Les données d’une image digitale peuvent être constituées de trois types de données : Des points, des lignes et des zones. Ces données peuvent être représentées de deux façons différentes : Via des rasters, utilisant ainsi des données raster (raster data) ou via des vecteurs, utilisant pour leur part des données vectorielles (vector data)


Le modèle de données raster (Raster data model)


Composé d’une matrice de pixels arrangés en lignes et colonnes pour ainsi former une grille, un raster (en français : Image matricielle) permet de représenter, avec une relative précision, un ensemble d’informations. Les rasters peuvent avoir plusieurs origines, photographies aériennes numériques ou encore images satellites et numériques.


Modèle donnée Raster


Pour les rasters utilisés dans les SIG, les jeux de données peuvent prendre trois formes. Ils peuvent être thématiques, dans ce cas ils représenteront des données de sol, ils peuvent être continus, ils représenteront alors des évènements tel que la température ou la vitesse du vent ou encore prendre la forme d’images satellite, enfin, ils peuvent aussi être composés d’images tels que des cartes ou des dessins numérisés. Ces ensembles de données raster (raster dataset) peuvent être apposés les uns sur les autres pour pouvoir avoir une vue globale de l’environnement étudié.

Un fichier d’images raster (raster file) est généralement plus volumineux qu’un fichier d’images vectorielles. De plus un fichier raster sera sensiblement plus compliqué à modifier sans pertes d’informations, même si certains softwares, appelés raster editor, permettent de convertir un fichier raster en un fichier vectoriel afin d’y apporter des précisions et des changements. Les extensions des rasters (raster extension) sont la plupart du temps de type BMP, TIFF, GIF ou JPEG.

Exemples de raster :


Raster map

Raster marine chart


Quelle est la taille moyenne d'une cellule de données raster (raster data)


Véritable dilemme pour qui veut avoir une carte précise, le niveau de détail d’un raster est interdépendant de la taille des cellules choisies. Ainsi, plus la cellule sera petite, plus le niveau de détail de la carte sera élevé. Il sera donc possible de représenter plus d’entités sur une même carte si vous faites le choix d’une taille de cellule petite, mais il faudra prendre en compte que plus elles le sont, plus la taille du fichier sera volumineux, ce qui entrainera une durée plus longue de traitement par votre ordinateur, ainsi qu’un stockage plus important sur votre disque dur.


Les différents mode de représentations des entités dans un raster


Dans un raster, plusieurs types de représentation sont disponibles. Ces représentations diffèrent en fonction des données à représenter, néanmoins toutes peuvent se retrouver sur la même carte.


Les points :

Le premier mode de représentation est le point. Le point est représenté par une cellule, la plus petite unité disponible d’un raster. En général, un point ne peut représenter une surface, mais dans un raster, puisqu’il représente une cellule à part entière, la représentation surfacique est possible. En effet, quelle que soit la taille de la cellule d’un raster, il est impossible de ne représenter qu’un seul point dans l’espace de cette manière. Dans la représentation cellulaire de données ponctuelles, les données représentées sont généralisées et, comme il est fort probable d’avoir plusieurs données et points pour une seule cellule, le logiciel de gestion de votre raster choisira aléatoirement un des points pour représenter la cellule.

Bien évidemment, si vous voulez que votre raster représente correctement votre jeu de données, il est indispensable de choisir une taille de cellule appropriée à l’entité que le point représente.


Raster data point


Les lignes :

Par définition, une ligne est une suite de points. Ainsi, pour un format raster, une ligne est représentée par une suite de cellules connectées dans l’espace tout en ayant la même valeur. Par exemple, une route ou une rivière seront représentés par une ligne. De cette façon, il est possible de montrer que deux entités d’une même nature intrinsèque ne se rencontrent pas en identifiant une rupture dans la chaine de cellule de votre raster.


Raster data line


Les polygones :

Dernier mode de représentation, le polygone est un ensemble de cellules adjacentes de même valeur et ayant comme objectif de représenter aussi précisément que possible la forme d’une zone. Ces données surfaciques ont, en règle générale, une série de cellules liées et sont principalement utilisées afin de mettre en avant de gros ensembles, tel des étangs ou des forêts. La précision de ce type de représentation dépend, comme très souvent, de l’échelle utilisée. Ainsi, une résolution de cellule assez fine permettra de représenter plus de zones tout en étant au plus près de la réalité.

Avec ce type de représentation, l’entité qui remplit la plus grande partie des cellules sera utilisée pour l’ensemble des cellules du jeu de données.


Raster data polygon


Avantages et inconvénients des données raster et des données vectorielles :


Avantages des données vectorielles (vectorial data)

Ce type de donnée peut être représenté dans sa résolution et sa forme originelle sans généralisation. Ainsi, la représentation graphique est généralement plus esthétique que pour un raster. Comme la grande majorité des cartes en version papier sont sous forme vectorielle, aucune conversion n’est requise. La précision géographique des données est maintenue. De plus, comme l’encodage de la typologie est très efficace, les opérations qui nécessitent des informations topologiques, comme les analyses de réseaux, sont beaucoup plus efficaces, elles aussi.


Inconvénients des données vectorielles

Afin de faire des analyses efficaces, les données vectorielles doivent être converties sous une structure topologique, ce qui entraine un traitement intensif des données et l’obligation de nettoyer celles-ci au cas par cas. De plus, la topologie étant statique, chaque modification d’une donnée vectorielle (vector data) exige une reconstruction de la topologie. Les algorithmes de manipulation et d’analyse sont complexes à utiliser et demandent une puissance de traitement élevée, résultant souvent dans une limitation inhérente des fonctionnalités pour de grands ensembles de données. Ensuite, les données de type élévation du sol ne sont pas représentées aussi efficacement qu’avec un raster. Enfin, l’analyse spatiale et l’utilisation de filtre polygonaux est impossible.


Avantages des données raster (raster data)

La localisation géographique de chaque cellule est sous-entendue par sa position dans la matrice de cellule, ce qui implique que, mise à part le point d’origine, aucune coordonnée géographique n’est stockée. Grâce à la nature du type de stockage de ce type de données, l’analyse de ces dernières est généralement facilement programmable et rapide à effectuer. La nature inhérente des cartes raster est idéalement adaptée à la construction de modèles mathématiques et aux analyses quantitatives. Les données discrètes, telles que les forêts, sont aussi bien traitées que les données continues, telles que les données d’élévation du sol, ce qui facilite l’intégration de ces deux types de données.


Inconvénients des données raster

La taille de la cellule détermine la résolution à laquelle la donnée sera représentée ; ce qui rendra potentiellement fastidieuse la représentation de caractéristiques linéaires, en fonction de la résolution de cellule choisie. De fait, les liaisons entre les différents réseaux sont compliquées à établir. Le traitement d’associations de données d’attribut peut être lourd si le nombre de données existantes est élevé. Par définition, une carte raster ne pourra représenter qu’un seul attribut ou caractéristique par cellule. Comme la majorité des données d’entrée sont sous format vectoriel, ces données devront subir une conversion vector-to raster. En plus de l’augmentation des besoins en puissance de traitement, cette conversion peut potentiellement révéler des problèmes d’intégrité des données, principalement dues à la généralisation de celles-ci ainsi qu’au choix d’une taille de cellule inappropriée.

Les cartes Raster sont stockable et utilisables dans ArcGIS, notamment grâce à la géodatabase, qui est le modèle de donné natif du logiciel. Esri France propose également un ensemble de cartes raster, notamment FranceRaster, une solution raster sur 13 niveaux d’échelle permettant d’étudier l’ensemble de la métropole ainsi que les DOM-TOM.