Importation de données tabulaires

1. Introduction

Les informations ou données sont souvent stockées dans des tableaux, tels que des feuilles de calcul Excel ou des fichiers CSV. De plus, il arrive parfois que les données soient fournies en deux tableaux distincts : l'un contenant les coordonnées et l'autre contenant les attributs nécessaires à l'analyse.

Dans cet exemple d'application, nous allons importer un tableau contenant les mesures de précipitation du 21 janvier 2009 provenant de plusieurs stations météorologiques en Algérie. Ces données ont été téléchargées à partir de la base de données GHCN.

Après cette leçon, vous serez en mesure de :

• importer des données tabulaires dans un SIG
• sauvegarder les tableaux contenant la géométrie dans un format SIG
• joindre les tables d'attributs
• éditer les tables d'attributs
• interpoler les données de points vers les rasters
• ajuster le style et l’étiquetage des vecteurs points
• ajuster le style des rasters continus

Cette leçon suivra le déroulement suivant :

Nous utiliserons les fichiers suivants :

• precipitation.csv – Ce fichier contient les données de précipitation totale journalière pour le 21 janvier 2009, provenant de plusieurs stations météorologiques en Algérie.
• stations.csv – Ce fichier contient le numéro de la station ainsi que les coordonnées géographiques de l'emplacement des stations météorologiques.

2. Vérifier les tableaux et fichiers

Il est toujours recommandé de vérifier le contenu des feuilles de calcul ou des fichiers texte délimités avant de les importer dans un logiciel. Pour les fichiers CSV, par exemple, il est important de connaître le séparateur de colonnes.

Ouvrez le fichier precipitation.csv et stations.csv dans Notepad et vérifiez le contenu.

• Quel symbole est utilisé comme séparateur de colonnes dans ces fichiers ?
• Dans lequel des deux fichiers se trouvent les coordonnées des stations météo ?
• Quel système de coordonnées est employé pour les coordonnées des stations météo ?
• Quel est le code EPSG du système de coordonnées utilisé ?

3. Importer les tableaux

Il existe plusieurs méthodes pour importer des données tabulaires dans QGIS:

• Couche | Ajouter une couche | Ajouter une couche de texte délimité. Il s'agit de l'importateur standard qui nous permet d'importer des fichiers en texte délimités.
•  Couche | Ajouter une couche | Ajouter une couche feuille de calcul. Cet outil peut charger des fichiers de tableur (*.ods, *.xls, *.xlsx) en tant que couche avec des options pour utiliser la première ligne comme en-tête, ignorer les lignes, et charger la géométrie des champs x et y.

La seconde méthode requiert l'extension ‘Spreadsheet Layers’. 

Dans cet exercice, nous utiliserons la première méthode, car nous travaillons avec des fichiers CSV.

1. Démarrez QGIS Desktop.

2. Choisissez Couche | Ajouter une couche | Ajouter une couche de texte délimité… à partir du menu principal.

Vous avez maintenant importé les deux feuilles de calcul dans QGIS !

Dans la fenêtre Explorateur, cliquez sur le triangle noir a cote de XYZ Tiles afin de visualiser les options. Selectionnez la couche OpenStreetMap et faites la glisser vers la canevas de carte.

4. Convertir un tableau en une couche vecteur

Maintenant, le tableau des stations est sauvegardé comme une couche virtuelle temporaire. Pour un traitement ultérieur, nous devons d'abord la convertir en un format vecteur SIG. Dans ce cas, nous la convertirons vers un shapefile.

Nous ne nous intéressons qu'aux stations situées dans le Nord de l’Algérie, donc nous n'allons exporter qu'une partie des points.

1. Dans la barre d’outils, cliquez .

Les points sélectionnes apparaissent maintenant en jaune et les points qui ne font pas partie de la sélection restent de la couleur assignée par défaut.

Nous pouvons maintenant exporter les points sélectionnes en tant que shapefile.

Dans la fenêtre de dialogue, utilisez le bouton  pour naviguer vers le bon dossier afin d'enregistrer le fichier sous le nom stations.shp. Afin de changer la projection vers la projection locale algérienne, choisissez Nord Sahara 1959 / Nord Algerie dans le SCR en cliquant sur l'icône . Conseil : utilisez le champ Filtre pour rechercher le code EPSG  30791.

Une autre façon de définir le SCR du projet à celui de la couche, est de faire un clic droit sur la couche et de choisir Définir le SCR | Définir le SCR du projet depuis cette couche dans le menu contextuel.

Notez que la projection du projet est indiquée en bas à droite de l'écran : . Vous pouvez toujours y vérifier si le code EPSG est correct. C'est également un bouton sur lequel vous pouvez cliquer pour aller dans l'onglet Propriétés du projet | CRS et modifier la reprojection à la volée.

5. Joindre les tables d'attributs

L'emplacement des stations météorologiques et les données de pluviométrie sont dans des tables séparées. Pour une analyse plus approfondie, nous devons les combiner en un seul fichier vecteur. La terminologie de cette opération dans les SIG, s'appelle une jointure. Nous ne pouvons joindre les tables que si elles ont une colonne en commun.

1. Vérifiez la table des attributs de stations (cliquez avec le bouton droit de la souris sur stations et choisissez Ouvrir la table d'attributs) et de la même manière, vérifiez la table des precipitation.

3. Fermez d'abord les tables d'attributs.

4. Ensuite, faites un clic droit sur stations et choisissez Propriétés.

5. Dans la boîte de dialogue, choisissez le bouton Jointures .

6. Cliquez sur le bouton  et vérifiez si la boîte de dialogue ressemble à la figure ci-dessous.

Notez que le champ en commun est  Station et ID (le numéro de la station). Nous joignons uniquement le champ de précipitation et nous donnons à la colonne le préfixe P_.

7. Cliquez sur OK.

8. Cliquez sur OK pour effectuer l'opération de jointure.

9. Vérifiez à nouveau la table des attributs de stations. Que s'est-il passé ?

• Que remarquez-vous ?

6. Modifier la table d'attributs jointe

La table d'attributs jointe nécessite un correction : les entités qui manquent de données doivent être supprimées.

1. Dans la table des attributs de stations_precipitations cliquez  pour ouvrir la fenêtre de dialogue : Sélection par expression.

2. Dans la fenêtre Sélection par expression, développez le champ du milieu Champs et Valeurs en cliquant sur le triangle noir.

3. Double-cliquez sur l’attribut P_2009-01-21 pour l’ajouter à l’expression.

4. Complétez l’expression en ajoutant IS NULL.

L’expression est maintenant :

"P_2009-01-21" IS NULL

5. Cliquez sur Sélectionner des entités. Fermer le dialogue.

• Inspectez le résultat. Quelles entités ont été sélectionnées ?

Notez que les points sélectionnés apparaissent en jaune sur la carte.

6. Dans la table d'attributs, cliquez sur le bouton  au-dessus du tableau pour basculer en mode édition.

7. Cliquez sur l'icône  (dans la barre d'outils au-dessus de la table d'attributs) pour supprimer les entités comportant des données manquantes. Dans la fenêtre popup qui apparait, confirmez que vous souhaitez supprimer ces points.

8. Enregistrez la table des attributs en cliquant sur .

9. Vérifiez maintenant le résultat dans la table des attributs.

10. Cliquez sur le bouton  pour sortir du mode d'édition. Cliquez sur Enregistrer pour enregistrer les modifications et fermez la table d'attributs. Si vous avez fait une erreur, n'enregistrez pas, mais choisissez plutôt Ne pas tenir compte pour annuler tous les changements depuis la dernière sauvegarde.

7. Interpolation des points vers un raster

La dernière tâche consiste à interpoler les valeurs de précipitation vers une nouvelle couche raster.

Dans le menu, choisissez Raster | Analyse | Grille (Plus proche voisin).

2. Dans le dialogue, spécifiez le fichier de sortie : precipitation_NN.tif en utilisant la fenêtre de navigation et en spécifiant le format .tif.

3. Sélectionnez P_2009-01- comme Valeur Z du champ. C'est ce champ que nous utiliserons pour l'interpolation pour obtenir ce que l'on appelle des Polygones de Thiessen.

4. Cochez la case Ouvrir le fichier en sortie après l'exécution de l'algorithme.

Pour le reste de la fenêtre de dialogue, conservez les valeurs par défaut. La boîte de dialogue devrait maintenant ressembler à la figure ci-dessous.

5. Cliquez sur Exécuter pour continuer.

6. Cliquez sur Fermer pour fermer la boîte de dialogue.

7. Répétez maintenant l'opération d'interpolation en utilisant l'algorithme Inverse de la distance à une puissance (IDW) (Raster | Analyse| Grille (Inverse de la distance à une puissance). Appelez le fichier de sortie  preciptitation_IDW.tif.

8. Contrôler la résolution et l’étendue du fichier en sortie

Vous avez peut-être remarqué que dans les étapes précédentes, vous n'avez pas pu choisir ni la résolution ni l'étendue du fichier créé lors de l'opération d'interpolation. Dans cette section, vous apprendrez à définir par vous-même les propriétés des fichiers raster créés en sortie.

Pour l’interpolation IDW, suivez les étapes ci-dessous :

1. Ouvrez la Boite à outils de traitements en cliquant sur .

2. Cherchez ‘IDW’ dans la barre de recherche et choisissez Interpolation | Interpolation IDW.

3. Dans la fenêtre de dialogue Interpolation IDW, choisissez stations_precipitation comme Couche vectorielle, P_2009-01- comme Attribut d’Interpolation et cliquez . Vous pouvez ainsi ajouter des attributs d’autres couches à la liste et les utiliser pour l’interpolation.

4. Sous Emprise, vous pouvez sélectionner l’étendue de la zone que vous voulez interpoler. Vous pouvez utiliser l’étendue de carte visible, dessiner une zone, ou choisir une couche comme référence.

5. Sous Taille du raster résultat vous pouvez définir la Taille du pixel en X et Taille du pixel en Y. Par exemple 5000 x 5000 mètres.

6. Choisissez un nom de fichier de sortie, cliquez Exécuter puis Fermer.

Pour les polygones de Thiessen, l’opération est un peu plus compliquée.

7. Dans la Boite à outils de traitements cherchez GDAL | Grid (Plus proche voisin).

8. Choisissez stations_precipitation comme Couche de point et P_2009-01- comme Valeur Z du champ.

9. Sous Paramètres avancés, entrez une expression du format suivant:

-txe <x-minimum> <x-maximum> -tye <y-minimum> <y-maximum> -tr <xres> <yres>

Les arguments entre les <> doivent être remplaces par des valeurs:

• <x-minimum> : coordonnée x minimum de l’étendue
• <x-maximum> : coordonnée x maximum de l’étendue
• <y-minimum> : coordonnée y minimum de l’étendue
• <y-maximum> : coordonnée y maximum de l’étendue
• <xres> et <yres> : résolution du raster de résultat

9. Ajuster le style et les étiquettes de la couche vecteur de points

Pour donner un sens aux interpolations, nous devons ajuster le style des couches.

1. Faites glisser la couche stations_precipitation de sorte qu'elle soit positionnée au-dessus des couches raster precipitation_NN et precipitation_IDW dans le Panneau des couches.

2. Ouvrez le Panneau de style des couches en cliquant sur le bouton . Définissez la couche cible comme stations_precipitation.

3. Sélectionnez Symbole simple et choisissez le noir comme couleur de remplissage et la taille sur 2,8 mm.

4. Maintenant modifiez le style, passez de Symbole Unique à Gradué. Pour Valeur choisissez le champ P_2009-01- .

5. Choisissez la Palette de couleur bleue (Blues).

6. Comme Mode choisissez Nombre égal (Quantile) et 5 classes. Testez d’autres réglages et choisissez ceux qui vous paraissent produire le meilleur résultat.

La représentation (style) des points est maintenant basée sur la quantité de précipitation.

7. Sélectionnez à l'onglet Étiquettes  du Panneau de style des couches. Passez de l'onglet Pas d'étiquettes à l'onglet Étiquettes simples.

Cliquez sur le bouton Expression  pour ouvrir la fenêtre Calculatrice d'expression.

• regexp_replace: cette fonction remplace une chaine de caractères (texte). Ici nous utilisons le champ NAME comme entrée. Les champs sont toujours entre des guillemets doubles et vous pouvez les ajouter à une expression en double-cliquant dans le champ du milieu sous Champs et Valeurs. Après la virgule, entrez le texte que vous voulez remplacer entre guillemets simples, ici c’est :', AG'. Entrez une autre virgule puis le texte que vous souhaitez insérer à la place du texte à remplacer. Ici, comme nous souhaitons simplement supprimer une partie du texte, nous entrons deux guillemets simples ce qui signifie : ne rien insérer à la place du texte à remplacer.
•   || : ce symbole permet d’ajouter une autre chaine de caractères ou fonction qui produira une chaine de caractères et sera concaténée à la précédente.
• '\n' : passe à la ligne suivante
• "P_2009-01-" : représente le champ contenant les données de précipitations. La valeur numérique sera donc insérée ici.
• ' mm' est ajouté pour l’unité. Notez l’espace avant l’unité pour respecter les conventions de notation SI.

title(regexp_replace("NAME",', AG', '')) ||  '\n' 

15. Pour centrer le texte de l'étiquette, passez à l'onglet Formatage  de l'étiquette et réglez l'Alignement sur Centré.

Passez à l’onglet Texte  et réglez la Police sur Calibri avec un Style de Gras (Bold) et une Taille de 10 points.

Passez à l'onglet Tampon  et cochez l'option Affichez un tampon. Réglez l'Opacité à 50%.

18. Pour donner plus de séparation entre les étiquettes et l'icône de l'élément, passez à l'onglet Position  de l'étiquette et réglez la Distance à 2 mm.

Nous pouvons faire encore mieux !

Essayons de n'afficher les données pluviométriques qu'avec une seule décimale en utilisant une expression.

19. Modifiez l’expression de l’étiquette de manière à ce que les données de précipitations aient une seule décimale.

Indice : utilisez la fonction format_number et vérifiez la documentation de cette fonction dans le panneau droit du Calculateur d’Expressions afin connaitre ses arguments.

10. Modifier le style des couches raster

Vous allez maintenant vous focaliser sur les deux rasters interpolés.

1. Commencez par faire de la couche precipitation_NN la couche cible dans le Panneau de style des couches.

2. Changez le moteur de rendu de Bande grise unique par défaut à la Pseudocouleur à bande unique.

Pour les rasters continus, nous utilisons le moteur de rendu Pseudocouleur à bande unique. Bien que les polygones de Thiessen dans la couche precipitation_NN semblent discrets, les pixels ont des nombres réels, ce qui n'est pas possible pour les rasters discrets.

3. Pour la Palette de couleur, choisissez Blues. Cliquez sur Classifier.

4. Afin de voir la carte de base, vous pouvez appliquer un mode de fusion. Dans la section Rendu de couche, choisissez Multiplier pour le Mode de fusion. Assurez-vous que la couche OpenStreetMap se trouve en dessous de la couche precipitation_NN dans le panneau Couches.

Votre carte doit ressembler à la figure ci-dessous.

5. Ensuite, désactivez la couche precipitation_NN et activez la precipitation_IDW. Utilisez le Panneau de style de couche pour attribuer un style à cette couche en utilisant le rendu Pseudocouleur à bande unique avec la même palette de couleur. Cette fois-ci, mettez le Mode sur Quantile. Appliquez également un Mode de fusion de multiplication à ce raster.

Votre carte devrait maintenant ressembler à la figure ci-dessous.

• Quelle est la meilleure méthode d’interpolation ?

11. Grouper, signets spatiaux, les thèmes de carte

Pour mieux présenter les résultats lors des discussions et des partages entre collègues, il est utile de :

• Organiser vos couches en groupes
• Créer des signets spatiaux
• Utiliser les thèmes de carte

Commençons par organiser nos résultats par groupe.

1. Dans le panneau Couches, sélectionnez precipitation_IDW et precipitation_IDW_5km. Utilisez la touche ctrl de votre clavier pour sélectionner les deux.

2. Cliquez droit sur la sélection et choisissez Grouper la selection depuis le menu.

3. Entrez IDW comme nom de groupe.

4. Répétez cette opération pour les couches de polygones de Thiessen et nommez le groupe Thiessen.

Vous pouvez développer et comprimer les groupes pour garder une bonne vue d’ensemble dans le panneau de couches. Vous pouvez aussi sortir/ajouter des couches du groupe en les faisant glisser.

6. Cliquez Gérer les themes de carte  et sélectionnez Ajouter un thème….

9. Retournez sous Gérer les themes de carte  et sélectionnez Ajouter un thème….

Dans la barre d’outils cliquez .