Utilisation de QGis pour la description de nids sur falaise

Cet exemple est issu d'un besoin de l'équipe d'Ecologie Spatiale des Population dans le cadre d'une démarche d'utilisation des carnets de terrain électroniques à l'OSU-OREME de Montpellier.

Quelques liens de présentations de ce projet :

Une présentation réalisée à l'OSU-OREME lors d'un atelier : Carnets de terrain électroniques, retours d’expérience (17 octobre 2013).

Ce projet a été présenté aux 15ème Journées Mondiales du Logiciel Libre en Juillet 2014 à Montpellier par Marie-Claude Quidoz (CEFE/CNRS) :

La page de présentation : https://2014.rmll.info/conference235

Le pdf de la présentation : https://2014.rmll.info/slides/235/Carnet_Terrain-RMLL.pdf

La vidéo de la présentation : http://video.rmll.info/videos/carnet-de-terrain-electronique/

Présentation de l'étude

L'objectif de l'étude est de décrire l'état des nids de mouettes tridactyles nichant en colonies sur une quinzaine de falaises sur l’île d’Hornøya, en Norvège.

L'équipe sur le terrain observe les mouettes (avec des jumelles) et leur comportement au nid (formation des nids, leurs éventuels déplacements et/ou abandons).

Avant, les observations étaient écrites sur des bordereaux blanc, puis retranscrites sur fichiers informatiques. La saisie de ces bordereaux sur Excel est longue et fastidieuse : 45h de saisie pour 80j de campagne en 2011.

Petit rappel du protocole :

Un suivi des nids est effectué tous les 3 jours, les éléments collectés sont les suivants :

initiales de l'observateur ;

date du suivi ;

numéro de la falaise ;

état et contenu du nid;

le nombre d'individus sur le nid (0, 1, 2 ou 3).

1. Utilisation de Qgis sur une tablette tactile

1.1. Présentation

Qgis ou QuantumGis est un logiciel de SIG libre en pleine évolution. Ce logiciel est très facile d'utilisation pour des personnes novices en SIG. Ce logiciel offre également de plus en plus de possibilités de personnalisation de l'interface pour faciliter, entre autre, l'utilisation sur tablette. On peut citer une extension qui permet l'utilisation du GPS intégré, permettant ainsi d'intégrer directement les informations de localisation dans son SIG. Pour rappel, un projet d'adaptation de ce logiciel sur Android est en cours.

L'idée qui a été retenue pour utiliser ce logiciel dans l'étude de suivi des mouettes tridactyles est de se baser sur une photo de la falaise contenant les différents nids, ensuite, d'ajouter des couches (au format shapefile) qui contiennent les informations sur les nids en superposition de la photo de la falaise. L'avantage de cette solution est de pouvoir avoir en premier lieu la photo de la falaise, puis dès que l'on clique sur un nid, la fiche attributaire du nid s'ouvre s'il a été réalisé, sinon, un formulaire permettant de saisir les informations s'ouvre.

1.2. Adaptation du logiciel

Ci-dessous, une liste d'actions possibles permettant de personnaliser l'interface de QGis pour faciliter la saisie sur le terrain:

Adaptation de l'interface du logiciel :

Étendre la fenêtre en plein écran : Vue / Basculer en mode plein écran (ou raccourcit clavier : Ctrl+F)

Ajouter ou supprimer des barres d'outils (groupe de boutons) : 2 solutions : Vue / Barre d'outils puis cocher/décocher les barres d'outils à afficher ou masquer. Plus simplement, faire un clic-droit sur n'importe quelle barre d'outils puis cocher/décocher les éléments.

Changement de la taille des boutons : Préférences / Option / Onglet Général, puis changer la valeur en face de « Taille de l'icône »

Intégrer la table d'attributs dans la fenêtre principale : Préférences / Option / Onglet Général, puis cocher « Ouvrir la table d'attributs dans une fenêtre intégrée… »

Contenu des champs non remplis : Préférences / Option / Onglet Général, puis compléter « Représentation des valeurs NULL ». Par défaut, les cases non remplies contiendront la valeur NULL, mais il est possible de les remplacer par toute autre valeur.

Ouvrir le formulaire de saisie directement en cliquant sur une entité existante : Préférences / Option / Onglet Outils cartographique : Cocher « Ouvrir le formulaire si une seule entité est identifiée »

Ajuster le rayon de détection d'un point ; selon la taille des points, il peut être plus ou moins facile de cliquer sur un point, on peut ajuster le diamètre de détection : Préférences / Option / Onglet Outils cartographique : Modifier la valeur de « Rayon de recherche pour identifier les entités et afficher les infobulles »

Il est également possible d'ajouter des extensions :

Dans “Extensions”, cliquer sur « Installateur d'extensions python », puis dans l'onglet dépôts, cliquer sur « Ajouter un dépôts-tiers d'extension à la liste » (cela n'est à faire que la première fois). Revenir à l'onglet « Extensions » et saisir dans la case « Filtre » l'extension que l'on recherche.

L'extension « Table manager » : permet d'ajouter des fonctionnalités sur les attributs d'une couche, notamment de pouvoir renommer, supprimer, changer l'ordre des champs, etc.

Ces modifications ne sont stockées que sur l'ordinateur, donc il faut s'attendre à devoir les refaire si on utilise plusieurs appareils.

Aperçu de l'apparence de QGis par défaut

Illustration 1: Aperçu de l'apparence de QGis par défaut

Illustration 2: Aperçu d'une fenêtre Qgis après quelques modifications (augmentation de la taille des icônes, suppression des éléments inutiles, etc.)

Illustration 2: Aperçu d'une fenêtre Qgis après quelques modifications (augmentation de la taille des icônes, suppression des éléments inutiles, etc.)

Illustration 3: Aperçu d'une proposition d'écran de saisie pour le protocole suivi des nids de mouettes tridactyles

Illustration 3: Aperçu d'une proposition d'écran de saisie pour le protocole suivi des nids de mouettes tridactyles 1.3. Proposition adaptation au protocole

Qgis est avant tout un logiciel de SIG, donc prévu pour une utilisation « horizontale » avec des fonds de cartes de type photos aériennes, topographiques, etc. Dans le cas présent, nous détournons l'utilisation de ce genre de logiciel pour une utilisation « verticale » étant donné que l'on se sert de photos de falaises.

Qgis, comme la plupart des logiciels SIG, utilise la notion de projet qui regroupe une ou plusieurs couches, leurs propriétés, leur symbologie, la projection utilisée et enfin l'étendue de la dernière zone de visualisation.

Pour cette application, nous privilégierons un projet par falaise. Il y aura donc autant de projet que de falaises.

1.3.1. Création d'une couche vecteur (qui contiendra les nids)

Cliquer sur le bouton « Nouvelle couche shapefile » ou Couche / Nouveau / Nouvelle couche shapefile.

Ensuite, choisir le type point. Il est possible de modifier la projection, normalement, elle est définie par défaut en WGS84 (EPSG:4326). Si ce n'est pas le cas, choisir celle-ci en cliquant sur « spécifier le SCR ».

Il faut faire attention à utiliser toujours la même projection, dans le cas contraire, si des couches ont des projections différentes, ou qu'elles sont modifiées, il y aura un décalage des points par rapport à la photo.

Ajouter les différents champs dans la partie « Nouvel attribut ». Attention à bien choisir le type (donnée texte, nombre entier et nombre décimal) qui ne pourra plus être modifiés par la suite.

Choisir la largeur (cela correspond au nombre de caractères qu'il sera possible d'écrire dans les champs).

Par défaut, il y a un attribut déjà enregistré, l'attribut « id », celui-ci peut être supprimé.

1.3.2. Organisation du projet

L'idée proposée est d'avoir une falaise par projet, soit une photo panoramique de l'ensemble d'une falaise en fond d'écran, puis ajouter par-dessus une couche vecteur avec l'ensemble des nids pointés et avec le numéro de nid renseigné. Sur le terrain, lors du relevé, seules les données liées à l'observation du nid observé sont complétées. À la fin de la journée de terrain, la couche est sauvegardée, puis elle est dupliquée, mais le nom de la couche est changé. Ainsi, lorsque l’observateur retourne sur le terrain, il utilise la couche dupliquée qu'il met à jour (ce qui permet également de conserver l'historique).

1.3.3. Symbologie des couches

Étiquettes

Il est possible de mettre en étiquette le numéro du nid, pour cela : clic-droit sur la Couche / Propriétés / Étiquettes puis cocher Afficher les étiquettes. Ensuite, sélectionner le numéro du nid au niveau de « Champ contenant une étiquette » pour afficher les valeurs.

Il est possible de modifier l'emplacement de l'étiquette par rapport au point (toujours dans l'onglet Etiquettes, partie « placement »).

Il est possible d'ajouter un halo (terme utilisé dans ArcGis), ou tampon d'étiquette, qui correspond à un contour autour des caractères qui permet de mieux contraster les étiquettes.

Enfin, il y a un onglet « Avancé » qui permet d'aller plus loin dans les paramètres des étiquettes. Apparence des nids

Un des objectifs était de pouvoir visualiser facilement quels nids étaient décrits ou pas. Pour cela, on peut utiliser la symbologie des points, où l'on utilise le champ de la date. Ainsi, lorsque la date d'un point sera modifiée, la couleur sera elle-aussi modifiée. Les nids décrits ou non au jour J seront donc facilement visibles.

Pour réaliser cela : clic-droit sur la couche / Propriétés / onglet Style puis choisir « Catégorisé » et non symbole unique. À « Colonne », choisir le champ correspondant à la date, enfin, cliquer sur le bouton « Classer » fera apparaître les différentes dates proposées dans le champ date. Enfin, cliquer 2 fois sur le petit symbole rond en face chaque date et donner l'apparence que l'on souhaite pour chacune des dates. Décompte rapide des entités

Il est possible d'afficher de manière très simple le nombre d'entité correspondant à chaque catégorie (dans notre cas, cela peut être le nombre de nids pour chaque date). Pour cela, il faut faire clic-droit sur la couche puis cocher « Montrer le décompte des entités », il sera alors très facile de voir combien de nids ont été complétés pour chaque date (et ainsi savoir s'ils ont tous été contrôlés).

Illustration 4: Exemple de représentation : le numéro sur les mouettes correspondent aux numéros du nid, les nids décrits à la date du 25 avril apparaîtront en rouge. Sur la gauche, entre crochet, on a le nombre de nids décrits pour chaque jour.

Illustration 4: Exemple de représentation : le numéro sur les mouettes correspondent aux numéros du nid, les nids décrits à la date du 25 avril apparaîtront en rouge. Sur la gauche, entre crochet, on a le nombre de nids décrits pour chaque jour. 1.4. Création d'un formulaire de saisie

Avec Qgis, il est possible de faciliter la saisie des informations de la table attributaire sous forme de formulaire. Pour cela bien sûr, les champs doivent avoir été créés.

Clic-droit sur la couche / Propriétés / onglet “Champs” puis modifier le paramètres de la colonne « Outil d'édition ».

Voici les différents choix possibles (certains ne sont valables que pour certains types d'attributs, comme les données texte, les nombres entiers et nombres décimaux, qui sont préalablement définis) :

édition de ligne : un champ d’édition qui permet d’entrer du texte simple (ou de restreindre à des nombres pour des attributs de type numériques) ;
classification : Affiche un menu déroulant avec les valeurs utilisées pour la classification. Si vous avez choisi valeur unique comme type de légende dans l’onglet Style de la boîte de dialogue des propriétés ;
plage : Permet d’indiquer des valeurs numériques depuis une plage spécifiée. L’outil d’édition peut être sous forme de champ où l'on clique sur « + » ou « - » (« Éditable »), ou de barre coulissante ou une spinbox (bouton rond) ;
valeurs uniques : l’utilisateur peut sélectionner une des valeurs déjà utilisées dans la table attributaire. En cliquant sur « Éditable », on active la fonction d'autocomplétition où dès que l'on tape les premières lettres d'un mot, les mots déjà existant dans la table sont proposés ;
nom de fichier : Simplifie la sélection par l’ajout d’un dialogue de sélection de fichier ;
liste de valeur : un menu déroulant est proposé avec des objets prédéfinis. La « valeur » peut être stockée dans la table attributaire, la « description » est montrée dans le menu déroulant. Vous pouvez définir les valeurs manuellement ou les charger depuis une couche ou un fichier .csv (bien préparer deux colonnes, une correspondant à « Valeur » et l'autre à « Description ») ;
énumération : Ouvre un menu déroulant avec des valeurs qui peuvent être utilisées dans le type des colonnes (uniquement pour le prestataire postgres le supporte pour l’instant) ;
immuable : L’attribut immuable est en lecture seule, l’utilisateur ne peut pas modifier son contenu ;
cachée : l'attribut sera invisible, l'utilisateur ne pourra pas voir son contenu (peut être utilisée si on veut qu'un champ ne soit pas visible, mais toujours présent dans la table attributaire ;
boîte à cocher : Simple boîte à cocher, où l'on peut choisir la valeur correspondant à l'état lorsque la case est cochée ou décochée ;
édition de texte : Permet l'édition de texte sur plusieurs lignes (peut être pratique pour les commentaires) ;
calendrier : ouvre une fenêtre contenant un calendrier, en cliquant sur une date, la date correspondant est enregistrée dans la table attributaire.

Une fois que le style a été défini pour l'ensemble des champs, il est conseillé de sauvegarder le style (à l'aide du bouton « Sauvegarder le style… » en bas de la fenêtre propriétés de la couche).

Une fois sauvegardé, ce style pourra être ensuite appliqué directement aux nouvelles couches créées.

Illustration 5: Une exemple de présentation de formulaire avec QGis, en cliquant sur le bouton « … » à droite du champ date, la fenêtre avec le calendrier s'ouvre. On a ensuite des menus déroulant, des champs prédéfinis etc.)

Illustration 5: Une exemple de présentation de formulaire avec QGis, en cliquant sur le bouton « … » à droite du champ date, la fenêtre avec le calendrier s'ouvre. On a ensuite des menus déroulant, des champs prédéfinis etc.) 1.5. Personnalisation du formulaire (utilisation du logiciel Qt)

Par défaut, lorsque l'on créer un formulaire dans Qgis (cf. partie précédente), les champs à remplir sont les uns en dessous des autres. Donc dans les cas où l'on a une table avec beaucoup de champs, cela fait une longue fenêtre.

Il est possible de personnaliser l'apparence de cette fenêtre en positionnant les champs où l'on veut, en ajoutant des images etc.. Pour cela, il faut utiliser le logiciel Qt, mais celui-ci est un peu plus compliqué. Cela peut être pratique si l'on est sûr que le projet n'évoluera plus. Par contre, dans notre cas où le protocole sera amené à évoluer, il est préférable de se limiter aux fonctionnalités de Qgis.

Voici quelques tutoriels disponibles sur internet :

http://rootabagis.blogspot.fr/2010/06/des-formulaires-personnalises-pour-qgis.html

http://archeomatic.wordpress.com/2012/03/06/qgis-qtcreator-creer-son-formulaire-dans-qgis/

Illustration 6: Exemple de présentation avec l'utilisation de Qt. On peut positionner les champs où l'on veut pour faire une fenêtre dense, ajouter des photos…)

Illustration 6: Exemple de présentation avec l'utilisation de Qt. On peut positionner les champs où l'on veut pour faire une fenêtre dense, ajouter des photos…) 1.6. Evolution vers une base de données

Cette adaptation du protocole a été proposée pour répondre à un besoin imminent, mais à terme, il est prévu d'effectuer des synchronisations avec la base de données centrale. Il existe des extensions à QGIS permettant de charger une partie de la base de données, pour une utilisation en mode déconnecté (sans connexion à la base de donnée). 2. Choix du matériel

Il fallait prévoir un matériel qui répond à plusieurs conditions :

étanchéité : humidité relative, embruns, etc. ;

températures extrêmes (froid pouvant aller de -10°C à -30°C)

risques de chute ;

autonomie de plusieurs heures (au minimum de 6 heures) ;

possibilité de pouvoir utiliser avec des gants (utilisés lors de la manipulation d'oiseaux notamment) ;

il n'y a pas de contraintes concernant la taille ou le poids étant donné que les observateurs se posent assis face à la falaise qu'ils observent ;

matériel fiable (pas de possibilité d'échange sur place lié à l'éloignement).

Actuellement, le logiciel Qgis fonctionnant principalement avec des systèmes d'exploitation bureautique (Windows, Linux…), nous sommes donc restreints aux ordinateurs portables ou tablettes tactiles pouvant fonctionner avec Windows. D'un point de vue pratique, nous nous sommes orientés vers une tablette tactile.

Parmi le choix des tablettes fonctionnant sous WindowsXP ou Windows 7, nous avons sélectionné les tablettes étanches, puis le critère qui a été le plus déterminant a été les températures de fonctionnement. En effet, peu d'appareils affichent des températures de fonctionnement en dessous de 0°C. Notre choix s'est donc arrêté sur la tablette tactile Trimble Yuma. Un autre modèle équivalent aurait pu également convenir: la tablette Tetra FieldBook A1, mais celle-ci ne répondait pas à certaines de nos exigences.

La tablette PC Trimble Yuma est un Tablet PC durci fonctionnant sous Windows Seven Professionnal. Elle est particulièrement adaptée à un usage en extérieur et résiste aux chocs et aux intempéries.

La tablette Trimble Yuma

Caractéristiques techniques :

Processeur Intel Atom 1.6 GHz

SSD 32 GB

WiFi b/g et Bluetooth 2.1

Récepteur GPS haute sensibilité intégré

2 appareils photo intégrés (face avant/arrière)

Slot ExpressCard et SDIO

Écran tactile 7'' prévu pour une utilisation en extérieur

Matériel durci IP67

Garantie 1an