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PostGIS ajoute le support d'objets géographique à la base de données PostgreSQL. En effet, PostGIS "spatialise" le serverur PostgreSQL, ce qui permet de l'utiliser comme une base de données SIG.

Maintenu à jour, en fonction de nos disponibilités et des diverses sorties des outils que nous testons, nous vous proposons l'ensemble de nos travaux publiés en langue française.

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[1]1.. _introduction:
2
[37]3Partie 1 : Introduction
[1]4************************
5
6Qu'est-ce qu'une base de données spatiales ?
7============================================
8
[38]9PostGIS est une base de données spatiale. Oracle Spatial et SQL Server 2008 sont aussi des bases de données spatiales. Mais qu'est-ce que cela signifie? Qu'est-ce qui différencie un serveur de base de données spatiales d'un non spatiale ?
[1]10
11La réponse courte, est ...
12
[37]13**Les base de données spatiales permettent les stockage et la manipulation des objets spatiaux comme les autres objets de la base de données.**
[1]14
15Ce qui suit présente briÚvement l'évolution des base de données spatiales, puis les liens
16entre les données spatiales et la base de données (types de données, indexes et fonctions).
17
18#. **Types de données spatiales** fait référence aux géométries de type point, ligne et polygone;
[37]19#. L'**indexation spatiale** est utilisée pour améliorer les performances d'exécution des opérations spatiales;
20#. Les **fonctions spatiales**, au sens :term:`SQL`, sont utilisées pour accéder à des propriétés ou à des relations spatiales.
[1]21
[37]22Utilisés de maniÚre combinée, les types de données spatiales, les indexes et les fonctions fournissent une structure flexible pour optimiser les performances et les analyses.
[1]23
24Au commencement
25----------------
26
[37]27Dans les premiÚres implémentations :term:`SIG`, toutes les données
28spatiales étaient stockées sous la forme de fichiers plats et certaines applications
29 :term:`SIG` spécifiques étaient nécessaires les interpréter et les manipuler.
30Ces outils de gestion de premiÚre génération avaient été conçus pour répondre aux
31besoins des utilisateurs pour lesquels toute les données étaient localisées au sein de leur
32agence. Ces outils propriétairse étaient des systÚmes specifiquement créés pour gérer les
[1]33données spatiales.
34
[37]35La seconde génération des systÚmes de gestion de données spatiales stockaient certaines données dans une base de données relationelle (habituellement les "attributs" ou autres parties non spatiales) mais ne founissaient pas encore la fléxibilité offerte par une intégration complÚte des données spatiales.
[1]36
[37]37**Effectivement, les bases de données spatiales sont nées lorsque les gens ont commencé à considérer les objet spatiaux comme les autres objets d'une base de données .** 
[1]38
[37]39Les bases de données spatiales intÚgrent les données spatiales sous formes d'objets de la base de données relationelles. Le changement opéré passe d'une vision centrée sur le SIG à une vision centrée sur les bases de données.
[1]40
41.. image:: ./introduction/beginning.png
42
[37]43.. note:: Un systÚme de gestion de base de données peut être utilisé dans d'autre cadre que celui des SIG. Les bases de données spatiales sont utilisées dans divers domaines : l'anatomie humaine, les circuits intégrés de grandes envergures, les structures moléculaires, les champs electro-magnétiques et bien d'autre encore.
[1]44
45
[4]46Les types de données spatiales
47------------------------------
[1]48
[37]49Une base de données classique propose par exemple les types chaînes de caractÚres et date. Une base de données spatiales ajoute les types de données (spatiales) pour représenter les **entités géographiques**. Ces types de données spatiales permettre d'accéder à des propriétés de l'entité géographique comme ses contours ou sa dimension. Pour bien des aspects, les types de données spatiales peuvent être vu simplement comme des formes.
[1]50
51.. image:: ./introduction/hierarchy.png
52   :align: center
53
[37]54Les types de données spatiales sont organisés par une hierarchie de type. Chaque sous-types hérite de la structure (les atrributs) et du comportement (les méthodes et fonctions) de son type supérieur dans la hierarchie.
[1]55
56
[4]57Indexes spatiaux et étendue
58---------------------------
[1]59
[37]60Une base de données ordinaire fournit des "méthodes d'accÚs" -- connues sous le nom d'**index** -- pour permettre un accÚs efficace et non séquentiel à un sous ensemble de données. L'indexation des types non géographiques (nombre, chaînes de caractÚres, dates) est habituellement faite à l'aide des index de type `arbres binaires <http://en.wikipedia.org/wiki/B-tree>`__. Un arbre binaire est un partitionnement des données utilisant l'ordre naturel pour stoquer les données hierarchiequement.
[1]61
[4]62L'ordre naturel des nombres, des chaînes de caractÚres et des dates est assez simple à déterminer -- chaque valeur est inférieure, plus grande ou égale à toutes les autres valeurs. Mais, étant donné que les polygones peuvent se chevaucher, peuvent être contenu dans un autre et sont représenté par un tableau en deux dimensions (ou plus), un arbre binaire ne convient pas pour indexer les valeurs. Les vraies bases de données spatiales fournissent un "index spatial" qui répond plutÎt à la question : "quel objet se trouve dans une étendue spécifique ?"
[1]63
[4]64Une **étendue** correspond au rectangle de plus petite taille capable de contenir un objet géographique.
[1]65
66.. image:: ./introduction/boundingbox.png
67   :align: center
68
[4]69Les étendues sont utilisées car répondre à la question : "est-ce que A se trouve à 'intérieur de B ? " est une opération couteuse pour les polygones mais rapide dans le cas ou ce sont des rectangles. Même des polgones et des lignes complex peuvent être représenté par une simple étendue.
[1]70
[37]71Les index spatiaux doivent réalisé leur ordanencement rapidement afin d'être utile. Donc au lien de fournir des résultats extacts, comme le font les arbres binaires, les index spatiaux fournissent des résultats approximatifs. La question "quelles lignes sont à l'intérieur de ce polygone" sera interprété par un index spatial comme : "quelles lignes ont une étendue qui est contenue dans l'étendue de ce polygone ?"
[1]72
[37]73Les incréments spatiaux réels mis en application par diverses bases de données varient considérablement.
74Les index spatiaux actuellement utilisés par les différents systÚmes de gestion de bases de données varient considérablement. L'implémentation la plus commune est l'`arbre R <http://en.wikipedia.org/wiki/R-tree>`_ (utilisé dans PostGIS), mais il existe aussi des implémentations de type `Quadtrees <http://en.wikipedia.org/wiki/Quadtree>`_, et des `indexes basés sur une grille <http://en.wikipedia.org/wiki/Grid_(spatial_index)>`_.
[1]75
[9]76Les Fonctions spatiales
[4]77-------------------
[1]78
[37]79Pour manipuler les données lors d'une requête, une base de données classique fournit des **fonctions** comme la concaténation de chaînes de caractÚres, le cacul de la clef md5 d'une chaîne, la réalisation d'opérations mathématiques sur les nombres ou l'extraction d'informations spécifiques sur une date. Une base de données spatiales fournit un ensemble complet de fonctions pour analyser les composants géographiques, déterminer les relations spatiales et manipuler les objets géographiques. Ces fonctions spatiales sont utilisées comme des piÚces de légo pour de nombreux projet SIG.
[1]80
[9]81La majorité des fonctions spatiales peuvent être regroupées dans l'une des cinq catégories suivantes :
[1]82
[37]83#. **Conversion**: fonctions qui *convertissent* les données géographiques dans un format externe.
[9]84#. **Gestion**: fonctions qui permettre de *gérer* les informations relatives  aux tables spatiales et l'administration de PostGIS.
[37]85#. **Récupération**: fonctions qui permettent de *récupérer* les propriétés et les mesures d'une géométrie.
86#. **Comparaison**: fonctions qui permettent de *comparer* deux géométries en respectant leur relations spatiales.
87#. **Contruction**: fonctions qui permettent de *construire* de nouvelles géométries à partir d'autre.
[1]88
[9]89La liste des fonctions possibles est trÚs vaste, mais un ensemble communs à l'ensemble des implémentation est défini par la spécification term:`OGC` :term:`SFSQL` et sont implémentées (ainsi que certaines supplémentaires) dans PostGIS.
[1]90
91
[9]92Quest-ce que PostGIS ?
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[1]94
[37]95PostGIS confÚre au `systÚme de gestion de base de données PostgreSQL <http://www.postgresql.org/>`_ le status de base de données spatiales en ajoutant les trois supports suivants : les types de données spatiales, les indexes et les fonctions. Étant donné qu'il est basé sur PostgreSQL, PostGIS bénéficie automatiquement des capacités orienté "entreprise" ainsi que le respect des standards de cette implémentation.
[1]96
[9]97Mais qu'est-ce que PostgreSQL ?
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[1]99
[37]100PostgreSQL est un puissant systÚme de gestion de données relationel à objets (SGBDRO). Il a été publié sous la licence de style BSD et est donc un logiciel libre. Comme avec beaucoup de logiciels libres, PostgreSQL n'est pas controlé par une société unique mais par une communauté de développeurs et de sociétés qui le développe.
[1]101
[37]102PostgreSQL a été conçu depuis le début en conservant à l'esprit qu'il serait potentiellement nécessaire de l'étendre à l'aide d'extensions particuliÚres -- la possibilité d'ajouter de nouveau types, des nouvelles fonctions et des méthodes d'accÚs à chaud. Grâce à cela, une extension de PostgreSQL peut être développé par une équipe de développement indépendante, bien que le lien soit trÚs fortement lié au coeur de la base de données PostgreSQL.
[1]103
[9]104Pourquoi choisir PostgreSQL ?
105~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
[1]106
[37]107Une question que se posent souvent les gens déja familiarisés avec les bases de données libres est : "Pourquoi PostGIS n'a pas été basé sur MySQL ?"
[1]108
[9]109PostgreSQL a:
[1]110
[37]111  * prouvé sa fiabilité et son respect de l'intégrité des données ( propriétés ACID)
[9]112  * un support soigneux des standard SQL (respecte la norme SQL92)
113  * un support pour le développement d'extensions et de nouvelles fonctions
[37]114  * un modÚle de développement communautaire
[9]115  * pas de limite sur la taille des colonne (les tuples peuvent être "TOAST"és) pour supporter des objets géographiques
116  * un structure d'index générique (GiST) permettant l'indéxation à l'aide d'abres R
[37]117  * facilité ajout de fonctions personalisées
[1]118
[37]119Tout ceci combiné, PostgreSQL permet un cheminement simple du développement nécessaire à l'ajout des types spatiaux. Dans le monde propriétaire, seul Illustra (maintenant Informix Universal Server) permet une extension aussi simple. Ceci n'est pas une coincidence, Illustra est une version propriétaire modifiée du code original de PostgreSQL publié dans les années 1980.
[1]120
[37]121Puisque le cheminement du développement nécessaire à l'ajout de types à PostgreSQL est direct, il semblé naturel de commencer par là. Lorsque MySQL a publié des types de données spatiales de base dans sa version 4.1, l'équipe de PostGIS a jetté un coup d'oeil dans leur code source et cela a confirmé le choix initial d'utiliser PostgreSQL. Puisque les objets géographiques de MySQL doivent être considérés comme un cas particulier de chaînes de caractÚres, le code de MySQL a été diffus dans l'intégralité du code de base. Le développement de PostGIS version 0.1 a pris un mois. Réaliser un projet "MyGIS" 0.1 aurait pris beaucoup plus de temps, c'est sans doute pourquoi il n'a jamais vu le jour.
[1]122
[37]123Pourquoi pas des fichiers Shapefile ?
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[1]125
[37]126Les fichiers `shapefile <http://en.wikipedia.org/wiki/Shapefile>`_ (et les autres formats) ont été la maniÚre standard de stockuer et d'interragir avec les données spatiales depuis l'origine des SIG. Néanmoins, ces fichiers "plats" ont les inconvénients suivants :
[1]127
[37]128* **Les fichier au formats SIG requiÚrent un logiciel spécifique pour les lire et les écrire.**  Le langage SQL est une abstraction de l'accÚs alléatoire au données et à leur analyse. Sans cette abstraction, vous devrez développer l'accÚs et l'anayse par vos propre moyens.
129* **L'accÚs concurent aux données peut parfois entrainer un stockage de données corrompues.** Alors qu'il est possible d'écrire du code supplémentaire afin de garantir la cohérence des données, une fois ce problÚme solutionné et celui de la performance associée, vous aurez re-écrit la partie la plus importante d'un systÚme de base de données. Pourquoi ne pas simplement utilisé une base de données standard dans ce cas ?
[9]130* **Les questions compliquées nécessitent des logiciels compliqués pour y répondre.** Les question intéressantes et compliquées (jointures spatiales, aggrégations, etc) qui sont exprimables en une ligne de SQL grâce à la base de données, nécessitent une centaines de lignes de code spécifiques pour y répondre dans le cas de fichiers.
[1]131
[37]132La plupart des utilisateurs de PostGIS ont mis en place des systÚmes où diverses applications sont succeptibles d'accéder aux données, et donc d'avoir les méthodes d'accÚs SQL standard, qui simplifient le déploiement et le développement. Certains utilisateurs travaillent avec de grands jeux de données sous forme de fichiers, qui peuvent être segmentés en plusieurs fichiers, mais dans une base de données ces données peuvent être stockées dans une seule grande table.
[1]133
[37]134En résumé, la combinaison du support de l'accÚs concurent, des requêtes complexes spécifiques et de la performance sur de grand jeux de données différencient les bases de données spatiales des systÚmes utilisant des fichiers.
[1]135
[37]136Un bref historique de PostGIS
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[1]138
[37]139En mai 2001, la société `Refractions Research <http://www.refractions.net/>`_  publie la permiÚre version de PostGIS. PostGIS 0.1 fournissait les objets, les indexes et des fonctions utiles. Le résultat était une base de données permettant le stockage et l'accÚs mais pas encore l'analyse.
[1]140
[37]141Comme le nombre de fonctions augmentait, le besoin d'un principe d'organisation devint clair. La spécification "Simple Features for SQL" (:term:`SFSQL`) publiée par l'Open Geospatial Consortium fournit une telle structure avec des indications pour le nommage des fonctions et les pré-requis.
[1]142
[37]143Avec le support dans PostGIS de simples fonctions d'analyses et de jointures spatiales,
[9]144`Mapserver <http://mapserver.org/>`_ devint la premiÚre application externe permettant de visualiser les données de la base de données.
[1]145
[37]146Au cours de ces derniÚres années le nombre de fonctions fournies par PostGIS grandit, mais sa puissance restait limité. La plupart des fonctions interressantes (ex : ST_Intersects(), ST_Buffer(), ST_Union()) étaient difficiles à implémenter. Les écrire en repartant du début promettait des années de travail.
[1]147
[37]148Heureusement un second projet, nommé "Geometry Engine, Open Source" ou `GEOS <http://trac.osgeo.org/geos>`_ vit le jour. Cette librairie fournit l'ensemble des algorithmes nécessaires à l'implémentation de la spécification :term:`SFSQL` . En se liant à GEOS, PostGIS fournit alors le support complet de la :term:`SFSQL` depuis la version 0.8.
[9]149
[37]150Alors que les capacités de PostGIS grandissaient, un autre problÚme fit surface : La représentation utilisée pour stocker les géométries n'était pas assez efficace. Pour de petits objets comme les points ou de courtes lignes, les métadonnées dans la représentation occupaient plus de 300% supplémentaires. Pour des raisons de performance, il fut nécessaire de faire faire un régime à la représentation. En réduisant l'entête des métadonnées et les dimensions requises, l'espace supplémentaire fut réduit drastiquement. Dans PostGIS 1.0, cette nouvelle représentation plus rapide et plus légÚre devint la représentation par défaut.
[1]151
[37]152Les mises à jour récentes de PostGIS ont permit d'éttendre la compatibilité avec les standards, d'ajouter les géométries courbes et les signatures de fonctions spécifiées dans la norme ISO :term:`SQL/MM`. Dans un soucis de performance, PostGIS 1.4 augmenta considérablement la rapidité d'exécution des fonctions de test sur les géométries.
[1]153
[10]154Qui utilisent PostGIS ?
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[1]156
[10]157Pour une liste complÚte des cas d'utilisation, consultez la page web : `PostGIS case studies <http://www.postgis.org/documentation/casestudies/>`_.
[1]158
159Institut Geographique National, France
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161
[37]162L'IGN utilise PostGIS pour stocker des cartes topographiques de grande résolution de la France : la "BDUni". La BDUni a plus de 100 millions d'entités, et est maintenue par une équipe de 100 personnes qui vérifie les observations et ajoute quotidiennement de nouvelles données à la base. L'installation de l'IGN utilise le systÚme transactionel de la base de données pour assurer la consistance durant les phases de mises à jour et utilise un `serveur de rtandby par transfert de journaux <http://docs.postgresql.fr/9.1/warm-standby.html>`_ afin de conserver un état cohérent en cas de défaillance du systÚme.
[1]163
164GlobeXplorer
165~~~~~~~~~~~~
166
[37]167GlobeXplorer est un service web fournissant un accÚs en ligne à une imagerie satellite et photos aériennes de plusieures petabytes. GlobeXplorer utilise PostGIS pour gérer les métadonnées associées avec le catalogue d'images. Les requêtes pour accéder aux images recherchent d'abord dans le catalogue PostGIS pour récupérer la localisation des images demandées, puis récupÚrent ces images et les retournent au client. Lors du proeccessus de mise en place de leur systÚme, GlobeXplorer a essayé d'autre systÚme de base de données spatiales mais a conserver PostGIS à cause de la combinaison du prix et de la performance qu'il offre.
[1]168
[10]169Quest-ce qu'un application qui supporte PostGIS ?
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[1]171
[37]172PostGIS est devenu une base de données spatiale communément utilisée, et le nombre d'applications tierces qui supportent le stockage ou la récupération des données n'a céssé d'augmenter. `Les application qui supportent PostGIS <http://trac.osgeo.org/postgis/wiki/UsersWikiToolsSupportPostgis>`_  contiennent à la fois des applications libres et des application propriétaires tournant sur un serveur ou localement depuis votre bureau.
[1]173
[10]174La table suivante propose une liste des logiciels qui tirent profit de PostGIS :
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176+-------------------------------------------------+----------------------------------------------+
[12]177| Libre/Gratuit                                   | Fermé/Propriétaire                           |
[1]178+=================================================+==============================================+
179|                                                 |                                              |   
[13]180| * Chargement/Extraction                         | * Chargement/Extraction                      |   
[1]181|                                                 |                                              |     
182|   * Shp2Pgsql                                   |   * Safe FME Desktop Translator/Converter    |     
183|   * ogr2ogr                                     |                                              |       
184|   * Dxf2PostGIS                                 |                                              |         
[13]185|                                                 | * Basé sur web                               |         
[12]186| * Basé sur le web                               |                                              |             
[1]187|                                                 |   * Ionic Red Spider (now ERDAS)             |             
188|   * Mapserver                                   |   * Cadcorp GeognoSIS                        |           
189|   * GeoServer (Java-based WFS / WMS -server )   |   * Iwan Mapserver                           |     
190|   * SharpMap SDK - for ASP.NET 2.0              |   * MapDotNet Server                         |     
191|   * MapGuide Open Source (using FDO)            |   * MapGuide Enterprise (using FDO)          |   
192|                                                 |   * ESRI ArcGIS Server 9.3+                  |         
[12]193| * Logiciels bureautiques                        |                                              |           
[13]194|                                                 | * Logiciels bureautiques                     |               
[1]195|   * uDig                                        |                                              |           
196|   * QGIS                                        |   * Cadcorp SIS                              |     
197|   * mezoGIS                                     |   * Microimages TNTmips GIS                  |         
198|   * OpenJUMP                                    |   * ESRI ArcGIS 9.3+                         |           
199|   * OpenEV                                      |   * Manifold                                 |   
200|   * SharpMap SDK for Microsoft.NET 2.0          |   * GeoConcept                               |       
201|   * ZigGIS for ArcGIS/ArcObjects.NET            |   * MapInfo (v10)                            |           
202|   * GvSIG                                       |   * AutoCAD Map 3D (using FDO)               |   
203|   * GRASS                                       |                                              |           
204|                                                 |                                              |             
205+-------------------------------------------------+----------------------------------------------+
206
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.