1.3 Systèmes de coordonnées

1.3.1 Un peu de théorie

Géoïde, ellipsoïde

Projeter

Types de projections

Déformations dues à la projection

1.3.2 Quelques exemples de systèmes de coordonnées

En France métropolitaine

Projections en France métropolitaine

En Europe et dans le monde

Autres systèmes de coordonnées

Les codes EPSG

Pour s'y retrouver dans les systèmes de coordonnées, il existe la codification EPSG (European Petroleum Survey Group) qui attribue un numéro unique à chaque système. Par exemple la projection RGF93 / Lambert 93 se voit attribuer le code 2154. En pratique, pour cet exemple, dans la suite du support, il sera écrit EPSG: 2154.

Le site web https://epsg.io permet de rechercher un système de coordonnées et de visualiser ses paramètres.

Dans l'Annexe D, vous retrouverez les codes EPSG des systèmes les plus courants.

1.3.3 Les systèmes de coordonnées en pratique

La gestion des systèmes de coordonnées de référence (SCR) se fait à deux niveaux :

  • au niveau d'une couche : celle-ci est définie dans un et un seul système de coordonnées,
  • au niveau de la carte (un projet QGIS), contenant potentiellement plusieurs couches d'information : le système de coordonnées d'affichage est choisi par l'utilisateur et correspond généralement à celui d'une des couches du projet.

1. Système de coordonnées d'une couche

Chaque couche est définie dans un seul système qui peut être non projeté (généralement le WGS 84, EPSG: 4326, unité=degré) ou projeté à 2 dimensions (unité=mètre généralement).

Adapter le bon SCR en fonction de l'usage de la couche

Attention à la manipulation des données en fonction des unités. Ne pas faire de traitement impliquant des calculs de distance ou de superficie (par exemple la création d'une zone tampon) sur une couche définie en WGS 84 (car en degrés). Il faut au préalable "projeter" la couche dans un système adéquate (cf. 4. Reprojection d'une couche).

Le système de coordonnées dans lequel une couche est définie se consulte via l'onglet Source de la fenêtre de Propriétés de la couche (clic-droit sur la couche puis Propriétés). Cet onglet donne le code EPSG et le nom du système de coordonnées.

SCR d'une couche

Ouvrez le projet data/mon_travail/1_3_systemes_coordonnees.qgz. Visualisez les systèmes de coordonnées des couches.

Astuce

Pour les couches au format Shapefile, QGIS lit les fichiers de projection .prj (générés par ArcGIS notamment) mais également les fichiers .qpj générés par QGIS.

2. Système de coordonnées d'un projet

Pour visualiser le SCR utilisé dans le projet, il faut afficher l'onglet SCR (Système de coordonnées de référence) via le menu Projet/Propriétés....

Par défaut, le projet utilisera le SCR de la première couche ajoutée. Pour modifier le SCR du projet (et non des couches), il faut sélectionner le nouveau dans la liste complète ou dans la liste des SCR récemment utilisés (le filtre permet également une recherche rapide en entrant le nom ou le code EPSG du SCR).

Astuce

SCR du projet Le code EPSG du système de coordonnées du projet apparaît généralement en bas à droite dans la barre d'état. Ce bouton permet d'ouvrir la fenêtre de définition du SCR du projet.

Regardez le système de coordonnées actuel du projet puis testez différents SCR (utilisez le filtre et les codes EPSG), par exemple :

  • Mollweide (EPSG: 54009)
  • RGF93 / Lambert-93 (EPSG: 2154)
  • NSIDC Sea Ice Polar Stereographic North (EPSG: 3411)

Observez les déformations sur les indicatrices de Tissot.

3. Projection à la volée

Si toutes les couches d'un même projet n'ont pas le même SCR, la Projection à la volée permet de les superposer correctement. Le logiciel gère automatique le changement de SCR à l'affichage, depuis celui de chaque couche vers celui du projet. Cependant, si les couches à superposer sont de taille importante, ces changements "à la volée" peuvent ralentir l'affichage. Il est donc toujours conseillé de manipuler des couches ayant le même SCR (cf. Changement de système de coordonnées).

Principe de la reprojection à la volée

4. Reprojection d'une couche

Lorsque l'on souhaite changer le SCR d'une couche, la procédure est de créer un nouveau fichier de couche avec le SCR désiré, sans modifier le fichier source.

Couches vecteur
Pour exporter une couche dans un nouveau SCR, il faut utiliser l'outil Exporter/Sauvegarder les entités sous... (vecteur) ou Exporter/Enregistrer sous... (raster) accessible par clic-droit sur le nom de la couche puis choisir un nouveau système de coordonnées dans la liste déroulante ou en cliquant sur le bouton Sélectionner le SCR.

Reprojetez la couche DEPARTEMENT en RGF93/Lambert 93 (EPSG: 2154). Enregistrez-la dans le répertoire data/mon_travail/1_3_coordonnees avec le nom DEPARTEMENT_L93.
Si cette reprojection a fonctionné, la nouvelle couche se superpose parfaitement à l'ancienne mais son système de coordonnées est différent de l'ancien, vous pouvez vérifier dans les propriétés de la couche.

Ne jamais chercher à écraser la couche initiale !

Lors d'un changement de système de coordonnées d'une couche, il faut créer une nouvelle couche avec un nouveau nom de fichier. Si l'on cherche à écraser la couche initiale, QGIS renvoie un message d'erreur. Par ailleurs, écraser une donnée source est toujours fortement déconseillé car il y a un risque de perte des données irremplaçables.

Couches raster
Le changement de système de coordonnées pour une couche raster implique une transformation de la couche source : Reprojection d'une couche raster

Dans QGIS la manière la plus simple est d'utiliser l'outil Exporter/Enregistrer sous... accessible par clic-droit sur le nom de la couche raster puis de choisir un nouveau système de coordonnées dans la liste déroulante ou en cliquant sur le bouton Sélectionner le SCR. La méthode de ré-échantillonnage appliquée est alors celle du "Plus proche voisin" (ou "Nearest"). Pour accéder à plus de paramètres dont la méthode de ré-échantillonnage, il faut utiliser l'outil du menu Raster/Projections/Projection (warp).

Ajoutez le raster MNT 37_04 du SRTM (data/NASADEM/srtm_37_04.tif) et projetez le en RGF93/Lambert 93. Enregistrez-le dans le répertoire data/mon_travail/1_3_coordonnees avec le nom srtm_37_04_L93.tif.

Attention au choix de la méthode de ré-échantillonage !

Lorsque le changement de système de coordonnées concerne un raster de données discrètes (par exemple un raster d'occupation du sol), les seules méthodes de ré-échantillonnage possibles sont : "Plus proche voisin", "Mode", "Minimum" et "Maximum". En effet ce sont les seules qui ne créent pas de valeur qui n'existe pas dans le raster initial.

5. Couche sans information de projection ou SCR erroné

Il est possible qu'une couche n'ait pas de système de coordonnées défini ou qu'il soit erroné. Dans ces cas, une fois avoir identifié le "vrai" système, il faut lui affecter :

  • soit par le menu Traitement/Boîte à outils/Outils généraux pour les vecteurs/Définir la projection de la couche : ceci va créer ou écraser le fichier de projection associé à la couche. Pour les couches au format Shapefile par exemple, QGIS va réécrire le fichier .prj. Le SCR est à choisir dans la liste déroulante ou en cliquant sur le bouton Sélectionner le SCR. Pour les rasters, la fonction équivalente se trouve dans le menu Raster/Projections/Assigner une projection,
  • soit par un clic-droit sur le nom de la couche puis en allant sur Définir le SCR de cette couche : dans ce cas QGIS n'écrase pas le fichier de projection, il faudra le repréciser à chaque fois que la couche est importée dans un projet.

Ajoutez la couche des éléments hydrographiques surfaciques de la BD Carthage en Occitanie (data/IGN_ETALAB/BD_Carthage/EltHydroSurface_76_Occitanie/EltHydroSurface_76_Occitanie.shp). Elle est en RGF93/Lambert 93 (EPSG: 2154). Le fichier de projection .prj est manquant. Recréez-le et vérifiez le résultat.

Lorsqu'une couche n'ayant pas de SCR défini (couche nouvellement créée ou couche dont le SCR est absent) est ajoutée à QGIS, il est possible de faire afficher une fenêtre demandant de préciser le SCR. Cette option se sélectionne dans l'onglet SCR du menu Préférences/Options.... On peut aussi choisir d'imposer le SCR du projet ou d'imposer un SCR par défaut. Dans la pratique il est préférable de laisser l'utilisateur choisir et donc de sélectionner l'option Demander le SCR.

Vérifiez que l'option Demander le SCR est bien sélectionnée.

1.3.4 À RETENIR

  • Un système de coordonnées projeté ne peut conserver à la fois les superficies, les distances et les angles (les formes), aucune projection n'est parfaite !
  • Le système de coordonnées de référence pour la France métropolitaine est le RGF93 Lambert 93 (EPSG: 2154). Il s'agit d'un système projeté, les coordonnées sont définies en mètres.
  • Le système de coordonnées associé aux coordonnées Longitude / Latitude en degrés est le WGS 84 (EPSG: 4326). Il n'est pas projeté.
  • Une couche SIG est définie dans un unique système de coordonnées.
  • Dans un projet, une bonne pratique est d'abord de choisir le système de coordonnées le plus adapté (en se basant sur les recommandations officielles quand elles existent) puis de reprojeter toutes les couches de données dans ce système avant de se lancer dans les traitements.
  • Ne pas faire de traitement impliquant des calculs de distance ou de superficie sur une couche définie dans un système de coordonnées non projeté.