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La Terre revisitée par la NASA

http://worldwind.arc.nasa.gov/

L'écran d'accueil

La NASA est connue pour ses missions spatiales, mais c’est oublier que cette agence qui envoie des hommes et des machines dans l’espace est à une place privilégiée pour observer notre planète.

1. Contexte

La NASA possède une grande quantité de données de télédétection sur l’ensemble du globe. L’agence a décidé de permettre la consultation d’un grand nombre de ces images à l’aide d’un logiciel propre. Elle a conçu World Wind, outil développé en «open source» qui permet de visualiser des images de la terre, d’en effectuer des survols et de représenter différents types de données, tout en bénéficiant d’une grande interactivité.

Ce  logiciel utilise la technique DirectX qui garantit un affichage rapide des images «drapées» sur le relief (type 3 D), il a également besoin de l’environnement .NET de Microsoft. Un ordinateur puissant est nécessaire. Attention: World Wind ne fonctionne que sous Windows. Les utilisateurs Mac doivent installer Virtual PC de Microsoft, un logiciel du commerce qui permet de faire fonctionner Windows sur leur ordinateur.

L’installation implique de télécharger un ensemble de 175 Mo qui comporte le logiciel et qui vérifie la compatibilité de l’environnement où il sera déployé. Le fichier est téléchargeable à l’adresse suivante:
http://worldwind.arc.nasa.gov/download.html

La prise en main du logiciel est très intuitive, et en quelques mouvements de souris vous pouvez survoler la terre et zoomer sur la zone qui vous intéresse. C’est là que l’on peut apprécier la qualité de conception du logiciel qui adapte les données en fonction des besoins. L’affichage des images est dynamique en fonction du niveau de zoom, ceci afin de l’accélérer et d’offrir une lisibilité satisfaisante à tous les niveaux scalaires. Sur une zone déterminée, les données sont extraites du serveur de la NASA pour être stockées sur votre machine dans le répertoire du logiciel. Vous pouvez paramétrer la taille du répertoire cache, qui stocke les données. Ne sous-évaluez pas l’espace que vous allouez car après quelques heures d’exploration le volume de données rapatriées dépasse allègrement des dizaines de Giga Octets. Il est donc indispensable d’avoir une liaison Internet haut-débit.

Pour mieux comprendre la structuration des données stockées vous pouvez consulter ce site:
http://perso.wanadoo.fr/hermetica/tile.htm
Pour une consultation ultérieure de la zone, les données sont directement lues sur le disque de votre machine, la visualisation est donc très rapide et hors connexion Internet.

Pour une utilisation avancée, de nombreuses fonctions sont accessibles, comme le gestionnaire de plans, l’affichage des coordonnées, l’accentuation du relief ou le statut et l’état d’avancement des fichiers en cours de transfert depuis le serveur.

Ceci implique d’avoir à portée de main une fiche avec les raccourcis clavier. Vous pouvez la télécharger en français grâce à une traduction de Pierre Joliveau à l’adresse suivante:
http://pj.piotr.free.fr/touches_worldwind_fr.png

2. Les données disponibles

World Wind utilise des données de différentes sources, images satellites, photographies aériennes, modèles numériques de terrain, cartes topographiques… L’ensemble des données est bien sûr géoréférencé sur le globe terrestre et vient se superposer sous forme de plans d’informations.

L’image initiale, au démarrage, est la vue du globe avec une image de 1 km de résolution issue du programme Blue Marble.

L’ensemble de l’espace mondial est disponible avec une couverture du satellite Landsat 7 à une résolution de 30 m. Les prises de vues ont été réalisées entre 1999 et 2003. La majorité date en fait de 2000 (source NASA).

Port-Saïd: embouchure du canal de Suez

Il est ensuite possible de descendre à une résolution de 15 m avec d’autres images, (boutons « Landsat community »). Pour ces images de 15 m de résolution, deux modes de visualisation sont possibles, couleurs naturelles et fausses couleurs. Le niveau scalaire ainsi obtenu permet d’identifier clairement des formes urbaines et des structures naturelles de faible amplitude. Là encore la couverture est quasi-exhaustive.

Port-Saïd: vue agrandie

Les États-Unis bénéficient de couvertures plus fines constituées de cartes topographiques de l’United States Geological Survey (USGS) et de photographies aériennes. Pour la quasi-totalité du territoire, il est possible de visualiser des photographies aériennes en noir et blanc d’une résolution de 1 m.

Des photographies aériennes couleurs sont également disponibles sur certains espaces urbanisés des États-Unis, dans ce cas la résolution est de 25 cm, et les vues ont été prises entre 2001 et 2004. La liste des villes couvertes par ce plan d’information est disponible à l’adresse suivante:
http://www.terraserver.com/providers/usgs_urban.asp

Il faut noter quand même que la liste évoquée ci-dessus n'est pas tout à fait à jour: San Francisco par exemple n'y figure pas alors qu'on a accès aux photographies aériennes de la ville dans World Wind.

Les données topographiques sont plus anciennes que les images, certaines planches pouvant dater de plus de 10 ans d’après la NASA. Là encore, en fonction du niveau de zoom, la finesse des cartes de l’USGS est adaptée, couvrant une amplitude scalaire comprise entre le 1/250 000 et une résolution métrique. Ce plan d’information couvre la quasi-totalité du territoire états-unien. 

San Francisco

Visualiser les images «drapées» sur le relief, c'est-à-dire d’obtenir une restitution 3 D et de pouvoir se déplacer dans le paysage est rendu possible par l’utilisation de données altimétriques. Le relief est restitué par le placage des images sur un modèle numérique de terrain. Ce dernier provient de données radar SRTM. La résolution du MNT (modèle numérique de terrain) est de 90 m. L’association de ce niveau de maillage avec une méthode d'interpolation linéaire d'altitude entre deux points connus aboutit parfois à des incohérences lors du travail à grande échelle, notamment sur des zones côtières ou sur des espaces escarpés (falaises d'Etretat). Concrètement cela peut se traduire par des erreurs de restitution sur les images.

Limites et incohérences de la restitution 3D à grande échelle: les falaises d'Etretat
Une restitution satisfaisante du relief: la Corse

Mais il faut relativiser ces quelques imperfections, la vision 3D apparaît pleinement satisfaisante aux échelles moyennes et permet d’appréhender très facilement les formes du relief sur l’ensemble du globe apportant un réel atout lors de la lecture des paysages.

Des limites sont imposées pour la consultation de «sites sensibles». Par exemple, certaines images sont volontairement dégradées en résolution - c'est le cas du Capitole à Washington… ou retouchées avec des masques - c'est le cas de la Maison Blanche et des bâtiments adjacents…

Le Capitole
La Maison Blanche

 

Au-delà de la séduction technique, l’intérêt de World Wind est d’être un outil utilisable à différents niveaux. De la visualisation de l’espace géographique jusqu’au serveur cartographique en passant par la compréhension de phénomènes terrestres, tous les publics peuvent trouver une application à ce logiciel.

3. World Wind comme outil de visualisation et d’exploration

La recherche d’une zone. Le gestionnaire de plans permet d’afficher des informations complémentaires qui facilitent la navigation. Ainsi les frontières peuvent être affichées, ou les drapeaux des pays.

La recherche d’un lieu s’effectue à l’aide du «place finder». Cet outil répertorie les noms de pays, de régions ou de villes allant même jusqu’aux quartiers. Le niveau d’information de la base toponymique est très fin puisqu’il permet de trouver des villages. Enfin, la localisation d’un centre d’intérêt peut également être effectuée à partir des coordonnées géographiques (latitude/longitude).

Au-delà d'un simple survol des espaces, World Wind peut également être un outil de compréhension et de visualisation de nombreux phénomènes, grâce à ses modules additionnels.

4. Les informations complémentaires, World Wind comme outil de compréhension de phénomènes

À l’installation, une série de modules vient se greffer sous l’environnement World Wind. Ces modules offrent un réel intérêt pédagogique pour qui est curieux de la vie de notre planète.

Le Mont Saint Helens en 1973 …en 1983 …en 2000

Le module «Vizualisation Studio» permet d’observer un riche catalogue de phénomènes naturels ou anthropiques sur la planète. Par exemple, il est possible de visualiser les feux de végétation en Afrique, le Mont Saint Helens avant et après l’explosion éruptive, le parcours de différents ouragans et tempêtes tropicales, l’incidence de l’activité urbaine sur les températures, etc.

L’ensemble de ces phénomènes est visualisé sous forme d’animations satellitales. Un commentaire est associé et des liens internet sont fournis pour aller plus en détail.

Un autre module, le «Rapid Fire Modis», permet de suivre en temps réel des thématiques sur la planète. Les données sont mises à jours quotidiennement. Vous pouvez par exemple visualiser des tempêtes de sable dans le golfe Persique, des inondations ou la prolifération du phytoplancton au large des côtes françaises.

Ce module comporte un calendrier et permet de suivre un phénomène depuis une date donnée. C’est donc un module de veille de l’activité que vous pouvez paramétrer en fonction de vos centres d’intérêt.

5. World Wind et vos données, le serveur cartographique

Des utilitaires permettent d’enrichir l’environnement World Wind avec vos propres données. Vous pouvez télécharger par exemple l’addon World-Wind Acid de Cromsoft à l’adresse suivante:
http://worldwind.cromsoft.org/

Il permet de lire le contenu de vos plans SIG, (fichiers .shp d’Arcview®). Vous pouvez sélectionner les objets dans la base de données et les transférer dans World Wind en créant des icônes et des url cliquables. L’application permet de créer des fichiers XML, interprétés par World Wind, qui peuvent ensuite être envoyés à tout utilisateur de World Wind.

Le fichier XML permet de spécifier plusieurs paramètres d’environnement dans World Wind comme l’affichage, l’ordre de chargement du plan d’information, sa transparence, les adresses cliquables etc. En absorbant vos propres images et fonds de cartes, World Wind peut devenir un nœud d’échanges pour les SIG, s’intégrant comme un module de visualisation d’un entrepôt de données, à ce titre ce logiciel ne manquera pas d’alimenter le débat sur les droits et la mise à disposition de l’information géographique numérique sur Internet.

Vos données (scan régional IGN®)

World Wind apparaît ainsi comme une plate-forme adaptée à différents niveaux d’utilisation. Le visiteur curieux peut visualiser un centre d’intérêt, survoler une zone, un pays et en apprécier le relief comme un cyber-explorateur. À un autre niveau, la compréhension de certains phénomènes est rendue possible grâce aux modules d’animation. Cette approche permet également, au-delà des aspects pédagogiques, une sensibilisation sur la vie et les interactions entre les hommes et la terre.

Enfin World Wind couplé à des Add-on permet de visualiser ses propres données, et peut devenir un outil d’échange et d’intégration pour les utilisateurs d’informations géographiques numériques.

Sébastien LE CORRE et Laurent JÉGOU

Liste de sites autour de World Wind

http://worldwind.arc.nasa.gov/: le site officiel pour télécharger le logiciel

http://forum.worldwind.arc.nasa.gov/: Le forum

http://perso.wanadoo.fr/hermetica/IntroToWW.pdf: Une notice d’utilisation

http://perso.wanadoo.fr/hermetica/worldwind.htm: Un site bien fait sur les principales questions autour de World Wind, et sur les Add-ons

http://worldwind.cromsoft.org/: Un utilitaire pour visualiser vos données dans World Wind