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Thème Orthoimagerie 13 septembre 2011 – Saint-Mandé

Séminaire INSPIRE sur les spécifications des thèmes des annexes II & III. Thème Orthoimagerie 13 septembre 2011 – Saint-Mandé. Pierre-Yves Curtinot Institut Géographique National. Plan. Généralités Références Cas d’utilisation Définition et périmètre du thème Modèle de données

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Thème Orthoimagerie 13 septembre 2011 – Saint-Mandé

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  1. Séminaire INSPIRE sur les spécifications des thèmes des annexes II & III Thème Orthoimagerie 13 septembre 2011 – Saint-Mandé Pierre-Yves Curtinot Institut Géographique National

  2. Plan • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Définition et périmètre du thème • Modèle de données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 2

  3. La directive INSPIRE Objectif: fixer les règles générales destinées à établir une infrastructure d’information géographique pour l’Union européenne aux fins des politiques environnementales communautaires Les grands principes: • Données collectées une seule fois, mises à jour où c’est le plus efficace • Données facilement combinables entre elles (=> interopérabilité) • Données partageables entre niveaux de résolution et d’exploitation • différents • Facilité de découverte et d’évaluation • Facilité d’accès pour permettre une utilisation extensive • INSPIRE s’appuie sur les données existantes • Toute harmonisation doit être justifiée par des cas d’utilisation et • réalisable à un « coût raisonnable » • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 3

  4. Approche INSPIRE (annexes II & III) Directive INSPIRE Mai 2007 • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Cadre commun de modélisation pour les spécifications 2008 Spécifications thématiques des annexes II & III (guides techniques) Avril 2012 Règles de mise en œuvre (règlement) octobre 2012 Mise en œuvre Octobre 2015 Octobre 2020 4

  5. Les acteurs • Groupes de travail thématiques (TWGs) => Elaboration des spécifications => Contribution à la définition des règles de mise en œuvre • Equipe de rédaction sur les métadonnées (DS DT) • Centre Européen de recherche (JRC/CT) => Support méthodologique et technique => Pilotage et coordination des développements • Communautés d’intérêts, organismes publics (SDIC/LMO) => Mise à disposition d’experts => Relecture et tests des spécifications • Comité INSPIRE (IC) • => Vote des règles de mise en œuvre • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 5

  6. Groupe de travail OI (TWG-OI) • Membres du groupe: • Pierre-Yves Curtinot (France) Editeur • Miklos Forner (Hongrie) • David Holland (Royaume-Uni) • Risto Ilves (Finlande) • Hervé Kerdiles (JRC) • Pier-Giorgio Marchetti (Italie) • Vicenç Palà Comellas (Espagne) • J. José Peces Morera (Espagne) • Radko Radkov (Bulgarie) • Markus Seifert (Allemagne) Facilitateur • Jon Arne Trollvik (Norvège) • Tony Vanderstraete (Belgique) • Katalin Toth Point de contact • JRC • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 6

  7. Groupe de travail OI (TWG-OI) • Répartition géographique relativement homogène • Nature des organismes: • 10 membres d’agences cartographiques ou environnementales européennes (nationales et régionales) => Dominante imagerie aérienne • 1 membre de l’agence spatiale européenne (ESA) => Imagerie spatiale • 2 membres du centre européen de recherche (JRC) • La majorité est producteur de données • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 7

  8. Méthodologie générale des TWGs Use case development As-is analysis • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Gap analysis Data specification development Identification of user requirements and spatial object types Implementation testing and validation Cost-benefit analysis 8

  9. Feuille de route 19 avril 2010 Réunion de démarrage 29 octobre 2010 Spécifications v1.0 pour relecture interne 29 avril 2011 Spécifications v1.9 pour relecture interne 22 juin 2011 Spécifications v2.0 22 juin – 21 octobre 2011 Relecture et tests par les SDIC et LMO 24 octobre – 27 janvier 2011 Résolution des commentaires (2 phases) 20 avril 2012 Spécifications v3.0 11 mai – 21 septembre 2012 Elaboration du règlement européen 15 octobre 2012 Soumission au comité INSPIRE • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 9

  10. Fonctionnement du groupe • Réunions physiques du groupe de travail • Southampton - mai 2010 • Frascati - octobre 2010 • Tønsberg - mars 2011 • Gand - avril 2011 • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • Téléconférences tous les 15 jours environ • Discussions « écrites » grâce à l’outil de gestion de projets et d’anomalies du JRC (JIRA) • Réunions INSPIRE inter-thèmes • Cracovie - juin 2010 • Ispra - décembre 2010 • Somma Lombardo – mai 2011 • Atelier avec des experts externes • Frascati (janvier 2011) avec l’ESA, le CNES et l’OGC 10

  11. Documents de référence (1/2) • Directive INSPIRE: => Définition du thème • Guides techniques INSPIRE préparés par DT DS: • DS-D2.3: Description des thèmes des annexes • DS-D2.5: Modèle conceptuel générique (GCM) => Proposition de révision • DS-D2.6: Méthodologie pour le développement des spécifications • DS-D2.7: Guide pour l’encodage • Documents de références fournis par les SDIC et LMO • Résultats de l’enquête utilisateurs menée par le centre commun de recherche • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 11

  12. Documents de référence (2/2) Normes: • ISO 19123:2007 Geographic information – Schema for coverage geometry and functions • ISO 19115:2005 Geographic information – Metadata • Autres… Standards: • OGC 09-110r3, Web Coverage Service 2.0 Interface Standard: Core • OGC 08-094r1 OGC SWE Common Data Model Encoding Standard, version 2.0 • OGC 05-047r2 GML in JPEG2000 for Geospatial Imagery, version 1.00 • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 12

  13. Cas d’utilisation • Orthoimagerie = donnée de référence => Difficulté de dresser une liste exhaustive de cas d’utilisation • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • Familles d’usages identifiées par INSPIRE: • Extraction, cartographie et mise à jour de données géographiques (format vecteur) • Production d’information thématique • Vue synoptique d’un territoire • Fond contextuel pour l’affichage de données • Localisation de données thématique • Localisation de données image d’observations de la terre • Mise à jour continue de données de référence très évolutives 13

  14. Cas d’utilisation Echantillon de cas représentatifs à différentes échelles (Pan-europénne => régionale) • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • Fourniture d’orthoimages pour des projets GMES (Global Monitoring for Environment and Security) • Mise à jour de BD géographiques au 1:25000 en Espagne • Estimation des besoins en eau pour l’agriculture pour une gestion durable des ressources hydriques • Mise à jour des délimitations des parcelles agricoles au niveau régional (PAC) 14

  15. Périmètre du thème Orthoimagerie • Définition [Directive INSPIRE] • Données image géoréférencées de la surface terrestre provenant de capteurs spatiaux ou aériens. • Description • Une orthoimage est une image raster qui a été corrigée géométriquement (orthorectifiée) afin d’éliminer les distorsions dues aux systèmes optiques des caméras, à leur orientation et aux variations altimétriques du terrain. Les données sources sont générées par des capteurs satellite ou aéroportés. Les données sont orthorectifiées de façon à atteindre une précision géométrique comparable à celle d’une carte topographique “équivalente”. • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 15

  16. yc PHOTO xc CORRECTIONS GEOMETRIQUES Zt Xt Yt ORTHOPHOTO Orthoimagerie • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés MNT 16

  17. Orthoimagerie • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Orthoimage = image superposable à une carte topographique = image raster + données de géoréférencement (projection cartographique, emprise, résolution) 17

  18. Périmètre du thème Orthoimagerie • Restriction à de l’imagerie orthorectifiée acquise dans des longueurs d’onde allant de l’infrarouge à l’ultraviolet. • Exclusion de certains types de données: • Données acquises dans d’autres régions du spectre électromagnétique (microondes, rayons X, ondes radio, etc.) • Données LIDAR • Photographies aériennes obliques • Imagerie terrestre • Imagerie spatiale météorologique • Etc. • Pas de contraintes sur la résolution des orthoimages • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 18

  19. Modèle de données • Construction à partir des besoins utilisateurs, des cas d’utilisation et des modèles européens existants • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • Simplicité du modèle: 3 classes seulement • Généricité (pas de distinction imagerie aérienne / spatiale, différentes structures de données possibles, etc.) • Niveau d’abstraction élevé: indépendance vis-à-vis de l’encodage des données (formats image, dallage, etc…) 19

  20. Concept d’Orthoimage (1/2) • Orthoimage: image raster composées d’un ensemble de valeurs mesurant une énergie de radiation. • Organisation des valeurs selon une grille régulière rectangulaire composée de cellules (pixels) • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • ISO 19123 introduit le concept de ‘coverage’ (couverture), bien adapté pour modéliser une orthoimage • Une ‘coverage’ décrit les caractéristiques de phénomènes réels variant spatialement => fonction associant une plage de valeurs (range) à un domaine géométrique 20

  21. V2 O V1 Concept d’Orthoimage (2/2) • Utilisation d’une « coverage » continue supportée par une grille régulière quadrilatérale bidimensionnelle • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • La grille est géoréférencée: • Origine O exprimée dans un système de coordonnées • Pas de la grille sous forme d’un vecteur V (= résolution) • Continuité: attribution par interpolation d’une valeur à n’importe quelle position terrain 21

  22. Implémentation • Emploi de la classe RectifiedGridCoverage du modèle INSPIRE sur les « coverages » (GCM) • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • Apport du modèle INSPIRE sur les coverages: • Réalisation de ISO19123 à un niveau approprié • Harmonisation entre thèmes • Compatibilité avec WCS 2.0 22

  23. Implémentation • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 23

  24. Implémentation Le domaine consiste en une grille rectangulaire rectifiée définie par ISO 19123 • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 24

  25. Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Héritage de RectifiedGridCoverage (GCM) Classe OrthoimageCoverage 25

  26. Classe OrthoimageCoverage • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Attributs d’identification 26

  27. Classe OrthoimageCoverage • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Attributs décrivant la « coverage », hérités du modèle INSPIRE sur les coverages 27

  28. Classe OrthoimageCoverage • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Emprise rectangulaire de la grille Emprise de la zone « utile » de l’orthoimage Date d’acquisition de l’orthoimage 28

  29. DomainExtent / Footprint • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Emprise de la grille rectangulaire de l’orthoimage Footprint: zone « utile » de l’image 29

  30. Classe OrthoimageCoverage • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Description du « cycle de vie » dans la base de données 30

  31. Mosaïquage • Une orthoimage peut être le résultat d’un assemblage d’images avec recouvrements => On parle de ‘mosaïque’ • Continuité géométrique et le plus souvent radiométrique • de la mosaïque • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 31

  32. Mosaïquage • Exigence forte de certains utilisateurs: • Avoir accès aux informations d’acquisition d’un pixel de l’image (date d’acquisition, capteur, etc…) • Nécessité de ‘spatialiser’ certaines métadonnées généalogiques (lineage) • Modélisation du graphe de mosaïquage • Création d’une classe Seamline. Une instance de Seamline est un objet multi-surface qui associe au domaine de contribution d’une image source, sa date d’acquisition. • La référence vers l’image source est possible • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 32

  33. Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Classe Seamline 33

  34. D Y X A C B Aggrégation d’orthoimages • Besoin exprimé (notamment par la communauté spatiale) de pouvoir accéder aux données à différents niveaux logiques • Pour autant, il est important de ne pas dupliquer inutilement les données => mise en place d’un mécanisme de référence => Possibilité de combiner « dynamiquement » plusieurs sous-parties d’ OrthoimageCoverage pour en former une nouvelle • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 34

  35. Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Classe d’association OrthoimageAggregation 35

  36. Notion de tuilage ou dallage • Découpage usuel d’une orthoimage ‘volumineuse’ en sous-parties pour faciliter sa distribution et son utilisation • Le tuilage est pris en compte au niveau de l’encodage des données • L’orthoimage complète est traitée comme une OrthoimageCoverage, les tuiles ne sont pas modélisées • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés Dallage régulier d’éléments adjacents Tuilage avec recouvrement d’éléments Dallage de densité variable 36

  37. Métadonnées • Métadonnées générales (norme ISO 19115): • Métadonnées spécifiées dans le règlement 1205/2008/EC • Système de référence (CRS) • Encodage • Maintenance Information • Process step • Data source • Browse graphic information • Digital transfer options information • Métadonnées de qualité (norme ISO 19138): • Omission: taux de pixels manquants • Précision de position absolue ou externe: mesurée avec une emq planimétrique en XY ou (X et Y) • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 37

  38. Portrayal • Règles définissant les couches et les styles (par défaut) des objets spatiaux qui seront supportés par les services de visualisation INSPIRE • 2 couches proposées: • OI.OrthoimageCoverage => description minimaliste (affichage raster) • OI.Seamlines => polygones vides délimités par des lignes noires de 1 pixel + affichage de la date d’acquisition • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 22-08-2010 21-08-2010 38 21-08-2010

  39. Encodage • Encodage « par défaut »: • GML version 3.2.1 pour la partie descriptive (métadonnées, géoréférencement, entête image, etc…) • Fichiers images binaires couramment utilisés au sein de la communauté imagerie pour les valeurs radiométriques (rangeSet) => formats tiff et Jpeg2000 recommandés • Encodage « alternatif »: • Standard OGC GML in JPEG2000 (GMLJP2) version 0.3.0 => la partie descriptive est traduite en GML et directement intégrée au fichier image JPEG2000 • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés 39

  40. Risques identifiés (1/2) • Spécification incomplète de l’encodage des données (Encoding) • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • Utilisation de GML 3.2.1 pour l’encodage des entêtes des images et des métadonnées • Utilisation de formats de fichiers image standards pour l’encodage des valeurs radiométriques (tiff, Jpeg2000) • Mais GML ne supporte pas directement une gestion multi-fichiers des coverages => L’OGC s’est engagé à fournir en septembre 2011 un schéma d’application GML pour prendre en compte le mécanisme de tuilage/dallage des données 40

  41. Risques identifiés (2/2) • Les règles d’encodage (encoding rules) des valeurs radiométriques doivent être définies précisément => Elles seront basées sur les extensions GeoTiff et Jpeg2000 de WCS 2.0 que l’OGC prévoit de fournir après l’été 2011 • La contribution des organismes « testeurs » est vivement souhaitée sur ce sujet particulier • Généralités • Références • Cas d’utilisation • Périmètre • Modèle de • données • Métadonnées • Portrayal • Encodage • Risques identifiés • Les spécifications actuelles reposent sur l’exploitation de services web WCS 2.0 pour le téléchargement des données • Un amendement au règlement sur les services réseaux est envisagé, mais il requiert la révision de standards OGC pour garantir la conformité avec INSPIRE => risque de non-acceptation 41

  42. Merci de votre attention Contact: pierre-yves.curtinot@ign.fr 42

  43. Séminaire INSPIRE sur les spécifications des thèmes des annexes II & III Commentaires et tests 13 septembre 2011 – Saint-Mandé Pierre-Yves Curtinot Institut Géographique National

  44. Feuille de route (rappel) 19 avril 2010 Réunion de démarrage 29 octobre 2010 Spécifications v1.0 pour relecture interne 29 avril 2011 Spécifications v1.9 pour relecture interne 22 juin 2011 Spécifications v2.0 22 juin – 21 octobre 2011 Relecture et tests par les SDIC et LMO 24 octobre – 27 janvier 2011 Résolution des commentaires (2 phases) 20 avril 2012 Spécifications v3.0 11 mai – 21 septembre 2012 Elaboration du règlement européen 15 octobre 2012 Soumission au comité INSPIRE 44

  45. Principes • Au préalable, il faut être inscrit comme SDIC ou LMO auprès de la commission européenne • Il faut se déclarer volontaire pour la relecture et les tests 45

  46. Relecture • Objectif: corriger et commenter les spécifications, si besoin proposer des solutions alternatives afin de faire évoluer le document vers la version 3.0 • Modèle de tableau au format Excel fourni par la commission européenne 46

  47. Tests • Publication par la Commission européenne d’un document d’appel à participation aux tests • => Testing Call for Participation • Tests de transformations (« feasibility testings ») • Tests d’application (« fitness for purpose testing ») • Analyse coût-bénéfices • Les tests de transformation sont prioritaires, les données transformées pouvant ensuite servir à des tests d’application 47

  48. Tests de transformation • Les tests de transformation peuvent être réalisés à plusieurs niveaux: • Tableaux de correspondances ou règles de • transformation • Implémentation des règles de transformation dans un • outil ou un service • Transformation effective des données • Validation des données transformées par rapport au • schéma d’encodage GML • Téléchargement des données transformées via un service en réseau INSPIRE (ex: WCS) 48

  49. Tests de transformation • Les tests permettent d’identifier les éléments des spécifications posant problème lors de la transformation • Ceux-ci doivent être notifiés dans les commentaires à envoyer à la commission européenne • Les données transformées servent de point de départ aux tests d’application • Le temps nécessaire à la transformation des données est un élément à intégrer à l’analyse coût-bénéfice 49

  50. Tableaux de correspondances • Pas de modèle proposé par la commission européenne • La documentation des tableaux dépend de la méthodologie employée pour leur construction • La commission européenne recommande de tester différents types de transformation (renommer une classe ou un attribut / dérivation simple / ….) • Development of Technical Guidance for the INSPIRE Transformation Network Service – State Of The Art Analysis • http://inspire.jrc.ec.europa.eu/documents/Network_Services/JRC_INSPIRETransformService_SAA_v2.pdf 50

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