Cartographie, bases de données utilisées par l'IGN. IGN

L'époque change. Disparues les prises de bec dans un couple autour d'une carte routière. Finis les torticolis devant un plan de ville qu'on aimerait bien mettre la tête en bas. Terminées les longues séances gestuelles pour, à l'étranger, se faire indiquer une direction. La technologie a bousculé tout cela. Des appareils GPS calculent un itinéraire et guident le conducteur. Des applications sur téléphone repèrent des commerces ou des amis dans le voisinage. Les cartes sont partout. Un milliard de connexions mensuelles sont enregistrées par les serveurs de Google Maps, le service qui a révolutionné le secteur en 2005.

Pendant ce temps-là, une initiative bénévole, OpenStreetMap, enregistrait début 2013 son millionième contributeur participant à la réalisation d'une carte mondiale librement accessible et utilisable. Même les "historiques" du domaine réagissent. L'Institut géographique national, devenu en janvier 2012 l'Institut national de l'information géographique et forestière (au sigle inchangé, IGN), est en train de redessiner la carte de France au 25 000e, l'échelle la plus familière aux randonneurs, et commence à libérer ses données, au moins pour les collectivités locales et le monde académique.

BASES DE DONNÉES

La cartographie d'aujourd'hui n'est plus celle d'hier. Les cartes ne sont en fait même plus des cartes ! Ce sont des bases de données, c'est-à-dire des ensembles de points, d'objets, de noms... qui, à la demande, se transforment en carte particulière, à l'apparence différente selon les besoins.

C'est Google, avec Google Maps, qui a montré au public la puissance de ces outils, développés à l'origine par des professionnels pour des professionnels. Une seconde mutation est arrivée ensuite par le Web, avec la place de plus en plus grande accordée aux contributions volontaires. L'utilisateur n'est plus passif mais participe à l'amélioration de l'outil qu'il utilise. Incarné par le projet OpenStreetMap, le mouvement se répand aussi chez les acteurs commerciaux, Google, TomTom... "Nous changeons de paradigme. Alors que des établissements comme l'IGN ont toujours eu à coeur la précision des informations, nous voyons que, de plus en plus, il faut aller vers la fraîcheur et l'actualité des données", constate Guillaume Touya, chercheur au Cogit, un laboratoire de l'IGN. "La valeur de la donnée cartographique brute baisse. Nous devons maintenant apporter de la valeur ajoutée par des contenus, des croisements de données... tout en préservant notre capacité à décrire le territoire. C'est un changement majeur pour l'IGN", explique Pascal Berteaud, directeur général de l'institut.

Trois modèles, détaillés ici, contribuent à ces transformations : le système public, le commercial et le collaboratif.

La précision Honneur au fleuron national de la cartographie, l'IGN. Ici, à coups de technologie, d'informatique et de savoir-faire humains, on vise l'excellence : précision, exhaustivité pour le territoire national et fraîcheur de l'information. Tout commence par les photos aériennes prises par une flotte de quatre avions qui survolent le pays à 4 000 mètres d'altitude en prenant des clichés dont chaque pixel représente un carré de 25 centimètres de côté. Couvrir un département nécessite environ 5 000 photos. En outre, la prise de vue sous des angles différents du même endroit permet, par la technique de la photogrammétrie, de connaître la hauteur des objets. Un lidar, sorte de radar lumineux embarqué sur un avion, vient compléter la panoplie afin de numériser le relief de la surface avec une précision de 20 centimètres. En même temps, sur le terrain, 150 "collecteurs" notent les nouveautés apparues (bâtiments, rues, ronds-points, chemins...) depuis leur dernier passage. Des opérateurs, équipés de lunettes 3D pour voir la zone en relief, mettent à jour à la main les informations recueillies.

A partir de cette base de données, les cartes à différentes échelles sont construites. Une grande partie du travail est automatisée, mais cette phase laisse toujours quelques défauts qu'il faut corriger à la main. Quatre-vingts heures par zone de 20 kilomètres sur 20 kilomètres sont attribuées aux équipes. "Et on pourrait y passer encore plus de temps", ironise l'une des chevilles ouvrières. Une voie de chemin de fer qui mord sur une rivière est décalée. Un chemin masqué par une route réapparaît. Un carrefour compliqué est redessiné. Le positionnement des noms pour éviter les chevauchements est modifié...

REDESSINER LA FRANCE AU 25 000E

Afin d'accélérer la disponibilité de son travail, l'IGN lancera à partir de juillet un service gratuit (mais avec option payante), Scan Express, à destination des autorités publiques, pour imprimer à la demande une carte générée automatiquement à partir de la base de données. Ainsi les informations sont à jour, même si la qualité n'est pas parfaite. Très pratique pour discuter, par exemple, de nouveaux projets locaux avec les différents acteurs concernés.

Depuis 2011, l'IGN s'est aussi lancé dans un énorme chantier : redessiner la France au 25 000e. C'est seulement la quatrième génération de carte depuis les travaux pionniers de la famille Cassini au XVIIIe siècle. L'élaboration de la précédente, dessinée à la main, s'est étalée de 1922 à 1984. Cette fois, elle devrait finir en 2016. Cela doit permettre de disposer de la totalité du territoire en numérique. Pas seulement de photos numérisées, mais bien d'une base de données cartographiques complète. L'IGN en profite pour modifier ses légendes (couleur de bâtiments, distinction du couvert végétal...). Une des difficultés porte sur les zones de montagnes et la manière de représenter les reliefs : il faut reprendre les tracés des moindres éboulis, actuellement dessinés à la main.

Le business En 2005, l'acteur qui avait déjà révolutionné la manière de ne pas se perdre sur le Web lance un service de cartographie, Google Maps. Pour la première fois, un internaute peut accéder au monde entier à toutes les échelles avec simplicité. "Beaucoup de spécialistes de ce qu'on appelle les systèmes d'information géographiques en avaient rêvé. Google a su le faire et a bouleversé le domaine", explique Thierry Joliveau, de l'université de Saint-Etienne. "La principale difficulté, au départ, a été de combiner des sources hétérogènes de provenances diverses", rappelle Manik Gupta, responsable de Google Maps.

Il y avait en outre des données gratuites, comme Tiger, du gouvernement américain, ou payantes sous contrat dans le cas de la France, par exemple avec... l'IGN. Récemment, les images du programme Google Street View prises par des voitures équipées d'appareils photo ont complété la base de données. Automatiquement, des logiciels détectent les panneaux de signalisation, des noms de rues... et enrichissent les cartes. Au total, Google indique se servir de plus de 1 300 sources. "Tant que le monde bouge, le travail ne s'arrête jamais", lance Manik Gupta, obsédé par la fraîcheur de ses données.

GÉOPORTAIL

Dans la foulée, l'IGN a lancé, en juin 2006, le Géoportail, bien plus précis et riche que les cartes de Google mais limité au territoire national. Gratuits pour l'usager, les services de Google sont néanmoins facturés au propriétaire dès lors qu'un site dépasse un certain seuil de requêtes quotidiennes. Huit cent mille sites Web se connectent directement à la base de Google pour générer des cartes.

Des concurrents ont suivi le même modèle. TomTom et Nokia se partagent ainsi avec Google la fourniture de cartes pour divers services dans le monde. Les deux premiers, pour disposer de leurs propres données, ont racheté des spécialistes de la cartographie : Tele Atlas pour TomTom, en 2008, et Navteq pour Nokia, en 2007. TomTom a aussi ses propres véhicules équipés de caméras, de GPS et de lidars qui ont parcouru 5 millions de kilomètres depuis 2005. Ses cartes sont utilisées par ViaMichelin, Mappy ou encore des constructeurs automobiles ou de téléphonie mobile. La valeur ajoutée recherchée est ici la navigabilité, c'est-à-dire les informations permettant de guider les véhicules : limitation de vitesse, sens uniques... "Nous travaillons aussi avec les constructeurs automobiles à l'intégration de nos données dans les systèmes de conduite assistée", précise Hervé Clauss, du département Carte de TomTom. Le but est d'enrichir les informations du "cerveau" de la voiture en anticipant des virages, des limitations de vitesse...

La révolution citoyenne Peu avant Google Maps, en 2004, un acteur a semé une graine qui allait révolutionner encore le domaine grâce à une idée, reprise par tous depuis : l'élaboration collaborative. En Grande-Bretagne, Steve Coast, alors étudiant et agacé de ne pouvoir avoir accès gratuitement à des données géographiques, crée à cette époque OpenStreetMap (OSM) : une base de données géographiques gratuite et libre permettant de cartographier le monde entier.

Par "libre", il faut comprendre que les données sont exploitables gratuitement par tous, que ce soit pour des usages commerciaux ou non. Mais avec une composante "virale" : toutes les données ajoutées deviennent également gratuites. Contrairement à ce qui est la règle avec Google, TomTom, Nokia..., le contributeur ne cède pas son "travail" à une entreprise qui en devient la propriétaire exclusive.

DEUX MILLIARDS DE POINTS

Chacun peut contribuer à l'enrichissement d'OSM, comme pour l'encyclopédie en ligne Wikipédia. A partir du site Web, après inscription, l'internaute peut ajouter des commerces, nommer des rues, indiquer des boîtes à lettres ou des cabines téléphoniques, dessiner des étangs (en s'aidant de photos satellites fournies par Microsoft)... Avec des GPS portables, ou mieux encore des applications sur téléphone mobile, le promeneur, le cycliste ou l'automobiliste peuvent enregistrer leur trace, la télécharger sur le site d'OSM et ajouter routes, chemins ou sentiers... en suivant le contour enregistré.

Un million de personnes l'ont déjà fait. Deux milliards de points sont dans la base de données. Des services comme Flickr (partage de photos), Foursquare (réseau social), MapQuest (calcul d'itinéraire) recourent à OSM. Mais aussi des institutions comme la Maison Blanche, la Banque mondiale, ou des entreprises comme Apple (pour certains territoires), Laforêt Immobilier ou Le Monde (pour la localisation de ses articles dans la zone abonnée), sans compter les innombrables associations ou collectivités locales.

En 2006, une fondation a été créée pour gérer la base de données, promouvoir l'idée... tandis que le projet lui-même reste du ressort d'une communauté de techniciens. "Beaucoup d'entreprises ont du mal à comprendre ce genre de projet collaboratif. Elles demandent souvent qui appeler en cas de problème !", ironise Henk Hoff, membre du bureau de la fondation, notamment chargé du développement des services.

CARTOGRAPHES VOLONTAIRES



"Lorsque l'on étudie OSM, ce qui frappe est l'hétérogénéité des données. Des zones sont ainsi très pauvrement couvertes et d'autres très riches. La qualité des attributions est très variable : est-ce une route secondaire ou primaire ? C'est évidemment lié à la disparité des contributeurs. En revanche, grâce à la qualité des instruments de localisation, nous n'avons pas observé de gros problèmes dans les précisions des positionnements", explique Guillaume Touya, qui étudie le mouvement des cartographes volontaires comme OSM.

Les "concurrents" ont suivi le mouvement collaboratif. Google a conçu Map Maker en 2008. L'IGN, sur son Géoportail, accepte des propositions de modification depuis fin 2012. TomTom utilise une partie des 65 millions de GPS vendus pour rapatrier des données (avec l'accord des clients) afin d'ajuster ses informations. Des analyses statistiques permettent ainsi de déduire automatiquement, de cette masse de données, des changements de limitation de vitesse ou des modifications de sens de la circulation (250 000 par mois dans le monde).

VÉRIFICATION DES INFORMATIONS

Se pose alors la question de la vérification des informations. L'IGN le fait sur le terrain grâce à ses collecteurs, formés pour cela. Il préfère aussi inviter à contribuer des services locaux comme les pompiers, les mairies ou La Poste qui, en retour, ont tout à gagner à un meilleur adressage des points sur la carte. Google se laisse un temps de validation avant d'accepter, mais n'a pas toujours les moyens de vérifier sur place. C'est surtout la cohérence du changement qui est analysée.

Quant à OpenStreetMap, les modifications sont quasi instantanées... Mais, comme pour Wikipédia, des cas litigieux peuvent apparaître. Ainsi les toponymes de pays comme en Belgique (entre nom wallon et flamand) ou à Chypre (entre nom grec et turc) ont-ils été l'objet de polémique. "Nous avons mis en place la règle de la "vérité du terrain" afin d'arbitrer. Le toponyme sera celui indiqué sur les panneaux sur place", explique Henk Hoff, d'OSM. Il y a aussi ceux qui proposent de "barrer" la route qui passe devant chez eux en espérant ainsi être tranquilles... Malgré tous ces changements, la carte demeure un instrument de pouvoir.

> A lire : Un village landais reprend possession de ses données

> Un entretien avec Thierry Joliveau, professeur en géographie à l'université de Saint-Etienne : "L'information géographique est devenue un enjeu économique, politique et social"