Présentation de l’application de cartographie thématique Magrit 🌍

19 Décembre 2023 - Université du Sine Saloum El-hâdj Ibrahima NIASS

Matthieu Viry (CNRS - UAR RIATE)

matthieu.viry@cnrs.fr

Plan de la séance 📝

1. Introduction
2. Rappels cartographie thématique et sémiologie graphique
3. Présentation de l’application Magrit
4. Exemples d’utilisation de Magrit (démonstration)
5. Exercices pratiques / discussion

Introduction

Matthieu Viry, ingénieur de recherche au Centre National de la Recherche Scientifique en France.

Je travaille dans une unité de recherche qui s’apelle le RIATE, qui est une unité d’appui à la recherche en sciences humaines et sociales, et principalement en géomatique, analyse spatiale et visualisation de données.

Dans ce cadre, je développe des outils et des méthodes pour la cartographie thématique et la visualisation de données.

C’est notamment le cas de l’application de cartographie thématique Magrit que je vais vous présenter aujourd’hui.

Celle-ci est développée depuis 2016 (en ligne depuis 2017) et est utilisée pour l’apprentissage et l’enseignement de la cartographie thématique à l’université. Nous avons souhaité que l’application ait un fort lien avec les concepts enseignés en cours de cartographie, et c’est pour cela que je commencerai ma présentation par un rappel des principes de la cartographie thématique et de la sémiologie graphique.

Rappels cartographie thématique et sémiologie graphique

Histoire de la cartographie thématique

• La cartographie thématique est une discipline qui a émergé au cours du XIXe siècle.
• Elle est née de la volonté de représenter des données statistiques sur une carte.
• Elle a été développée par des statisticiens et des géographes.
• Elle est par exemple utilisée pour étudier les phénomènes sociaux (démographie, économie, etc.) et environnementaux (climat, géologie, etc.).
• Elle est utilisée pour communiquer sur ces phénomènes et facilier la prise des décisions.

La cartographie est une discipline, composante de la géomatique, qui rassemble les opérations ayant pour objet l’élaboration, la rédaction et l’édition de cartes. Elle repose sur des bases scientifiques, techniques et artistiques.

La représentation cartographique est régie par des règles de sémiologie graphique et un socle méthodologique fort.

L’objet de la carte donne lieu à de nombreuses recherches : efficacité communicationnelle, cartographie animée, optimisation de la représentation des flux…

L’efficacité graphique d’une carte thématique peut s’évaluer par le temps nécessaire pour mémoriser correctement l’information qui veut être transmise. Pour cela, il ne faut jamais oublier :

1 - L’objectif de la carte et le public visé

2 - Les codes et conventions de la cartographie

3 - Les règles de la sémiologie graphique

Aux origines de la sémiologie graphique

Le langage cartographique a été théorisé par Jacques Bertin (1967).

“Si pour obtenir une réponse correcte et complète à une question donnée (…) une construction requiert un temps d’observation plus court qu’une autre construction, on dira qu’elle est plus efficace pour cette question”

Il développe une grammaire graphique en lien avec l’information à représenter (les données).

• La sémiologie graphique est une discipline qui a été développée par Jacques Bertin dans les années 1960.
• Elle permet de choisir les variables visuelles (couleur, taille, forme, etc.) les plus adaptées pour représenter une information.
• Elle permet de construire des cartes efficaces (c’est à dire qui permettent de transmettre l’information de manière claire et précise) et esthétiques (c’est à dire qui permettent de transmettre l’information de manière agréable).

Le support du langage cartographique

L’implantation est la transcription graphique d’un objet géographique (points, lignes ou polygones).

Trois types d’implantation existent : ponctuel, linéaire et zonale (surfacique).

Les variables visuelles (ou rétiniennes) sont les moyens graphiques pour retranscrire visuellement une information.

Elles possèdent des propriétés différentes qui permettent de différencier, ordonner et mesurer les données.

C’est à dire qu’en fonction du type de données et de l’implantation certaines variables visuelles seront plus adaptées que d’autres.

Variables visuelles et implantation

Les principales variables visuelles sont la valeur, la couleur, la taille, la forme, l’orientation, la texture et la position.

Variables visuelles et implantation

Les principales variables visuelles sont la valeur, la couleur, la taille, la forme, l’orientation, la texture et la position.

Dans le cadre des cartes thématiques réalisées avec Magrit, on utilise principalement les variables visuelles suivantes : la valeur, la couleur, la taille et la forme.

Propriétés des variables visuelles

Des données aux variables visuelles

Des données aux variables visuelles

Typer les données pour les représenter

Données qualitatives nominales

Exprimer la différenciation

Exprime la différence entre les modalités

Exprimer la différenciation

Exprime la différence entre les modalités

Données quantitatives absolues (stocks)

Exprimer des quantités

UNE SEULE variable visuelle peut être utilisée pour représenter des données quantitatives absolues : la variable visuelle TAILLE.

C’est la seule variable visuelle qui permet de retranscrire correctement des différences et surtout la proportionnalité.

Pas de solution graphique simple pour utiliser la variable visuelle taille sur une surface. Il est généralement nécessaire d’extraire un figuré ponctuel de l’implantation surfacique

Les logiciels de cartographie placent généralement le figuré ponctuel sur le barycentre des polygones (centroide).

Données quantitatives relatives (ratios)

Exprimer l’ordre

Les variables visuelles adaptées à la représentation de données quantitatives relatives sont la VALEUR, la COULEUR (intensité/dégradé), le GRAIN ou la TEXTURE-STRUCTURE. Elles retranscrivent visuellement différences et hiérarchies.

➔ N’utilisez jamais la TAILLE

Avant de cartographier…

• L’information statistique contenue dans une table attributaire ne peut pas toujours être cartographiée directement.
  

• Les données quantitatives relatives (taux, indices etc.) doivent toujours être synthétisées et subdivisées en classes de valeurs.
  Cette procédure est souvent nommée discrétisation.

• Ce regroupement des données en classes est une étape importante dans la réalisation d’une carte thématique : cela permet de simplifier la carte et de rendre l’information plus lisible.

Les discrétisations

Quelques principes

1. Les classes doivent être homogènes et distinctes les unes des autres.

2. Le nombre de classes doit être inférieur au nombre d’observations.

3. Les caractéristiques essentielles de la distribution doivent être préservées (étendue, dispersion, forme de la distribution).

4. Il est préférable d’utiliser des limites de classes arrondies ou pertinentes. Les bornes de classes doivent être facile à lire et à mémoriser.

Comment procéder ?

1. Résumer la série statistique

• Paramètres de position ou valeurs centrales (moyenne, médiane, mode)
  Ces paramètres indiquent la valeur “typique” autour de laquelle les observations sont réparties.
• Paramètres de dispersion (écart-type, intervalle interquartile…)
  Ces paramètres mesurent de l’écart des valeurs d’une distribution à une valeur centrale.

2. Analyser la forme de la distribution

• Histogrammes, boîtes à moustaches,
  essaim d’abeilles (beeswarm), etc.

3. Déterminer les intervalles des classes

• Il existe de nombreuses méthodes pour déterminer
  les intervalles de classes…

Les méthodes de discrétisations

Quelle discrétisation choisir ?

Les méthodes

• Les seuils naturels
• Les amplitudes égales
• Les effectifs égaux
• Moyenne / écart-type
• La progression géométrique

Les méthodes

Visualisation des discrétisations : une petite application pédagogique

Lien direct : https://mappemonde.gitpages.huma-num.fr/archives/119/

Laurent Jégou, « Géovisualisation des discrétisations : une petite application pédagogique », Mappemonde, 119 | 2017, https://doi.org/10.4000/mappemonde.2569

Les méthodes de discrétisation et leur utilisation dans Magrit

Nicolas Lambert, 2020. COURS - Les méthodes de discrétisation et leur utilisation dans Magrit. https://www.youtube.com/watch?v=7J5CCpGSGvA

Habillage et mise en page de la carte

• Titre
• Légende
• Dates
• Sources
• Échelles
• Orientation
• Toponymes
• Autres (carton de localisation, cartouche de texte, graticules, etc.)

Et en termes de données ?

Les composantes de l’information géographique

Géométries

Elles définissent la forme et la localisation de l’objet à cartographier sur la surface terrestre.

La position des géométries est toujours exprimée dans un système de coordonnées explicite : coordonnées géographiques (latitude / longitude) ou coordonnées projetées (X / Y).

Vecteurs et rasters

2 types de données sont à différencier : le raster et le vecteur.

Raster

C’est une image (plan scanné, photographie aérienne, image satellitaire…) localisée dans l’espace.

L’information géographique est alors stockée dans des cellules (pixel) contiguës généralement carrées.

Chaque pixel défini par une résolution possède des valeurs qui peuvent être traitées et cartographiées.

Vecteurs et rasters

2 types de données sont à différencier : le raster et le vecteur.

Vecteur

Il s’agit d’objets géométriques de type points, lignes ou polygones.

Ces objets vectoriels ne pixelisent pas. On parlera néanmoins de niveaux de généralisation pour qualifier leur niveau de précision (parfois aussi appelée résolution).

Chaque objet est défini par un identifiant unique.

Vecteurs et rasters

2 types de données sont à différencier : le raster et le vecteur.

Formats de fichiers vectoriels

Les formats de stockage des géométries les plus connus sont :

• Shapefile (.shp) : est le format de fichier historique des SIG. Initialement développé par ESRI pour ses logiciels commerciaux, il est devenu un standard de facto, malgré ses limitations (taille de fichiers, longueur texte, nombre maximal d’attributs)…

• Geographic JSON (.geojson) : Un format ouvert d’encodage de données géospatiales utilisant la norme JSON (JavaScript Object Notation), assez répandu sur le Web (cartographie interactive).

• Geographic Markup Language (.gml) : est un format de données géographiques basé sur XML. Il permet d’être très expressif (notamment via la possibilité de définir des schémas). Normalisé par l’Open Geospatial Consortium (OGC) depuis 2000.

• GeoPackage (.gpkg) : Un format de données géospatiales raster ou vecteur, ouvert, non lié à un système d’exploitation. Conçu pour être aussi léger que possible, il permet notamment de stocker plusieurs couches géographiques dans un seul et même fichier.

• Keyhole Markup Language (.kml) : est fondé sur le formalisme XML. Depuis 2008, le format est normalisé par l’Open Geospatial Consortium. Il s’agit, avec le .gpx, du format classique de données produites par GPS.

• Fichiers tabulaires (.csv, .xls, etc.) : tout simplement ! À partir du moment où ils contiennent une dimension géographique.

Niveaux de généralisation

Le niveau de détail relatif aux géometries vectorielles (nombre de points).

Les fournisseurs de données géographiques offrent parfois plusieurs niveaux de généralisation, comme Natural Earth ou Eurostat (GISCO).

• 1:1 Million
• 1:3 Million
• 1:10 Million
• 1:20 Million
• 1:60 Million

Niveaux de généralisation

Le choix du niveau de généralisation adapté dépend des objectifs de la carte, de l’emprise de espace d’étude, et des caractéristiques des polygones du fond de carte.

Niveaux de généralisation

Le choix du niveau de généralisation adapté dépend des objectifs de la carte, de l’emprise de espace d’étude, et des caractéristiques des polygones du fond de carte.

Simplifier les géométries

Des outils existent pour simplifier le niveau de détail des géométries, comme Mapshapper.

Rechercher de l’information géographique

Les fournisseurs de fonds de carte géoréférencés sont nombreux…

Au niveau international par exemple :

• Global Administrative Boundaries (GADM)
• Natural Earth
• Copernicus
• World Pop
• Eurostat - GISCO
• OpenSreetMap (OSM) (via des API comme Overpass-turbo ou des sites comme Geofabrik)

Données attributaires

L’ensemble des informations relatives à un objet géographique, qui le décrivent et le caractérisent.

Pourquoi faire ?

Les géométries contiennent parfois quelques attributs statistiques, assez limités pour initier des analyses ou produire des représentations cartographiques.

Il est toutefois souvent nécessaire de compléter les géométries avec des données attributaires (venant d’autres sources : instituts statistiques, ONG, etc.).

Comment faire ?

L’enrichissement de données attributaires au format tabulaire (.csv, .xls, .ods, etc.) est réalisé par une jointure attributaire.

Elle d’associer deux tables attributaires décrivant des entités communes. L’opération produit une seule table juxtaposant les champs de la table à joindre à ceux de la table d’origine.

Avec les logiciels de cartographie / SIG, la table d’origine est souvent associée aux géométries.

Les jointures attributaires sont utilisées pour introduire des informations nouvelles dans une couche géographique.

Source : Université Virtuelle Environnement et Développement durable, glossaire des SIG

Comment faire ?

La jointure attributaire est une fonctionnalité de base des logiciels de cartographie thématique ou de SIG.

Rappels sur la cartographie thématique

✅ Données géographiques et attributaires

✅ Variables visuelles et implantation

✅ Discrétisation

✅ Habillage et mise en page

… nous avons maintenant tous les éléments pour réaliser une carte thématique !

Présentation de l’application Magrit

Un outil complet

Un logiciel libre et gratuit

Le projet Magrit a démarré courant 2016. C’est un projet libre, sous licence CeCILL (une licence compatible avec la licence GPL).

Le code source est disponible sur GitHub : https://github.com/riatelab/magrit.

Une application Web

Magrit est une application Web, c’est à dire qu’elle fonctionne directement dans un navigateur Web et donc avec n’importe quel système d’exploitation (Windows, MacOS, Linux, …).

Une application multilingue

Magrit est disponible en français, anglais et espagnol (Amérique latine).

De nombreux formats de données supportés en entrée

Magrit permet d’importer des données géographiques dans de nombreux formats :

• GeoJSON
• TopoJSON
• Shapefile
• GML
• KML
• GeoPackage

Magrit permet également d’importer des données tabulaires (qui pourront être jointes à des données géographiques) :

• CSV / TSV
• XLS et XLSX
• ODS

La chaîne de traitement

Les menus de l’application suivent les étapes d’une chaine de traitement de l’information géographique :

Différents types de représentations cartographiques

Des représentations cartographiques classiques

Des représentations cartographiques combinées

Des représentations cartographiques “avancées”

Des représentations cartographiques “avancées”

Également “carte de liens”, “carte qualitative (pictogrammes)” et “waffle map” (2 variables de stocks ou plus)

Mise en page

Différents types d’exports disponibles

Magrit permet d’exporter les cartes réalisées dans différents formats :

• PNG (par ex. pour une utilisation directe dans un rapport ou une présentation)
• SVG (par ex. pour permettre une édition ultérieure dans un logiciel de dessin vectoriel comme InkScape ou Adobe Illustrator)

Différents types d’exports disponibles

Il est également possible d’exporter les couches présentes dans la carte dans différents formats :

• GeoJSON
• TopoJSON
• Shapefile
• GML
• KML
• CSV (seulement les données attributaires)

💡 Utile par exemple pour réutiliser les couches issues de certaines modes de représentation (lissages, discontinuités, cartogrammes, etc.) dans un SIG.

Utilisée pour l’apprentissage de la cartographie thématique à l’université

Autour de Magrit…

• Magrit dispose d’une documentation complète en français : https://magrit.cnrs.fr/docs/.

Autour de Magrit…

• Des supports de formations (comprenant slides de cours et exercices), préparés par l’UAR RIATE, sont mis à disposition sous licence CC-BY-SA : https://github.com/magrit-formations.

     Exemple de support de formation ⤴

⬅ Page d’accueil du dépôt des supports de formation

Autour de Magrit…

• Un carnet de recherche est également disponible sur la plateforme Hypotheses : https://magrit.hypotheses.org/.

Exemple d’utilisation de Magrit
-
Démonstration

Démonstration

Cette démonstration vise à présenter les principales fonctionnalités de Magrit, de la réalisation rapide d’une carte simple jusqu’à la réalisation d’une carte plus complexe, à la mise en page soignée.

🖥️ https://magrit.cnrs.fr/
🕜 Environ 45 minutes

Données utilisées :

• Départements et régions du Sénégal (https://www.africageoportal.com/)
• Données de population (RGPHAE 2013)
• Pays Africains (GADM)

Déroulé de la démonstration :

• Import des données départements

• Import des données régions

• Insister sur la différence “fond de carte principal” et “fonds de carte d’habillage” /!
  

• Importer jeu de données Afrique…

• Import du jeu de données CSV pour la population des départements

• Jointure

• Représentation Symboles proportionnels

• Création de labels…

• Ajout colonne densité population

• Représentation choroplèthe

• Représentation symboles proportionnels + choroplèthe

• Représentation lissage

• Représentation cartogramme

• …. + choroplèthe sur le cartogramme

• Ajout de couche de labels en modifiant la localisation des labels

• Ajout fond de carte Monde pour habillage …

• Préparer habillage (titre, légende en la personnalisant, etc., contour autour du texte du titre, ajout texte avec source des données, ajout logo, etc.)

• Export PNG

• Export SVG

• Export données

Exercices pratiques / discussion / conclusion

Exercice pratique (selon temps disponible)

Objectif : Réaliser une carte thématique simple avec Magrit, de l’import des données jusqu’à l’export d’une carte vous satisfaisant.

Données utilisées :

• Départements et régions du Sénégal (https://www.africageoportal.com/)
• Données de population (RGPHAE 2013)
• Pays Africains (GADM)

Lien de téléchargement : https://link.infini.fr/datamagrit

🚀 À vous de jouer !

Perspectives de développement

Un logiciel en développement actif…

• Amélioration / refonte de l’interface utilisateur

• Intégration de nouvelles fonctionnalités (analyses statistiques bivariées ou multivariées, personnalisation de nombreux éléments, etc.)

• Facilitation de l’installation sur un poste de travail personnel

Bibliographie indicative

LAMBERT Nicolas, ZANIN Christine.
Manuel de cartographie. Principes, méthodes, applications.
Armand Colin, 2016.

BEGUIN Michèle, PUMAIN Denise.
La représentation des données géographiques. Statistique et cartographie.
4ème édition. Armand Colin, 2014.

Merci de votre attention ! 🙏

Magrit : https://magrit.cnrs.fr/

Documentation : https://magrit.cnrs.fr/docs/

Dépôt GitHub : https://github.com/riatelab/magrit

Supports de formation : https://github.com/magrit-formations

Slides : https://mthh.github.io/Magrit-presentation-USSEIN-2023/

Contact : matthieu.viry@cnrs.fr