Retour à la Lettre d'information géomatique n°11

 Les Etats-Unis ont constitué un vaste ensemble de données SIG impliquant la coordination, sous l’égide de la NSDI (National Spatial Data Infrastructure), de nombreuses agences gouvernementales en charge de la collecte et de la maintenance des données SIG. Chacune de ces agences est susceptible d’entretenir des serveurs offrant le téléchargement de données SIG en ligne. Aux Etats-Unis, les agences ayant travaillé à partir de fonds publics mettent une partie des données collectées à disposition du public, notamment lorsque l’usage de celles-ci n’est pas à objectif commercial. Mais il vaut tout de même mieux vérifier si l'on dispose des droits pour les utiliser.  

L'USGS est une agence rattachée au Département de l'Intérieur des États-Unis (DOI). Les activités de l'USGS sont divisées en cinq domaines, chacun étant dirigé par un directeur associé : biologie, géographie, géologie, eau et informations géospatiales. L’USGS produit ou gère plusieurs ensembles de jeux de données, dont certains sont accessibles directement sur le site.

 Les données SIG de l'USGS

Le premier ensemble de données concerne le département de biologie. Il cartographie la faune, la flore, la répartition des espèces, leur habitat...  De nombreux projets sont menés en collaboration avec d’autres organismes à l’image du WDC-BE, le centre mondial des données pour la biodiversité et l’écologie ou encore un ensemble de données SIG disponibles sur les espèces invasives.

 Le second ensemble de données est appelé "géographique" : là encore les données SIG disponibles sont considérables. Par exemple un serveur est dédié aux données concernant l’occupation du sol pour chaque région du monde (Landcover) ou encore le centre d’observation et de ressources terrestre (EROS), qui fournit des photographies aériennes, des cartes, des images satellites, des données altimétriques. 

 
Le troisième ensemble de données est dit "géologique" : il rassemble les informations sur les risques naturels géologiques comme les tremblements de terres, le volcanisme, les glissements de terrain, mais aussi sur la géologie la géomorphologie littorale, les ressources géologiques et minières. L'accès complet aux données SIG est souvent possible comme pour la cartographie planétaire des ressources minières, disponibles à l’adresse : http://mrdata.usgs.gov/mineral-resources/mrds-global.html

 Le quatrième ensemble de données concerne l’eau déclinée en plusieurs thèmes : les inondations, les eaux de surface, les nappes phréatiques, les usages de l’eau centrés sur les Etats-Unis. Un ensemble de serveurs donne accès aux données (http://water.usgs.gov/maps.html). Il est possible aussi d’accéder à un outil de modélisation de l’écoulement des contaminants des réseaux hydrographiques, appelé Sparrow : http://water.usgs.gov/nawqa/sparrow/sparrow-mod.html

Le cinquième ensemble de données est intitulé "géospatial". L’USGS à en effet un rôle de coordonnateur entre les différentes agences gouvernementales qui produisent les données géographiques ou satellitaires aux États-Unis sous l’égide de la NSDI, évoquée au début de l’article. Ainsi ce département produit des atlas des États-Unis, souvent très complets, accessibles par des visualiseurs avec des données SIG téléchargeables comme « les cartes de la nation » (http://nationalmap.gov/) ; ou encore le portail des données géographiques qui contient des liens vers plusieurs portails concernant les aires urbaines ou le cadastre à toutes les échelles du territoire américain (http://gos2.geodata.gov/wps/portal/gos). Ce département gère aussi l’Atlas des noms de lieux (qui inventorie les noms usuels, actuels ou anciens des lieux, des espaces peuplés, des écoles, des parcs...) ou encore le Centre de gestion de crises qui coordonne l’offre de données géographiques pour répondre à une situation de catastrophe. Enfin ce département s’occupe aussi du CEGIS, un organisme à vocation de recherche et d’innovation au service de la NSDI créé en janvier 2006.

 Pour l’utilisateur, il est donc possible à partir de l’entrée du site de l'USGS d’accéder à chacun des départements, ce qui est une première façon d’accéder à toutes les données à partir d'une page d'accueil générale. Une deuxième façon de procéder est d'utiliser l'accès par types de documents en choisissant parmi les différents onglets : "Maps, Imagery, Publications" (http://www.usgs.gov/pubprod/)

 La masse de données géographiques accessibles par le portail de l’USGS est considérable. Bien que centrée sur le territoire des Etats-Unis, l’offre dépasse largement ce cadre géographique. Les données sont également souvent dupliquées sur plusieurs adresses et plusieurs serveurs. L’USGS produit cinq modèles numériques de terrains (DEM). Tous sont identiques sur le plan du format des données, mais ils varient en ce qui concerne leur système de coordonnées géographiques, la précision et l’étendue de leur couverture. La plus grande résolution est de 7,5 minutes, ce qui équivaut à une grille de 30 par 30 mètres. Directement ou indirectement, l’USGS donne accès à plusieurs visualiseurs permettant d’accéder aux données comme Glovis ou EarthExplorer. Voici les principales adresses de ces visualiseurs en ligne :

• Earth Explorer : http://edcsns17.cr.usgs.gov/EarthExplorer/
• The National Map Seamless Server : http://seamless.usgs.gov
• Shuttle Radar Topography Mission : http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/
• Geographic Data Download : http://edc2.usgs.gov/geodata/index.php
• Earth Resources Observation and Science (EROS) Center : http://eros.usgs.gov/#/Find_Data/Products_and_Data_Available/gtopo30_info
• USGS Global Visualization Viewer : http://glovis.usgs.gov/
• The National Map Viewer : http://tnm2beta.cr.usgs.gov/viewer/

Enfin l’USGS participe aussi au système de défense des Etats-Unis. Ainsi après les attentats du 11 septembre 2001, l’USGS à été à l’initiative en 2002 du projet TIGER en collaboration avec le Homeland Security Infrastructure Program (HSIP) visant à collecter les données sur 133  zones urbaines dites sensibles, susceptibles d’être des foyers de terroristes sur le territoire des Etats-Unis. Une cartographie systématique de ces espaces à été réalisée. Les données sont collectées par région selon la nomenclature de la FEMA, l'agence fédérale des situations d’urgence (un équivalent de la protection civile).

Le moteur visuel Earth Explorer

Earth Explorer de l'USGS permet la recherche et l’acquisition de plusieurs types de données sur les Etats-Unis ou d’autres régions de la planète.

Panorama des douze ensembles de données accessibles depuis le moteur Earth Explorer

• Le premier ensemble de données proposé concerne des photographies aériennes. Il contient 11 jeux de données différents, chacun étant décrit dans une notice d’information particulière. Par exemple, le premier jeu de données High Resolution Ortho Imagery fournit les orthophotos des principales villes des Etats-Unis, les données étant le plus souvent projetées selon le système UTM et référencées par le datum nord-américain de 1983 (NAD83).

• Un second ensemble de données est appelé Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR). Il propose deux principaux jeux de données : le premier AVHRR composite propose un index normalisé des couverts végétaux selon la typologie Corine Land Cover. Après avoir sélectionné ce jeu de données, il est nécessaire de délimiter l’espace sur lequel vous souhaitez acquérir des données. Pour se repérer dans les noms de fichiers, il est utile de connaître leur code composé de deux lettres et 12 chiffres : les deux premières lettres sont par exemple US ou AK pour Etats-Unis ou Alaska les deux régions sélectionnées ; les quatre chiffres suivants correspondent à l’année ; les trois chiffres suivants désignent le jour de l’année de début de capture ; les trois suivants le jour de l’année de fin de capture des données ; les deux derniers chiffres sont toujours 00.

• Le troisième, de même que le quatrième, jeu de données n'est pas directement accessible à partir d’un compte de login ordinaire, des restrictions d’usages étant émises. Ils concernent l'accès à des bases de données spécifiques ou à des images Ikonos. Ce catalogue d’images satellites est fourni par des entreprises commercialisant les images satellites par exemple Digital Globe Incorporation qui commercialise sur la plate-forme les images du satellite Quickbird 2, l’accès est soumis à un enregistrement et à l’acceptation d’un contrat de licence.

• Le cinquième ensemble de données rassemble des images anciennes, prises par des satellites d’observation américains comme Argon ou Lanyard entre 1959 et les années 1980. Les échelles utilisées, la définition des images sont très variables. Il faut rappeler que dans les années soixante différents modes de transmission des données ont été utilisés. L’émission radio ou encore des pellicules éjectées du satellite et ensuite récupérées sur terre après que leur chute ait été ralentie par parachute !

• Le sixième ensemble de données est constitué d’images raster au format SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), fruit d’une collaboration entre la Nasa et la National Geospatial-Intelligence Agency, capturées lors de la mission de la navette spatiale américaine en 2000. Les images ont été converties de façon à fournir une couverture topographique d’une résolution variable (plus précise pour le territoire des Etats-Unis 30 m contre 90 mètres pour le reste du globe) ; les données sont redistribuées en plusieurs formats pour le téléchargement (notamment au format tif).

• Le septième ensemble créé à partir des données vectorielles linéaires de l’USGS est particulièrement intéressant puisqu'il regroupe de nombreuses données comme les réseaux de transport, l’hydrographie, les frontières des couverts naturels non végétatifs (ex morènes)... Les données couvrent essentiellement le territoire des Etats-Unis. Le format utilisé DLG (Digital Line Graph) demande parfois à être converti pour être utilisable dans un SIG (pour ce type de procédure voir la page : http://mcmcweb.er.usgs.gov/sdts/index.html). Enfin en ce qui concerne les données sur les plans d’eau (dont les lacs), le format utilisé par l’USGS est Esri 3D shapefile.

• Le huitième ensemble de données est à priori plus facile à intégrer puisqu’il consiste en une série de cartes scannées sous formes d’images au format TIF ou des données de l’Atlas national américain, distribuées notamment au format SHAPE d’Esri ou au format DBF.

• Le neuvième ensemble de données résulte des missions menées par le satellite Earth Observation 1 à partir de l’année 2000. Le satellite disposait de plusieurs capteurs de longueur d’onde variable. L’ensemble de la planète n’est pas couvert, des erreurs peuvent apparaître lorsque l’on charge les données. Sur un premier essai en région lyonnaise, les images proposées étaient situées dans l’Oregon mais en revanche j’ai pu capturer des zones de l’Est du bassin parisien sans difficultés par exemple. Après décompression (zip) il est encore nécessaire de convertir le fichier obtenu au format d’archive TAR en un fichier de type GEOTIF. Pour cela utiliser l’outil fourni par la NASA à l’adresse suivante : http://newsroom.gsfc.nasa.gov/sdptoolkit/HEG/HEGDownload.html

• Le dixième ensemble porte sur les forêts de plusieurs régions équatoriales : Brésil, Bornéo, Cameroun, Guyana, Mexique, Tanzanie et Tasmanie. Les images sont issues de différents satellites comme Landsat7, les données sont projetables en kml avant d’opérer un téléchargement et une éventuelle conversion pour intégration dans un SIG.

• Le onzième ensemble de données repose sur les archives des satellites Landsat, dont les archives ont été ouvertes au public. Les données sont acquises depuis les années 70 . Les archives sont étendues à des données de 2005 et 2006, plusieurs satellites ayant été regroupés. La qualité des images, le format, les datums et les systèmes de projection peuvent donc être différents. La longue période de collecte des données semble être particulièrement intéressante pour observer les mutations d’un espace choisi. Les jeux de données suivants portent aussi sur l’imagerie satellitaire. Nommés Landsat legacy et Landast MRLC (Multi Résolution Land Character), ils sont également disponibles sur le second visualiseur de l’USGS, Glovis. En fonction des régions, l’offre ne sera pas forcément disponible d’où l’intérêt de sélectionner plusieurs jeux de données dans la liste des données (selected datasets).

• Enfin un ultime ensemble de données contient des images radar de la mission de la navette Shuttle de 1994. Pour ceux qui seraient intéressés par ces images, voir la page du Jet propulsion laboratory  qui vous initie à la nature de ce type d’information.

 Conclusion

Pour utiliser toutes ces données, il est nécessaire de s’enregistrer sur le site de l’USGS, ce qui se fait instantanément. Attention : il n’y a pas de mail qui vous rappelle vos identifiants de connexion. Pour sélectionner les espaces à étudier, vous disposez sur la partie droite de l’écran d’une interface Google maps facile d’utilisation, les jeux de données sont disposés sur la partie gauche de l’écran sous forme de couches (layers) sélectionnables. Le plus difficile sera bien sûr de rendre compatibles les formats, les datums, et les systèmes de projection, en vue de l’intégration dans un SIG. Les données sont très riches pour le territoire des États-Unis, beaucoup plus variables pour le reste de la planète. On trouve parfois beaucoup de données sur des zones pourtant très excentrées comme l’Antarctique (jeu de données Global Land Survey), fruit de la coopération sur cet espace entre la NASA, l’USGS, la National Science fondation et le British Antarctic Survey, alors que pour certaines portions du territoire français, l’information se limite à une image Landsat à faible définition.

Auteur : Franck Marco, professeur d'Histoire-Géographie au lycée Beauregard à Montbrison (42). Membre du groupe TICE de l'Académie de Lyon.