Didacticiel simplifié : réaliser une carte topographique[modifier | modifier le code]

Les outils utilisés[modifier | modifier le code]

Au fil de ce didacticiel, nous emploierons les trois outils suivants :

Quantum GIS : logiciel libre qui permet la création de carte géographique (par la suite, nous l'appellerons par son petit nom : QGIS),
GIMP, logiciel libre d'édition d'images matricielles,
Inkscape, logiciel libre d'édition d'images vectorielles.

Installez-les sur votre machine avant de commencer le didacticiel.

Téléchargez également le contenu de la boîte déroulante ci-dessous, et enregistrez-le dans un fichier nommé CartoWikipedia_2.0.qml. Il s'agit d'une palette colorimétrique de la convention cartographique qui a été convertie pour QGIS.

Palette colorimétrique "CartoWikipedia_2.0.qml"

<!DOCTYPE qgis PUBLIC 'http://mrcc.com/qgis.dtd' 'SYSTEM'>
<qgis version="1.8.0-Lisboa" minimumScale="0" maximumScale="1e+08" hasScaleBasedVisibilityFlag="0">
  <transparencyLevelInt>255</transparencyLevelInt>
  <rasterproperties>
    <mDrawingStyle>SingleBandPseudoColor</mDrawingStyle>
    <mColorShadingAlgorithm>ColorRampShader</mColorShadingAlgorithm>
    <mInvertColor boolean="false"/>
    <mRedBandName>Not Set</mRedBandName>
    <mGreenBandName>Not Set</mGreenBandName>
    <mBlueBandName>Not Set</mBlueBandName>
    <mGrayBandName>Bande 1</mGrayBandName>
    <mStandardDeviations>0</mStandardDeviations>
    <mUserDefinedRGBMinimumMaximum boolean="false"/>
    <mRGBMinimumMaximumEstimated boolean="true"/>
    <mUserDefinedGrayMinimumMaximum boolean="false"/>
    <mGrayMinimumMaximumEstimated boolean="true"/>
    <mContrastEnhancementAlgorithm>StretchToMinimumMaximum</mContrastEnhancementAlgorithm>
    <contrastEnhancementMinMaxValues>
      <minMaxEntry>
        <min>-10458</min>
        <max>6741</max>
      </minMaxEntry>
    </contrastEnhancementMinMaxValues>
    <mNoDataValue mValidNoDataValue="true">2147480000.000000</mNoDataValue>
    <singleValuePixelList>
      <pixelListEntry pixelValue="2147480000.000000" percentTransparent="100"/>
    </singleValuePixelList>
    <threeValuePixelList>
      <pixelListEntry red="2147483647.000000" blue="2147483647.000000" green="2147483647.000000" percentTransparent="100"/>
    </threeValuePixelList>
    <customColorRamp>
      <colorRampType>DISCRETE</colorRampType>
      <colorRampEntry red="113" blue="216" value="-3000.000000" green="171" label="altitude -10"/>
      <colorRampEntry red="121" blue="222" value="-2000.000000" green="178" label="altitude -9"/>
      <colorRampEntry red="132" blue="227" value="-1000.000000" green="185" label="altitude -8"/>
      <colorRampEntry red="141" blue="234" value="-750.000000" green="193" label="altitude -7"/>
      <colorRampEntry red="150" blue="240" value="-500.000000" green="201" label="altitude -6"/>
      <colorRampEntry red="161" blue="247" value="-250.000000" green="210" label="altitude -5"/>
      <colorRampEntry red="172" blue="251" value="-100.000000" green="219" label="altitude -4"/>
      <colorRampEntry red="185" blue="255" value="-50.000000" green="227" label="altitude -3"/>
      <colorRampEntry red="198" blue="255" value="-25.000000" green="236" label="altitude -2"/>
      <colorRampEntry red="216" blue="254" value="-0.000000" green="242" label="altitude -1"/>
      <colorRampEntry red="172" blue="165" value="0.000000" green="208" label="altitude 1"/>
      <colorRampEntry red="148" blue="139" value="25.000000" green="191" label="altitude 2"/>
      <colorRampEntry red="168" blue="143" value="50.000000" green="198" label="altitude 3"/>
      <colorRampEntry red="189" blue="150" value="100.000000" green="204" label="altitude 4"/>
      <colorRampEntry red="209" blue="171" value="250.000000" green="215" label="altitude 5"/>
      <colorRampEntry red="225" blue="181" value="500.000000" green="228" label="altitude 6"/>
      <colorRampEntry red="239" blue="192" value="750.000000" green="235" label="altitude 7"/>
      <colorRampEntry red="232" blue="182" value="1000.000000" green="225" label="altitude 8"/>
      <colorRampEntry red="222" blue="163" value="1500.000000" green="214" label="altitude 9"/>
      <colorRampEntry red="211" blue="157" value="2000.000000" green="202" label="altitude 10"/>
      <colorRampEntry red="202" blue="130" value="2500.000000" green="185" label="altitude 11"/>
      <colorRampEntry red="195" blue="107" value="3000.000000" green="167" label="altitude 12"/>
      <colorRampEntry red="185" blue="90" value="4000.000000" green="152" label="altitude 13"/>
    </customColorRamp>
  </rasterproperties>
</qgis>

Les données utilisées[modifier | modifier le code]

Maintenant que vous disposez des outils, nous allons nous procurer la matière : les données cartographiques. Commencez par créer un répertoire local qui va contenir tous les fichiers de votre projet. Vous y téléchargerez les données décrites ci-après.

Pour réaliser la carte d'un pays en suivant les normes employées par les wikigraphistes, il va nous falloir :

les données altimétriques (que nous appellerons données raster),
les frontières des pays et de leurs provinces.
les cours d'eau,
les bassins,
les côtes.

Données raster : les tuiles SRTM3[modifier | modifier le code]

Lancée en 2000 par la NASA, la mission SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) consiste à cartographier les reliefs des terres émergées du globe. Les données collectées ont été rendues publiques, et peuvent être téléchargées sous différentes formes. Utilisez le site SRTM tile grabber pour récupérer la ou les tuiles qui contiennent la zone à représenter. Ces tuiles nous permettront de créer ce qu'on appellera le raster.

Données vectorielles : Shapefiles, GEOJSON...[modifier | modifier le code]

De nombreuses données vectorielles plus ou moins précises sont disponibles librement sur Internet. Plus la zone qu'on souhaite représenter est petite, plus il est important d'utiliser des données précises et exhaustives.

Zone très large (continent, ensemble de pays)[modifier | modifier le code]

Si la zone à représenter est très large, de l'ordre de plusieurs milliers de kilomètres, les données fournies par le site Natural Earth conviennent parfaitement pour représenter une zone regroupant plusieurs pays, un continent entier ou même la Terre entière. Bien sûr, elles manquent de précision et d'exhaustivité, mais c'est un compromis qui permet d'éviter de travailler avec des fichiers volumineux qui ralentiraient votre machine, en plus de générer des images trop lourdes pour pouvoir être correctement affichées sur nos wikis.

Zone moyenne (un pays ou un ensemble de régions)[modifier | modifier le code]

Si la zone à couvrir est de taille moyenne (exemple : échelle d'un pays), les données Natural Earth ne feront pas l'affaire. Pour obtenir une carte très précise, le mieux est de s'orienter, soit vers les services d’État de la zone concernée (ex : l'IGN met à disposition des données très précises sur les cours d'eau et les bassins de la France), soit vers les données OpenStreetMap.org.

Pour réaliser notre carte du Cameroun, nous allons utiliser les données issues d'OpenStreetMap (qu'on appellera par la suite OSM).

Les traits de côte

Pour réaliser une carte, il est important de disposer de traits de côtes au format polygone, qui facilite le coloriage des terres. Hélas, sur OpenStreetMap, les traits de côtes sont stockés au format ligne. Mais deux bonnes âmes nous facilitent la tâche en mettant à disposition des données OSM reformatées téléchargeables au format shapefile. Parmi les téléchargement proposés, il existe les contours des terres émergées (land polygons), à récupérer ici (premier lien, Large polygons not split).

Les frontières

Le site Mapzen compile les frontières et sous-frontières issuées d'OSM : choisissez un pays (en langue anglaise), téléchargez son fichier GEOJSON, puis dézipper l'archive obtenue (tar+gz). Répétez l'opération pour les pays limitrophes qui figureront sur votre carte. Dans le cas du Cameroun, il nous faudra donc également les données du Niger, du Nigeria, du Tchad (Chad en anglais), de la République centrafricaine (Central African Republic), de la République du Congo (Congo, Republic of), de la Guinée équatoriale (Equatorial Guinea) et du Gabon.

Les cours d'eau

Le site allemand GeoFabrik compile une partie des données d'OpenStreetMap au format Shapefile. Il faut sélectionner le continent pour voir apparaître les pays. Encore une fois, il faudra télécharger les Shapefiles zippés (fichiers .shp.zip) de tous les pays représentés sur la carte, ce qui peut prendre un certain temps.

Parmi toutes les données téléchargées (routes, voies ferrées, etc.), nous n'utiliserons que les rivières (waterways). En effet, les Shapefiles générés par GeoFabrik ne recensent pas tous les bassins, pour une raison qui m'échappe.

Les bassins

Les données des bassins de GeoFabrik sont malheureusement incomplètes. Mais il existe un plugin magique pour QGIS : QuickOSM (voir ci-dessous). Il permet de filtrer puis de récupérer une partie des données d'OpenStreetMap pour une zone donnée, à condition qu'elles ne soient pas trop volumineuses. Les données des rivières sont beaucoup trop volumineuses pour être téléchargées à l'échelle d'un pays. Mais nous aurons peut-être plus de chance avec les bassins. Nous téléchargerons les données des bassins plus loin dans ce tutoriel.

Zone réduite[modifier | modifier le code]

Si la zone à couvrir est très réduite, de l'ordre de dizaines de kilomètres de long, utilisez QuickOSM quand cela est possible. C'est un plugin de QGIS qui permet d'importer directement les données d'OpenStreetMap à l'aide de requêtes très précises.

Installer QuickOSM

Lancer QGIS, et rendez-vous au menu Extension > Installer/Gérer les extensions.
Taper QuickOSM dans le champ Rechercher, sélectionner la ligne QuickOSM qui apparait et cliquer sur Installer l'extension.

Lancer une requête simplifiée sous QuickOSM

Accéder à la fenêtre de QuickOSM : menu Vecteur > QuickOSM > Quick OSM.
Choisir dans le champ Clé une catégorie d'éléments géographiques (ex : natural contient les lignes de côtes, les zones boisées, les rivières ; admin_level contient les frontières des pays, régions, départements, communes, etc.).
Choisir éventuellement une valeur, notamment si la zone à couvrir est assez large. En effet : QuickOSM peut retourner une erreur si votre requête englobe un trop grand nombre d'éléments. Pour afficher, les lignes de côte d'une zone, il faut donc utilser le couple natural et coastline.
Il est important de choisir une emprise la plus petite possible pour limiter les erreurs. Essayez d'abord d'utiliser Emprise d'une couche mais si la zone correspondante s'avère trop étendue, choisissez plutôt Emprise de la vue actuelle, après avoir centré l'écran sur la zone à peupler.

Lister les requêtes les plus utiles pour Wikipédia.

Créer notre carte avec Quantum GIS[modifier | modifier le code]

Il est temps de lancer QGIS.

Fusionner les fichiers SRTM[modifier | modifier le code]

Allez dans Raster > Divers > Fusionner... puis sélectionnez l'ensemble des fichiers .tif. La fusion va produire un nouveau fichier .tif qu'il convient de nommer. Je vais appeler le mien raster_complet. N'oubliez pas de cocher Charger dans la carte une fois terminé.

Dans le volet Couches, double-cliquez sur la couche que vous venez de créer : l'onglet Style des propriétés s'affiche.

Cliquer sur Charger le style... et aller chercher le fichier de colorimétrie CartoWikipedia_2.0.qml. Notre carte prend forme...

Fusion des tuiles.
Produit de la fusion des tuiles.
Couleurs du raster.

Ajouter les Shapefiles[modifier | modifier le code]

Glissez-déposez dans QGIS le Shapefile nommé ne_10m_graticules_1.shp. Nous voyons maintenant apparaître les méridiens et les latitudes. Dans les propriétés de la nouvelle couche, choisir une couleur de trait noire et une épaisseur de 0,05.

Ajoutez maintenant le Shapefile ne_10m_admin_0_countries.shp. Dans les propriétés de la couche, nous remplaçons Remplissage simple par Bordure : Ligne simple, et nous choisissons la couleur #646464. Les frontières apparaissent maintenant en gris foncé.

Continuons avec le Shapefile ne_10m_admin_1_states_provinces_lines.shp, qui contient les frontières des provinces. En plus de la couleur #646464, attribuons un trait plus fin : 0,13, soit la moitié de l'épaisseur des frontières nationales.

Il est temps d'ajouter l'eau. Glisser-déposer l'ensemble des Shapefiles téléchargées sur le site http://www.diva-gis.org. Nous allons créer deux groupes de couches pour y voir plus clair. Cliquer deux fois sur l'icône "Créer un groupe de couche", renommez-les "Cours d'eau" et "Bassins", et glissez-y respectivement les couches suffixées ''water_lines'' et ''water_areas''.

Homogénéisez maintenant les traits et remplissages de l'eau. Il faut hélas procéder couche par couche. Les couleurs et l'épaisseur des traits de toutes ces couches (épaisseur : 0,13, couleur de bordure : #0978AB, couleur de remplissage des bassins : #C6ECFF). Utilisez la fonction ''Copier le style'' d'une couche pour l'appliquer aux autres.

Ajoutez enfin le Shapefile ne_10m_coastline.dbf.shp, qui contient le trait de côte. Appliquez-lui le même style qu'aux cours d'eau.

Nous devons maintenant mettre un peu d'ordre dans les couches. Les graticules doivent être au sommet de la pile, suivis par les frontières des pays, puis celles des provinces, puis le trait de côte. Veillez aussi à ce que les bassins soient placés au-dessus des cours d'eau.

On vient de passer un cap important : notre carte est très séduisante ! N'oubliez pas de sauvegarder votre projet.

Couleur des graticules
Graticules fins noirs.
Pays colorés.
Frontières grises.
Ajout des frontières des provinces.
Groupes des eaux.
Menu contextuel d'une couche.
Couleurs des eaux uniformes.

Filtrer les eaux[modifier | modifier le code]

Jeu de mots mis à part, ce n'est pas une blague : nous allons devoir appliquer un filtre sur nos couches d'eaux. En effet, celles-ci contiennent des données "non permanentes" (exemple : sols potentiellement inondables).

Via l'option Filtrer du menu contextuel de chaque couche water_areas et water_lines, appliquez le filtre :

"HYC_DESCRI" != 'Non-Perennial/Intermittent/Fluctuating'

Recadrer le raster[modifier | modifier le code]

QGIS gère maintenant en mémoire un gros paquet de données qui risque de ralentir votre machine. Mais nous voyons que notre carte couvre bien plus que le seul Cameroun. Nous allons recadrer l'emprise du raster pour libérer de la mémoire et nous donner un aperçu de la carte finale.

Cliquer sur le bouton de zoom "Loupe +" et cliquez-étirez autour de la zone d'intérêt : il doit rester une marge significative autour du sujet.

Allez dans Raster > Extraction > Découper... et sélectionnez le fichier source raster_complet. Nommez le fichier de sortie raster_recadré.

Laissez Emprise cochée, déplacez la fenêtre pour laisser apparaître la carte, et dessinez un rectangle autour de la zone d'intérêt. Ce seront les bords de notre carte finale. Validez l'opération.

Supprimez maintenant l'ancienne couche raster_complet et appliquer le fichier de colorimétrie CartoWikipedia_2.0.qml à notre nouveau raster_recadré.

Recadrage du raster.
Raster recadré.
Raster recadré coloré.

Déterminer la projection[modifier | modifier le code]

La projection permet de représenter une zone géographique en appliquant un certain modèle mathématique aux données que nous avons téléchargées. Notre objectif est de représenter la zone telle qu'elle est en réalité : on souhaite conserver ses surfaces (équivalente), ses formes (conforme) et son équidistance (aphylactique).

Hélas, l'obtention d'une de ces qualités se fait souvent au détriment des autres : il convient donc de choisir judicieusement en fonction du rôle que jouera la carte.

Pour notre exemple, le Cameroun, je souhaite utiliser la projection utilisée par le gouvernement camerounais. Une recherche "Cameroon" sur le site EPSG.io nous indique une des projections couramment utilisée pour représenter le pays : Douala / UTM zone 32N. Douala étant la capitale du Cameroun, on pourrait supposer que la projection est adaptée à notre besoin. Toutefois, la ville est située à l'extrême ouest du pays : la partie est risque d'être déformée. Une autre recherche en ligne, "carte cameroun projection", m'a permis de trouver cette page, qui affiche des cartes projetées en Lambert équivalente, centrées lat 7.37° lon 12.34° pour le Cameroun. Cette projection limite les déformations puisqu'elle est centrée en plein milieu de la carte du pays. C'est celle que j'ai décidé d'employer.

Il est à noter que le Cameroun est situé non loin de l'équateur : nous aurions pu retenir la projection équirectangulaire ou encore la projection de Mercator qui déformeraient peu la représentation du pays.

Appliquer la projection[modifier | modifier le code]

Il faut d'abord déterminer le code de la projection puisque celle que j'ai choisie n'existe pas dans QGIS.

Aller dans Préférences > Projection personnalisée... et cliquez sur le + vert.

Nommer la projection Cameroun équivalent de Lambert et coller dans le champ Paramètres le code suivant :

+proj=laea +lat_0=7.37 +lon_0=12.34 +x_0=0 +y_0=0 +datum=WGS84 +units=m +no_defs

(laea = Lambert Azimuthal Equal-Area, +lat_0 = latitude au centre de carte, +lon = longitude au centre de carte)

Maintenant que la projection est recensée par QGIS, nous pouvons l'appliquer à notre projet. Allez dans Préférences > Propriétés du projet > Cocher Activer la projection 'à la volée'.

Dans Filtre, recherchez le nom de la projection créée, sélectionnez-la, puis cliquer sur Apply.

Créer les ombres du relief[modifier | modifier le code]

Créer les couches ombrées[modifier | modifier le code]

Nous allons maintenant produire 3 couches d'ombres à partir de raster_recadré.

Allez dans Raster > Analyse de terrain > Ombrage...

Sélectionnez la couche d'élévation raster_recadré et nommez la couche de sortie ombres_275.

Choisissez un facteur Z de 111120, un azimuth de 275°, et un angle vertical de 80°, puis valider par OK.

Répétez l'opération avec un azimuth de 315°, puis un autre de 355°, en veillant bien à toujours partir de la couche d'élévation raster_recadré.

Vous obtenez ainsi trois couches en niveau de gris.

Dupliquez la couche ombres_315.

Rangez bien vos couches : le raster doit être tout en bas, suivi des 4 couches d'ombres.

Enfin, pour chaque couche d'ombre, éditez les propriétés de la couche :

dans l'onglet Style, sous Rendu de la couleur, choisissez le mode de fusion Multiplier.
juste en dessous, passez la Luminosité à 140.
dans l'onglet Transparence, passez la Transparence globale à 90%.

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