il a été révélé lors de la conférence AGI Scotland 2007 qu'un récent examen du budget par le gouvernement écossais a indiqué qu'il n'y aurait pas d'allocation de ressources pour financer cette initiative au cours du prochain mandat. Par conséquent, un plan d'affaires devra être présenté afin de décrire les coûts-avantages liés à l'adoption de la stratégie.

Normes

Les principales normes pour les SIG distribués sont fournies par l' Open Geospatial Consortium (OGC). OGC est un groupe international à but non lucratif qui cherche à activer les SIG sur le Web et à son tour à géo-activer le Web. L'un des problèmes majeurs concernant les SIG distribués est l'interopérabilité des données puisqu'elles peuvent se présenter sous différents formats en utilisant différents systèmes de projection. Les normes OGC visent à assurer l'interopérabilité entre les données et à intégrer les données existantes.

OGC

En termes d'interopérabilité, l'utilisation de normes de communication dans les SIG distribués est particulièrement importante. Des normes générales pour les données géospatiales ont été élaborées par l' Open Geospatial Consortium (OGC). Pour l'échange de données géospatiales sur le Web, les normes OGC les plus importantes sont le Web Map Service (WMS) et le Web Feature Service (WFS).

L'utilisation de passerelles conformes à l'OGC permet de créer des systèmes GI distribués très flexibles. Contrairement aux systèmes GI monolithiques, les systèmes conformes à l'OGC sont naturellement basés sur le Web et n'ont pas de définitions strictes des serveurs et des clients. Par exemple, si un utilisateur ( client ) accède à un serveur, ce serveur lui-même peut agir en tant que client d'un certain nombre de serveurs supplémentaires afin de récupérer les données demandées par l' utilisateur . Ce concept permet la récupération de données à partir d'un nombre quelconque de sources différentes, à condition que des normes de données cohérentes soient utilisées. Ce concept permet le transfert de données avec des systèmes non capables de la fonctionnalité SIG. Une fonction clé des normes OGC est l'intégration de différents systèmes déjà existants et donc la géo-activation du Web. Les services Web offrant différentes fonctionnalités peuvent être utilisés simultanément pour combiner des données provenant de différentes sources (mash-ups). Ainsi, différents services sur des serveurs distribués peuvent être combinés pour un « chaînage de services » afin d'ajouter une valeur supplémentaire aux services existants. Grâce à une large utilisation des normes OGC par différents services Web, le partage des données distribuées de plusieurs organisations devient possible.

Certains langages importants utilisés dans les systèmes conformes à l'OGC sont décrits ci-dessous. XML signifie eXtensible Markup language et est largement utilisé pour afficher et interpréter les données des ordinateurs. Ainsi, le développement d'un système IG basé sur le Web nécessite plusieurs codages XML utiles qui peuvent décrire efficacement des graphiques bidimensionnels tels que des cartes SVG et en même temps stocker et transférer des caractéristiques simples GML . Étant donné que GML et SVG sont tous deux des codages XML, il est très simple de convertir entre les deux à l'aide d'un XML Style Language Transformation XSLT . Cela donne à une application un moyen de rendre GML, et c'est en fait la principale manière dont cela a été accompli parmi les applications existantes aujourd'hui. XML peut introduire des services web innovants, en termes de SIG. Il permet aux informations géographiques d'être facilement traduites sous forme graphique et, en ces termes, les graphiques vectoriels scalaires (SVG) peuvent produire des sorties dynamiques de haute qualité en utilisant des données extraites de bases de données spatiales. Dans le même esprit, Google, l'un des pionniers des SIG basés sur le Web, a développé son propre langage qui utilise également une structure XML. Keyhole Markup Language (KML) est un format de fichier utilisé pour afficher des données géographiques dans un navigateur terrestre, tel que Google Earth, Google Maps et Google Maps pour les navigateurs mobiles "Google KML definition" . Récupéré le 2007-11-21 .

Système Global pour les Communications Mobiles

Global System for Mobile Communications (GSM) est une norme mondiale pour les téléphones mobiles du monde entier. Les réseaux utilisant le système GSM offrent la transmission de la voix, des données et des messages sous forme de texte et de multimédia et fournissent des services Web, Telenet, ftp, e-mail, etc. sur le réseau mobile. Près de deux millions de personnes utilisent désormais le GSM. Il existe cinq principaux standards de GSM : GSM 400, GSM 850, GSM 900, GSM-1800 (DCS) et GSM1900 (PCS). Le GSM 850 et le GSM 1900 sont utilisés en Amérique du Nord, dans certaines régions d'Amérique latine et d'Afrique. En Europe, en Asie et en Australie, la norme GSM 900/1800 est utilisée.

Le GSM se compose de deux composants : le radiotéléphone mobile et le module d'identité de l'abonné . Le GSM est un réseau cellulaire , c'est-à-dire un réseau radio composé d'un certain nombre de cellules. Pour chaque cellule, l'émetteur (appelé station de base) émet et reçoit des signaux. La station de base est contrôlée par le contrôleur de station de base via le centre de commutation mobile.

Pour l'amélioration du GSM, le General Packet Radio Service (GPRS), un service de données orienté paquets pour la transmission de données, et le Universal Mobile Telecommunications System (UTMS), le système de communication mobile de troisième génération ( 3G ), ont été introduits. Les deux fournissent des services similaires à la 2G, mais avec une bande passante et une vitesse supérieures .

Protocole d'application sans fil

Le protocole d'application sans fil (WAP) est une norme pour la transmission de données de contenu et de services Internet. Il s'agit d'une spécification sécurisée qui permet aux utilisateurs d'accéder instantanément aux informations via des téléphones portables, des téléavertisseurs, des radios bidirectionnelles, des smartphones et des communicateurs. WAP prend en charge HTML et XML et le langage WML et est spécialement conçu pour les petits écrans et la navigation à une main sans clavier. WML est évolutif depuis les affichages de texte sur deux lignes jusqu'aux écrans graphiques que l'on trouve sur les téléphones intelligents. Il est beaucoup plus strict que HTML et est similaire à JavaScript .

Géolocalisation

Article principal : Géolocalisation

La géolocalisation est le processus d'ajout de métadonnées d' identification géographique à des ressources telles que des sites Web, des flux RSS, des images ou des vidéos. Les métadonnées se composent généralement de coordonnées de latitude et de longitude, mais peuvent également inclure l'altitude, la direction de maintien de la caméra, des informations sur le lieu, etc. Le site Web Flickr est l'un des services Web célèbres qui hébergent des photos et fournit des fonctionnalités pour ajouter des informations de latitude et de longitude à l'image. L'idée principale est d'utiliser des métadonnées liées aux images et à la collection de photos. Une balise géographique est simplement une balise XML correctement formée donnant les coordonnées géographiques d'un lieu. Les coordonnées peuvent être spécifiées en latitude et longitude ou en coordonnées UTM ( Universal Transverse Mercator ).

Le vocabulaire RDFIG Geo du W3C est la base commune des recommandations. Il fournit des noms mondiaux officiels pour les propriétés de latitude, longitude et altitude. Celles-ci sont données dans un système de coordonnées connu sous le nom de "référence WGS84". Une donnée géographique spécifie une approximation ellipsoïdale de la surface de la Terre ; WGS84 est la référence de ce type la plus couramment utilisée.

Traitement parallèle

Le traitement parallèle est l'utilisation de plusieurs processeurs pour exécuter différentes sections d'un programme ensemble. Les équipements de télédétection et d'arpentage ont fourni de grandes quantités d'informations spatiales, et comment gérer, traiter ou disposer de ces données sont devenus des problèmes majeurs dans le domaine de la science de l'information géographique (SIG). Pour résoudre ces problèmes, de nombreuses recherches ont été menées dans le domaine du traitement parallèle des informations SIG. Cela implique l'utilisation d'un seul ordinateur avec plusieurs processeurs ou plusieurs ordinateurs connectés sur un réseau travaillant sur la même tâche. Il existe de nombreux types différents d'informatique distribuée, deux des plus courants sont le clustering et le traitement en grille .

Certains considèrent l' informatique en grille comme « la troisième vague de technologies de l'information » après Internet et le Web, et sera l'épine dorsale de la prochaine génération de services et d'applications qui permettront de faire avancer la recherche et le développement des SIG et des domaines connexes. L'informatique en grille permet de partager la puissance de traitement, permettant d'atteindre des performances élevées en matière de calcul, de gestion et de services. L'informatique en grille (contrairement au superordinateur conventionnel qui fait du calcul parallèle en reliant plusieurs processeurs sur un bus système) utilise un réseau d'ordinateurs pour exécuter un programme.

Le problème de l'utilisation de plusieurs ordinateurs réside dans la difficulté de répartir les tâches entre les ordinateurs, sans avoir à référencer des portions de code en cours d'exécution sur d'autres processeurs. La loi d'Amdahl exprime l'accélération d'un programme résultant de la parallélisation. Il indique que l'accélération potentielle du programme est définie par la fraction de code (P) qui peut être parallélisée : 1/(1-P). Si le code ne peut pas être décomposé pour s'exécuter sur plusieurs processeurs, P = 0 et l'accélération = 1 (pas d'accélération). S'il est possible de décomposer le code pour qu'il soit parfaitement parallèle alors P = 1 et l'accélération est infinie, en théorie bien que des limites pratiques se produisent. Ainsi, il existe une limite supérieure à l'utilité d'ajouter plus d'unités d'exécution parallèles. La loi de Gustafson est une loi étroitement liée à la loi d'Amdahl mais ne fait pas autant d'hypothèses et tente de modéliser ces facteurs dans la représentation de la performance. L'équation peut être modélisée par S(P) = P − α * (P − 1) où P est le nombre de processeurs, S est l'accélération et la partie non parallélisable du processus.

Le cadre hadoop a été utilisé avec succès dans le traitement des SIG.

Voir également

Les références

  • Chan, T, O, Williamson, I, P. (1997) Définition du SIG : Le point de vue du gestionnaire. Atelier international sur les SIG dynamiques et multidimensionnels. Hong Kong, pp 18. DÉFINITION DU SIG : LE POINT DE VUE DU MANAGER
  • we-do-IT (2013) : LatLonGO - Permettre l'entreprise spatiale. Livre blanc we-do-IT, document électronique : [2]
  • ESRI (2003) : SIG d'entreprise pour le gouvernement municipal. Livre blanc ESRI. Document électronique : Wayback Machine
  • Ionita, A. (2006) : Développer un SIG d'entreprise. Document électronique : Développement d'un SIG d'entreprise
  • Sipes, JL (2005) : Technologies spatiales : Stratégie logicielle : Options pour l'entreprise. Document électronique : SIG | Cadalyseur
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