Stratégie d'altimétrie nationale : vers un environnement ouvert
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Stratégie d'altimétrie nationale : vers un environnement ouvert

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La popularité croissante des données d’élévation et leurs utilisations dans plusieurs domaines montrent l’importance d’une bonne connaissance de la topographie du relief canadien. Les ...

La popularité croissante des données d’élévation et leurs utilisations dans plusieurs domaines montrent l’importance d’une bonne connaissance de la topographie du relief canadien. Les applications nombreuses le démontrent aussi, que ce soit pour trouver l’emplacement optimal pour des installations de radiocommunications, pour créer des paysages virtuels ou encore pour déterminer les zones d'un bassin hydrographique propices aux inondations. En fait, les besoins ne cessent de grandir et de se spécialiser et les technologies d’acquisition pour ce type de données sont de plus en plus nombreuses, performantes et accessibles. Les données numériques d’élévation nationales sont déjà disponibles sans frais sur le portail GéoBase (www.geobase.ca), elles présentent cependant certaines lacunes et restrictions qui limitent leur exploitation (ex : format restreint, résolution fixe, découpage fixe, système de coordonnées unique et manque de cohérence avec l’hydrographie). C’est pour remédier à ces problèmes et plusieurs autres que le projet Stratégie d’altimétrie nationale a été initié par le Centre d’information topographique. Ce projet vise la définition et l’implantation d’un nouvel environnement pour recevoir, stocker, corriger et mieux servir les données d’élévation afin de faciliter leur utilisation pour la prise de décision. Ce nouvel environnement flexible utilisera des capacités technologiques modernes permettant de traiter des données de différentes provenances et de propriétés variées (type, format, résolution, système de coordonnées, découpage…). Grâce à ce projet, les utilisateurs auront accès à une suite de produits et de services personnalisés qui permettront d’obtenir la connaissance du relief canadien nécessaire à leurs activités. Le contexte global et les grandes étapes du projet seront tout d’abord exposés. Par la suite, l’architecture du système ainsi les technologies utilisées dans l’implantation de ce dernier seront expliqués. Finalement, des exemples de produits et de services issus des données d’élévation seront présentés pour démontrer le potentiel de la solution proposée.

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  • CDED LIDAR TanDEM-X SRTM CONTOURS
  • Les bits sont transformés en hexadecimal. Pour cela, les bits sont d,abord transformés en décimale qui est utilisé pour selectionner la lettrwe correspondante dans liste 32 bits

Stratégie d'altimétrie nationale : vers un environnement ouvert Stratégie d'altimétrie nationale : vers un environnement ouvert Presentation Transcript

  • Stratégie d’altimétrie nationale : vers un environnement ouvert Présenté par David Bélanger Co-auteurs: Alexandre Beaulieu, Yves Belzile et Nouri Sabo Conférence Géomatique 2011
  • Plan de la présentation
    • Situation actuelle (DNEC)
    • La stratégie d’altimétrie nationale
    • Le nouvel environnement suggéré
    • Prototypage
    • Conclusion
    Image générée à partir du DNEC 1/50 000 et d’une image SPOT provenant de www.geobase.ca
  • Situation actuelle ( DNEC )
    • Disponible gratuitement sur
    • Découpage SNRC
    • Coordonnées géographiques
    • Datum horizontal - NAD 1983
    • Datum vertical - CVGD 1928
    • Format similaire au USGS DTED
    • Provenance provinciales et fédérales
    • À l'échelle de 1/250 000
      • Couverture complète
      • 3" x 3" (93 m x 65-35 m)
    • À l'échelle de 1/50 000
      • Couverture presque complétée
      • 0,75" x 0,75" (23 m x 16-11 m)
    Contraignant et plusieurs incohérences Nombre de fichiers livrés par catégorie à partir du portail GéoBase 2010-2011
  • Stratégie d’altimétrie nationale
    • But: Répondre aux besoins en données d’élévation de nos utilisateurs principaux, en fournissant des données d’élévation personnalisées, ainsi que des produits et services sur le relief du Canada.
    • Moyens d’y parvenir:
      • Projets pilotes avec utilisateurs (comprendre les exigences du système)
      • Création d’une communauté des utilisateurs (déterminer besoins)
      • Amélioration des données d'élévation existantes (couverture et qualité)
      • Création d’un nouvel environnement ouvert pour emmagasiner, gérer les élévations canadiennes et générer des produits rencontrant les besoins.
  • Le nouvel environnement suggéré Control qualité Amélioration App extrant BD Grille Système grille géospatiale Métadonnées App intrant
    • Flexibilité au niveau:
      • Du découpage,
      • De la résolution,
      • Du format,
      • De la projection, etc…
    • Suite de produits et services
    • personnalisés
    Produits et services WMS maps MNE Carte ombrée Carte de relief colorée WPS (ex. Élev Min., Max) Carte Aspect Carte de pentes Support à la décision Inondations Hydroliennes Énergie solaire Télécommunications Géologie Sources de données DNEC LIDAR TanDEM-X SRTM Courbes de niveau
  • BD Gestion type point type raster BD Distribution type raster Capacité de gérer les données régulières et irrégulières (toutes nos données). Particulièrement efficace pour les données de type nuages de points. Capacité de gérer les données régulières et de produire une panoplie de produit dérivées sous plusieurs formes (résolution, format, taille, ...).
    • Lidar et nuages de points;
    • ICESat, ASDB, Points géodésique;
    • Données Grilles variées;
    • Système optimisé pour la gestion et l’édition des données;
    • Très grande capacité;
    Système grille g é ospatiale
    • Données Raster (DEM);
    • Vues standards;
    • Système optimisé création de produits, de services et diffusion;
    • Très grande capacité;
    • Compatible avec le WEB;
    BD Grille BD Gestion BD Distribution Fonctionnement envisagé pour la (les) BD CQ Données : DNEC SRTM ICESat ASDB Données prov Lidar Métadonnées Amélioration App intrant App extrant CQ Produits & Services
  • Prototypage (2 technologies) Type Point: GeoHashTree dans Posgresql Type raster: PostGIS Raster BD Gestion type point type raster BD Distribution type raster
  • Prototypage: GeoHashTree Introduction à Geohash
    • Permet d’encoder une coordonnée Lat/Long en une chaîne de caractères ex. 45.4, -73.5=> f25dr ;
    • C‘est une structure hiérarchique de données spatiales qui divise l’espace en cadrans (une forme de QuadTree)
    • Permet de stocker un point sous la forme d’un attribut de type chaîne de caractères dans une BD.
    • L’attribut est aussi un index spatial (pas nécessaire d’indexer spatialement les points dans une BD).
    • Plus les préfixes des codes Geohash se ressemblent plus ils sont proches spatialement.
    • La précision est arbitraire (possibilité de stocker des données à n’importe quelle résolution)
    • ex. 6gkzwgjzn820 pour -25.382708, -49.265506 et
      • 6gkzwgjz pour -25.383, -49.266)
    • Requiert plus d’espace qu’un raster mais plus adapté pour les nuages de points (Point cloud)
    Source image : Herman Varma, Canadian Hydrographic Services, Oceans & Fisheries
  • Prototypage: GeoHashTree Structure dans PostGresql et optimisation
    • Plusieurs Geohash partagent les mêmes préfixes
    • Des Geohash proches spatialement peuvent avoir les mêmes attributs
    • On est passé de 82 Mb à 7 Mb et d’autres améliorations sont possibles !
    251 f2j 2prt 49pjz 251 f2j 2prt 190mu 251 f2j 2prt 031tc 250 f2j 2prm p14tz 250 f2j 2prm jc5vu 250 f2j 2prm h9jjc 250 f2j 2prm 53njy 255 f2j 8025 pr1p2 255 f2j 8025 np4pm 255 f2j 8025 1pnz6 255 f2j 8025 4rjxm 255 f2j 8025 5xhx2 255 f2j 8025 hz5r7 f2j 2prt 8025 49pjz 2prm 031tc p14tz … 53njy pr1p2 … 1pnz6 … 251 251 250 250 255 255
  • Prototypage: PostGIS Raster
    • Un nouveau type raster dans PostGIS semblable au type geometry pour les données vectorielles
    • Sera intégré au cœur de PostGIS dans le prochain release 2.0
    • Permet de partager le même environnement que les données vectorielles.
    • Les découpages (Extents) sont gérés avec les données
    • Une table = Une couverture matricielle (semblable à une classe de vecteur)
    • Une ligne = Une tuile ou un objet matriciel
    • Permet de gérer des vues généralisées (overviews)
    Couches générées Overviews Res DNEC 250K DNEC 50K 6 arc sec
      • 0.75 arc sec
      • 1.5 arc sec
      • 3 arc sec
  • Prototypage: PostGIS Raster
    • Permet d’effectuer des analyses de données en combinant des données vectorielles et matricielles dans une simple requête SQL.
    Ex. SELECT sum(ST_Area((gv).geom) * (gv).val) / sum(ST_Area((gv).geom)) AS average, min((gv).val), max((gv).val) FROM (SELECT ST_Intersection(rast, (SELECT ST_Buffer(ST_GeometryFromText('POINT(-72.5 45.2)',4269),0.009)) ) AS gv FROM dnec50k_mod WHERE ST_Intersects(rast_envelope , (SELECT ST_Buffer(ST_GeometryFromText('POINT(-72.5 45.2)',4269),0.009)) ) ) Les vues généralisées permettent d’effectuer des calculs plus rapidement avec une perte de précision. -72.5, 45.2
      • Trouver moyenne d’élévation, élévation min et élévation max dans la zone tampon de 1km d’une position.
    1min 39 sec 30 sec 9 sec 2 sec Temps Réponse 349 259 311 0.75 arc sec 349 260 311 1.5 arc sec 350 259 311 3 arc sec 349 254 311 6 arc sec Max Min Élévation moyenne Donnée 6 arc sec
      • 0.75 arc sec
      • 1.5 arc sec
      • 3 arc sec
  • Prototypage: PostGIS Raster
    • Permet de créer des MNE personnalisés avec GDAL
    • (flexibilité au niveau de la projection, résolution, découpage, format)
      • GDAL + requête attributive (en param) = Mosaïque a la volée
      • GDAL + requête spatiale (en param) = Mosaïque a la volée
    Ex. gdal_translate avec le paramètre where="filename LIKE '031h%' " Ex. gdal_rasterize avec le paramètre where="ST_Intersects (ST_Envelope(dnec50k_mod.rast), (SELECT geom FROM ges_decoupage_rhn_2 WHERE dataset_name='02OF000'))" Mosaique de 16 * SNRC 50k 21 sec 18 sec
  • Prototypage: PostGIS Raster
    • Permet de créer des produits dérivés des MNE avec GDALDEM
    • (carte de pente, aspect, carte ombré, carte ombré colorée )
    • Ex:
    gdaldem.exe" color-relief (2 sec) gdaldem.exe" hillshade (2 sec) relief en couleur et relief ombragé combinés (5 sec) gdaldem.exe" slope (2 sec) gdaldem.exe" aspect (2 sec)
  • Prototypage: PostGIS Raster Relief en couleur et reliefs ombragé combinés par bassin versant avec RHN 0.75 arc sec Relief en couleur et relief ombragé combinés par province Temps de traitement : 24 secondes Temps de traitement 6 min 14 sec GDALDEM autres exemples 6 arc sec
  • Conclusion
    • Les données d’élévation sont les données les plus populaires de l’infrastructure canadienne de données géospatiales
    • Les technologies d’acquisition pour ce type de données sont de plus en plus nombreuses, performantes et accessibles.
    • Afin de mieux répondre aux besoins qui évoluent en données d’élévation, le projet devra concentrer ses efforts sur 3 facettes
      • La création d’un système flexible pour recevoir, gérer et corriger des données hétérogènes (comprenant le LIDAR)
      • La création d’un système permettant de créer des produits personnalisés et des services variés.
      • La correction des données existantes.
    • Le développement du projet se fera par itérations où les éléments à développer et la priorité seront déterminés par la communauté d’usagers pour maximiser les retombées après chacune des itérations.
  • Questions ?
  • Prototypage: GeoHashTree Introduction à Geohash
    • Subdivision itérative de l’espace et allocation des bits
    • Le Geohash est un encodage entrelaçant les bits (1 pour le cadran supérieur et 0 cadran inférieur)
    • Les bits sont transformés en décimales, puis en caractères
    1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 Exemple d’un Geohash: 45.4, -73.5 => 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 45.4, -73.5=> 14-2-5-12-23 45.4, -73.5=> f25dr 0 1 -90 90 180 0 0 -180 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 -90 90 180 0 0 -180 0 1 1 1