N° 142 - Basculer un fond d'imagerie en niveaux de gris pour améliorer la lisibilité d'une carte

 

Cette semaine, l'actualité Esri rejoint l'actualité cinématographique. En effet, depuis quelques jours, Esri propose un nouveau fond de carte en niveaux de gris (World Light Gray Map) pour construire vos cartes dans les applications ArcGIS bureautiques, web et mobiles. L'objectif de cette nouvelle "basemap" est de disposer d'un fond de carte plus neutre et de mettre plus en valeur visuellement les données thématiques que vous présentez dans votre carte. 

Ce nouveau fond de carte est disponible dans toutes les applications ArcGIS à partir de la fenêtre habituelle d'accès aux fonds de cartes ArcGIS.

Actuellement, le fond de carte World Light Gray ne propose pas encore de grandes échelles sur l'Europe (il est actuellement limité au 1:2 000 000), mais ce sera le cas d'ici quelques mois.
 

 Le fond de carte "World Gray Map" sur la France

En attendant, des solutions alternatives existent pour utiliser les fonds de cartes en ligne habituels d'Esri (ou d'Esri France) en nuances de gris. 

Dans une de mes démos de la conférence SIG 2011, j'ai présenté une application web affichant des informations de trafic sur le fond de carte ArcGIS Online (World Street Map) en niveaux de gris alors qu'il s'agit d'un fond de carte nativement en couleur. Après la conférence, certains clients m'ont demandé comment j'avais réalisé cette d'application. Je prends donc le temps de 3 articles pour expliquer comment on peut créer ce type d'affichage cartographique en Flex, en Silverlight et en JavaScript.

Rendez-vous donc dans les prochains jours pour la suite...

Je termine ma série d'articles consacrés à l'utilisation de fonds de cartes en nuances de gris dans les applications web ArcGIS. Aujourd'hui, je vais me focaliser sur les applications HTML/JavaScript.

 

Bien que ce soit un peu plus complexe, il existe des solutions permettant de traiter à la volée les pixels des tuiles renvoyées par un service web ArcGIS. Le principe sera similaire à celui utilisé avec l'API ArcGIS for Flex, c'est-à-dire dériver la classe ArcGISTiledMapServiceLayer.

Pour pouvoir traiter l'image à la volée et lui appliquer un rendu de type "nuance de gris", nous allons utiliser un élément de type Canvas d'HTML5. Plusieurs navigateurs supportent cette nouveauté d'HTML5: Firefox, Chrome, Safari, Opera … d'autres comme Internet Explorer ne le supportent pas intégralement. La méthode proposée n'est donc pas compatible avec IE.

Pour bien comprendre le principe de l'utilisation d'un élément Canvas dans notre cas de figure, j'ai placé ci-dessous un exemple simple de code JavaScript permettant de transformer une image couleur en une image noir et blanc. Le code commence par créer et paramétrer un élément Canvas puis, via le contexte du Canvas (CanvasContext) on récupère les données de l'image (getImageData) c'est-à-dire le tableau de pixels de cette image. Une fois le tableau récupérer, vous pouvez alors appliquer les transformations colorimétriques souhaitées.

Dans notre cas, grâce au framework Dojo intégré dans l'API ArcGIS for JavaScript, nous allons pouvoir créer une sous-classe de ArcGISTiledMapServiceLayer. Nous allons ensuite surcharger la méthode GetTileURL afin d'appliquer un traitement à la volée sur chaque tuile reçue de notre serveur ArcGIS. 

Dans la page HTML de votre application, vous devrez ensuite ajouter le type de service personnalisé à la place de votre fond de carte habituel. 

 

Dans l'exemple suivant, l'application affiche par défaut le fond de carte en couleur et propose à l'utilisateur de l'afficher ensuite en niveaux de gris, en couleurs inversées ou en couleurs désaturées. Le code source de cette application se trouve ici.

Une dernière remarque, dans cet exemple on utilise une page proxy pour l'accès au serveur ArcGIS. Ce n'est pas strictement nécessaire pour une telle application, le code source peut donc être modifiée en conséquence. Cette page proxy est une page ashx (donc ASP .Net), si votre serveur n'exécute pas de code ASP .Net  vous pouvez également utiliser une page proxy Java/JSP ou PHP que vous téléchargerez ici.

Silverlight (et WPF) permet de modifier le rendu des pixels pour tout élément d'interface (UI Element) avant qu'il soit affiché dans l'application. Pour cela, on doit utiliser une notion spécifique à Silverlight/WPF: les Shader Effects. Ces derniers permettent, par exemple, d'appliquer des effets comme des ombrages, des flous, des nuances de gris, etc... Silverlight (et WPF) possède des effets par défaut, tels que Shadow (ombrage) et Blur (flou), qui peuvent être appliqués directement à un élément dans la partie XAML. Mécanisme très puissant, en créant des objets PixelShader et en jouant sur les algorithmes, vous pouvez obtenir à peu près n'importe quel rendu.

Lors de l'affichage d'une carte, le contrôle de carte de l'API ArcGIS for Silverlight (ou WPF) reçoit des images issues du service (dynamique ou tuilé) ArcGIS Server. Esri a prévu la possibilité pour les couches de type ArcGISImageServiceLayer, ArcGISDynamicMapServiceLayer et ArcGISTiledMapServiceLayer, de pouvoir leur appliquer ce type d'effet (System.Windows.Media.Effects.Effect). On notera également le contrôle de carte de l'API ArcGIS propose la propriété Effect, ce qui permet d'appliquer un effet à l'ensemble de la carte.

La méthode est donc relativement simple, votre application devra dans un premier temps créer votre propre classe héritant de ShaderEffects en décrivant la transformation de pixel à appliquer. Ensuite, il suffira d'appliquer cet effet aux couches souhaitées dans votre application.

Pour pouvoir créer des Shader Effects, vous devez préalablement installer le SDK DirectX (que vous trouverez ici). Une fois installé, vous allez pouvoir créer dans votre solution Silverlight (ou WPF) un nouveau projet (MyShader) de type Class Library pour définir votre effet.

Dans ce projet, vous ajouterez les références suivantes : PresentationCore, PresentationFramework, et WindowsBase. La description de l'algorithme nécessite l'usage du langage HLSL (High Level Shader Language) qui est un des composants du SDK DirectX. La vidéo suivante décrit cette étape.

Ci-dessous le contenu du fichier myShaderEffect.fx pour obtenir un effet de nuance de gris. Les coefficients peuvent être modifiés pour obtenir des variantes:

Dans Visual Studio, sélectionnez le projet MyShader et modifiez les propriétés du projet pour inclure une commande de pré compilation. Cela permettra de compiler le fichier .fx (en fichier .ps) pour être utiliser lors de l'exécution de l'application.

Modifier le Pre-build event command en mettant la ligne de commande suivante :

Dans le projet MyShader, il ne vous plus qu'à modifier le code C# de la classe MyShader de la manière suivante:

Le Pixel Shader Effect étant prêt, il reste à l'utiliser dans notre application Silverlight. Dans le projet Silverlight (ou WPF) de votre application SIG, vous ajouterez une référence au projet MyShader, puis vous modifierez la déclaration XAML de votre fond de carte de la manière suivante (ici on ajoute l'effet sur un service de type ArcGISTiledMapServiceLayer):

Votre application propose désormais un fond de carte en nuances de gris. Je vous propose ci-dessous deux applications d'illustration. La première est basée sur le fond de carte FranceRaster et un service dynamique (lignes de bus sur Besançon). La seconde est basée sur un fond de carte ArcGIS Online World Street Map et un second service tuilé (Corine Land Cover) que l'on a laissé en couleur. Le code source de cette dernière est disponible ici.

Comme je l'ai expliqué dans mon article d'introduction, il est possible d'afficher dans une application web, des fonds de cartes ArcGIS (Services ArcGIS Server tuilés) en les transformant à la volée en nuances de gris. La solution consiste à traiter, coté client, chacune des tuiles renvoyées par le serveur en modifiant le rendu des pixels des images. Qu'il s'agisse de Flex, Silverlight ou JavaScript, chaque environnement de développement permet d'implémenter ce type de mécanisme. Commençons aujourd'hui par la plateforme Flex avec l'API ArcGIS for Flex.

Avec Flex 4.5, vous disposez d'une classe flash.filters.ColorMatrixFilter qui vous permet d’appliquer une transformation de matrice 4 x 5 à un ensemble de valeurs RVBA (rouge,vert,bleu,alpha) en entrée pour obtenir un résultat intégrant un nouvel ensemble de valeurs de couleur RVBA. Cette classe permet d’effectuer des modifications de saturation, de teinte, et de luminance (l’alpha) pour modifier à la volée les couleurs des pixels d'une image (ou d'autres contrôle Flex).

Il est donc relativement simple, avec l'API ArcGIS for Flex d'appliquer à chaque tuile d'un cache ArcGIS Server ce type de transformation. Pour cela, nous allons étendre la classe ArcGISTiledMapServiceLayer qui prend en charge l'affichage des couches issues de services tuilés ArcGIS. Esri a prévu dans la conception de la classe ArcGISTiledMapServiceLayer la possibilité d'intégrer des filtres pour modifier le rendu.


Dans le constructeur de cette nouvelle classe (nommée ici TransformedBasemap), nous ajoutons donc à la liste des filtres (variable Filters) notre filtre de type ColorMatrixFilter. Ce filtre effectuera le changement de rendu des pixels de chaque image.

Une fois cette classe construire, il vous suffira de l'utiliser dans votre page MXML à la place de la classe ArcGISTiledMapServiceLayer.

Vous trouverez ci-dessous deux illustrations d'une même application Flex basée sur le fond de carte FranceRaster et Esri World Street Map. Le code source de cette application Flex est disponible ici.

Vous constaterez l'utilisation de 3 variables r, g et b qui permettent de donner un poids plus ou moins important, dans la matrice de transformation, aux 3 composantes rouge, vert et bleu de chaque pixel. Ceci permet d'adapter les nuances de gris selon vos besoins. Vous pouvez tout à fait modifier ces coefficients et tester le résultat obtenu.

Dans le prochain article, j'expliquerais comment réaliser le même type de cartographie avec Silverlight (ou WPF).

Nous l'évoquons régulièrement sur arcOrama depuis un an, un des axes important d'évolution de la plateforme ArcGIS réside dans l'enrichissement des contenus en ligne qui sont proposés aux utilisateurs de la plateforme. Qu'ils soient disponibles sur l'ensemble du monde ou à une échelle nationale, l'offre proposée par Esri France en termes de services de contenus en ligne est tout simplement incomparable. 

Un point très important qu'il est bon parfois de rappeler, c'est que ces services web profitent non seulement aux applications web et mobile, mais aussi et avant tout, aux utilisateurs des outils bureautiques comme ArcGIS Desktop.  Je vous propose un récapitulatif des contenus et services en ligne directement accessibles dans ArcGIS Desktop et dont une large partie sont disponibles en standard (gratuitement) dans votre outil SIG favori.

Les fonds de cartes ArcGIS Online

Depuis plusieurs années maintenant Esri diffuse, via la plateforme ArcGIS Online, des services en ligne de contenus sur l'ensemble du monde selon différentes thématiques et différents types d'usages. Ils sont mis à jour plusieurs fois par an. Les principaux fonds de cartes ArcGIS Online sont les suivants:

Le fond "World Imagery" (avec ou sans label) propose une imagerie sur l'ensemble du monde avec une précision allant de 1 mètre sur l'ensemble du monde à 30 cm sur les Etats-Unis et une partie de l'Europe de l'Ouest.

Le fond "World Street Map" propose une couverture routière sur la plupart des pays du monde avec la précision et la qualité des bases de données officielles et en particulier les données NAVTEQ.

Le fond "World Topo Map" propose une carte topographique sur l'ensemble du monde réalisée à partir de données officielles issues d'organisations contribuant au programme collaboratif d'Esri. 

Sur la France, une mise à jour importante vient d'être réalisée en intégrant certaines données du RGE dont les bâtiments.

Le fond de "World Ocean" propose une cartographie collaborative de la bathymétrie avec les meilleures sources de données disponibles sur les différentes zones du globe avec une couverture minimum de 1:72000 sur l'ensemble des zones émergées. 

Le fond de carte "Open Street Map" propose l'accès à la base de données collaborative mondiale directement à partir des serveurs d'OSM.

Tous ces fonds de carte et d'autres (fond "Nuances de gris", "Terrain", National Geographic", ....) sont accessibles directement via la commande "Ajouter un fond de carte" 

D'autres contenus sont également disponibles directement dans ArcGIS Desktop si vous disposez d'un abonnement ArcGIS Online (ou Portal for ArcGIS). Par exemple, le fond de carte de trafic routier en temps réels qui couvre notamment tous les pays d'Amérique du Nord et d'Europe.

On pourra également citer, les services en ligne de géocodage mondial, de calcul d'itinéraires, de calculs de tournée et de calculs d'isochrones. Ces services permettent à l'utilisateurs de réaliser des analyses avancées à partir des réseaux routiers sans disposer en local (ou dans son organisation) de ces bases de données.

Les fonds de cartes Premium Esri France

Les fonds de cartes en ligne fournis par Esri France complètent les fonds de carte ArcGIS Online pour répondre aux exigences des utilisateurs SIG en France. Ils sont uniques en termes de thématique mais aussi en termes de qualité et de précision sur le territoire français. On notera également qu'ils sont disponibles nativement en projection Lambert 93 ce qui est réel avantage pour les usages SIG à très grandes échelles. Ces fonds de cartes sont les suivants:

Le fond de carte FranceRaster® une cartographie de qualité, multi-échelles (12 niveaux du 1:8 000 000 au 1:1250) et construit avec les données du RGE de l'IGN. En résumé c'est la cartographie de référence en France.

Les fonds de carte IGN (SCAN® dont SCAN25®, BD PARCELLAIRE® et BD Ortho®) sont également disponibles directement dans ArcGIS Desktop via les services en ligne ESri France.  Ainsi, vous disposez des fonds cartes de référence de l'IGN, en Lambert 93, dans votre SIG. 

Les fonds de carte d'altimétrie INTERMAP permettent, au travers de 5 déclinaisons construites à partir du MNT Intermap (le plus précis du marché, pas de 5 m), de disposer de contenus de type hypsométrie, ombrage, courbes de niveaux, orientation et pentes. Le tout en Lambert 93 et sur l'ensemble de la France.

Les fonds CS RASTER NAVTEQ® et TomTom® sont deux cartographies riches, multi-échelles, produite à partir des bases de données NAVTEQ® ou TomTom®. Données officielles orientée routier, elles sont un excellent complément cartographiques à vos analyses de données routières.

Les services en lignes Premium d'Esri France ont une très grande valeur ajoutée et sont donc disponibles via un abonnement à un bouquet de services. Un Add-In permet d'ajouter une commande d'accès à ses contenus en ligne directement dans l'interface d'ArcMap.

Accéder au meilleur géocodeur sur la France avec BD Adresse® for ArcGIS

Parmi les autres services web proposés par Esri France et directement intégrable à ArcGIS Desktop, on peut mentionner le service en ligne de géocodage. Construit sur les derniers algorithmes de géocodage français d'ArcGIS et la base de données des 26 millions de points adresse de l'IGN (BD Adresse®) complété de données de partenaires tels que La Poste, DGFIP, ..., ce service en ligne constitue la solution la plus précise et la plus performante sur le marché français. 

Un autre avantage de ce service de géocodage est la cohérence géographique des points géocodés avec les autres référentiels cartographiques de l'IGN ou de la DGFIP.  Exposé sous la forme d'un service de géocodage ArcGIS (aux spécifications GeoServices Rest), il est consommable dans des applications web, mobile ou bureautiques et ceci de manière unitaire ou en batch. 

Les fonds de carte du Géoportail IGN

Les utilisateurs d'ArcGIS Desktop ont la possibilité d'accéder directement dans leurs applications aux fonds de cartes issus des flux du Géoportail de l'IGN. Esri France propose une interface avec la plateforme de l'IGN pour permettre aux utilisateurs ArcGIS de consommer les services en ligne du Géoportail comme si il s'agissait de services web natifs ArcGIS. On notera que les flux du Géoportail sont diffusés dans le système de projection Web Mercator mais en utilisant les fonctions de projection à la volée d'ArcGIS Desktop ces derniers peuvent être affichés en Lambert 93, Lambert zones, ... 

Selon les missions de service public ou le caractère privé de votre organisation, dans le cadre de la DCM IGN, une partie de ces services en ligne peut être gratuite. Ci-dessous quelques exemples de flux Géoportail IGN disponibles:

Le fond de carte "Carte/Plan IGN" est constitué des cartes IGN scannées (du 1:1 000 000 au 1:25 000) et des couches de plans de villes issues de la BD Topo®.

Les flux du Géoportails proposent également la couche "Parcellaire Cadastral" correspondant à la BD Parcellaire®.

Flux "Parcelles cadastrales" du Géoportail IGN dans ArcGIS Desktop

Dans les fonds de cartes Géoportail proposent également la couverture du territoire français en imagerie satellitaire et en photographies aériennes (BD Ortho®) jusqu'à une résolution de 50 cm.

Flux "Photographie aériennes" du Géoportail IGN dans ArcGIS Desktop

• Contours administratifs,
• Bâtiments;
• Relief,
• Carte d'Etat Major 40,
• Hydrographie,
• Cartes forestières,
• Occupation des sols,
• Carte du réseau ferroviaire,
• Carte du réseau routier,
• Lignes électriques,
• ...

En résumé, si l'accès aux flux du Géoportail IGN dans ArcGIS Desktop vous intéresse, suivez la vidéo ci-dessous, elle explique la démarche:

Les fonds de carte Microsoft Bing

On peut terminer cet inventaire en rappelant également qu'ArcGIS Desktop est Bing Ready. En effet, si vous disposez d'une clé Microsoft Bing, vous pouvez l'utiliser et afficher les fonds de carte d'imagerie et le fond de carte routier de Microsoft dans toutes vos applications bureautiques, web ou mobiles ArcGIS.

En conclusion

Comme vous l'aurez compris au travers de cet article (un peu long j'en conviens), c'est une palette de contenus extraordinairement riches qui est accessible aujourd'hui à tous les utilisateurs d'ArcGIS Desktop et avec pour seul pré-requis une simple connexion internet. N'hésitez donc pas à les tester mais aussi à échanger avec vos interlocuteurs d'Esri France qui maîtrisent toutes ces options et qui sauront vous exposer les avantages et les inconvénients de chaque service en ligne vis à vis de vos usages.

Lors de la conférence SIG 2015, j'ai eu l'occasion d'annoncer et de démontrer en avant-première une nouvelle application dénommée ArcGIS Earth. Il s'agit d'une application légère et simple d'utilisation permettant à chacun de visualiser et d'explorer des données 2D et 3D de son organisation.

Gratuite, cette nouvelle application est étroitement connectée à la plateforme ArcGIS mais peut tout à fait fonctionner de manière autonome sans nécessiter d'utilisateur nommé sur un portail ArcGIS. Pour ceux d'entre vous qui n'était pas présent à la plénière de SIG 2015, la vidéo suivante vous permettra de visualiser la démonstration que j'ai réalisée le 7 octobre dernier.

L'application est encore en cours de développement mais il est déjà possible de télécharger une version beta à partir du site Esri Early Adopter pour pouvoir la tester et découvrir cette nouvelle expérience 3D.

Que pouvez-vous faire avec ArcGIS Earth ?

ArcGIS Earth est une application Windows 64-bit permettant d'afficher et d'interroger des données locales ArcGIS, des services web ArcGIS ou des fichiers (ou flux) au format KML. Ces derniers pouvant être sur Internet ou dans votre Intranet.

Avec cette première version beta vous serez capables de réaliser les opérations suivantes:

Globalement, vous constaterez que l'expérience utilisateur avec ArcGIS Earth est plus proche de celle d'un site web ou d'une application mobile plutôt qu'une application SIG traditionnelle. Une interface volontairement sobre qui traduit une volonté de la part d'Esri de se focaliser sur l'immédiateté de l'accès aux données et sur l'aspect immersif. Un simple double-clic sur un lien ou une pièce jointe dans un email et vous visualisez votre KML dans Earth. Un simple glisser-déposer d'un Shapefile dans Earth et se dernier d'affiche sur le globe 3D de cette nouvelle application.

Une application à fort potentiel...

Bien entendu, il ne s'agit que de la première version, qui plus est en beta. Il y a une multitude de champs d'évolutions pour cette nouvelle application de la plateforme ArcGIS. Bien au delà des évolution prévue entre maintenant et la version finale en décembre prochain, une Road-Map sur plusieurs année est déjà prévue par Esri. Par exemple, en version finale l'ergonomie de la table des matière sera revue, la prise en charge des tuiles en WGS84 sera améliorée, des types de données SIG et des capacités OGC supplémentaires devraient être ajoutées. Autre point, aujourd'hui l'application ne permet pas de sauvegarder son contexte (liste des couches, annotations, ...) mais ce sera le cas our la version 1.0 finale.

Il n'est pas prévu pour l'instant de proposer une API pour ArcGIS Earth mais si vous avez des cas d'usage, vous pouvez les soumettre à Esri (via le site EarlyAdopter ou via GeoNet). Il faut savoir qu'ArcGIs Earth est développé avec le SDK ArcGIS Runtime for .Net et qu'il est donc possible de développer sa propre application personnalisée 2D/3D en disposant de toutes les fonctionnalités SIG et des capacités relatives au format KML.

Il n'est pas envisagé de fournir Earth sous la forme d'un plug-in dans les navigateur car la plateforme ArcGIS propose déjà des solutions de visualisation de scènes web 3D avec la visionneuse web CityEngine et la nouvelle visionneuse web du portail ArcGIS. Toutes deux basées sur la technologie WebGL (HTML5 sans plugin), elles supportent les couches SIG 2D et 3D notamment les services de carte, les services d'entités, les services d'imagerie et les services de scène.

  

Faites-nous part de vos retours

Si ArcGIS Earth est d'ores et déjà accessible en beta de manière publique c'est pour recueillir au plus tôt les retours des utilisateurs. Esri attend donc vos remarques, vos questions et vos exemples sur le forum de discussion du site Early Adopter.

Enfin, si vous aimez ArcGIS Earth, faites le savoir et publier les captures de vos scènes 3D vers @ArcGISEarth ou #ArcGISEarth sur twitter.