(M2 - IASIG) Par : MOSKOLAI Waytehad Rose

Master 2 – IASIG, Projet Personnel Géomatique, par MOSKOLAI Waytehad Rose – juillet 2015 Page 1
MASTER II -INFORMATIQUE APPLIQUEE AUX
SYSTEMES D’INFORMATIONS GEOGRAPHIQUE
(M2 - IASIG)
PROJET PERSONNEL GEOMATIQUE :
Par : MOSKOLAI Waytehad Rose
Juillet 2015
IMPLEMENTATION DES FONCTIONNALITES DE ROUTAGE DANS
UN RESEAU ROUTIER EN SE BASANT SUR LA BIBLIOTHEQUE
OPEN SOURCE ‘’PGROUTING’’ QUI EST UNE EXTENSION DE LA
BASE DE DONNEE SPATIALE POSTGIS/POSTGRESQL.
Application sur le réseau routier de la ville de Garoua – Cameroun

Master 2 – IASIG, Projet Personnel Géomatique, par MOSKOLAI Waytehad Rose – juillet 2015 Page 2
SOMMAIRE
INTRODUCTION ............................................................................................................................................ 3
I. Concepts généraux ............................................................................................................................... 4
I.1- Fonctionnalités de routage ................................................................................................................ 4
I.2- pgRouting ........................................................................................................................................... 4
I.3- Caractéristiques de pgRouting ........................................................................................................... 5
I.4- Outils nécessaires ............................................................................................................................... 5
II. Implémentation .................................................................................................................................... 7
II.1- Prérequis ........................................................................................................................................... 7
II.2- Algorithme plus court chemin Dijkstra : pgr_dijkstra ..................................................................... 13
II.3- Algorithme plus court chemin tous les couples Johnson : pgr_apspJohnson ................................. 15
II.4- Algorithme Plus court chemin A-Etoile : pgr_astar ......................................................................... 16
II.5- Algorithme plus court chemin bidirectionnel A* : pgr_bdAstar ..................................................... 17
II.6- Les autres algorithmes .................................................................................................................... 17
CONCLUSION .............................................................................................................................................. 19

Master 2 – IASIG, Projet Personnel Géomatique, par MOSKOLAI Waytehad Rose – juillet 2015 Page 3
INTRODUCTION
Au cours de la formation M2 – IASIG (Master II en Informatique Appliquée aux
Systèmes d’Informations Géographiques), de l’université de Douala, en partenariat avec
l’Agence Universitaire de le Francophonie, l’Ecole Nationale des Sciences Géographiques de
France et l’Université Paris Est Marne la Vallée, chaque étudiant doit mener, avant son stage
académique de fin de formation, une étude exploratoire sur un thème d’actualité relevant de la
géomatique.
L’optimisation des transports urbains et interurbains par l’implémentation des algorithmes de
routage dans les réseaux routiers étant un domaine en pleine expansion, notre choix de sujet dans
le cadre du présent projet personnel géomatique a porté sur la bibliothèque OpenSouce
pgRouting qui est une extension de la base de données géo spatiale Postgis/PostgreSQL. Cette
bibliothèque propose plusieurs fonctionnalités dont celles de routage grâce à divers algorithmes
tel que l’algorithme de Dijkstra qui permet le calcul du plus court chemin entre 2 points dans un
réseau par exemple.
L’objectif ici est de présenter les techniques pour implémenter les fonctionnalités de routage
dans un réseau routier existant en se basant sur la bibliothèque. Pour y arriver, il sera question,
dans le présent rapport, de présenter d’abord les différents concepts liés autour du sujet pour
mieux s’imprégner de la technologie et ensuite, d’expliquer toutes les étapes nécessaires
conduisant à l’implémentation des fonctionnalités de pgRouting sur un réseau routier réel, à
l’occurrence celui de la ville de Garoua (Nord Cameroun). Nous partirons ainsi des installations
des outils requis à la visualisation des résultats sur QGis.

Master 2 – IASIG, Projet Personnel Géomatique, par MOSKOLAI Waytehad Rose – juillet 2015 Page 4
I. Concepts généraux
I.1- Fonctionnalités de routage
Selon l’encyclopédie libre WIKIPEDIA, un réseau routier est défini comme « l'ensemble
des voies de circulation terrestres permettant le transport par véhicules routiers, et en
particulier, les véhicules motorisés (automobiles, motos, autocars, poids lourds...) ».
Pour optimiser les déplacements dans un tel réseau, plusieurs algorithmes de routage,
(dont l’ensemble constitue les fonctionnalités de routage), ont été élaborés par les chercheurs
parmi lesquelles on peut citer :
- Plus court chemin Dijkstra : c’est un algorithme de routage sans heuristique,
- Plus court chemin A-Étoile utilisant deux directions,
- Algorithme de Johnson, Plus Court Chemin de tous les couples
- Distance de conduite
- Voyageur du commerce
- Plus Court Chemin avec Restriction de Virage
- Plus court chemin Shooting-Star : routage prenant en compte le sens giratoire
- Distance de pilotage (Isolines).
- Etc.
L’un des tous premiers algorithmes de recherche du plus court chemin entre deux points
dans un réseau routier fut celui de Dijkstra, publié la première fois en 1959. En effet,
l’algorithme qui porte le nom de son inventeur l’informaticien Néerlandais Edsger Dijkstra,
s'applique à un graphe connexe dont le coût des arcs est un réel positif. En fonction de l’objectif
recherché, le poids des arcs peut prendre différentes valeurs : la distance lorsqu’on recherche le
chemin le plus court, le temps estimé pour ce qui est du trajet le plus rapide ou alors la quantité
de carburant utilisée et le prix des péages en ce qui concerne le parcours le moins couteux. Cet
algorithme trouve ainsi son utilité dans le calcul des itinéraires routiers et constitue un véritable
outil d’aide à la décision.
I.2- pgRouting
Une des applications de l'algorithme de Dijkstra se trouve dans la bibliothèque
OpenSource pgRrouting qui est extension de la base de données Postgis/postgreSQL. Cette
bibliothèque permet d’implémenter les algorithmes de routage ainsi que d’autres fonctionnalités
d’analyse de réseau routier.
Entrepris au cours de l’année 2005 par la société CampToCamp, pgRouting implémentait
seulement l’algorithme de Dijkstra pour le calcul du plus court chemin et portait alors le nom de
pgDijkstra. Par la suite, en 2006, d’autres fonctions supplémentaires se sont ajoutées et la
bibliothèque a changé de nom pour devenir pgRouting. Cet outil est disponible sous licence
GPLv2 et est maintenu par la communauté Géorepublic qui regroupe des entreprises, des
particuliers et des organisations.
L’utilisation des systèmes de gestion des bases de données pour les algorithmes de
routage est très avantageuse :

Master 2 – IASIG, Projet Personnel Géomatique, par MOSKOLAI Waytehad Rose – juillet 2015 Page 5
- L’organisation des données est bien faite et les données facilement consultable ;
- A partir des postes clients tels que QGIS ou uDig, ou même directement à partir des
requêtes de PostgreSQL, les différents champs ainsi que leurs valeurs peuvent être
modifiés ;
- Sont considérés comme clients les ordinateurs (PCs) ou les périphériques mobiles ;
- Les modifications effectuées sur les données sont capables d’être reflétées directement
par le moteur de routage, aucun calcul préalable n’est nécessaire ;
- L’utilisation de l’extension spatiale Postgis de postgreSQL permet de mettre sur pied
des applications complètes dans le domaine des SIG ;
- Le paramètre coût peut être calculé dynamiquement par des requêtes SQL et peut
correspondre à la valeur de plusieurs champs ou tables.
I.3- Caractéristiques de pgRouting
La nouvelle version 2.0 de pgRouting apporte plusieurs innovations parmi lesquelles on peut
citer :
- Compatibilité avec PostgreSQL 9.1 ou plus récent ;
- Compatibilité avec PostGIS 2.0 ou plus récent ;
- Graph Analytics – ce sont des outils qui permettent de déterminer et de résoudre certains
problèmes liés aux connexions dans un graphe ;
- Ajout du préfixe pgr_ aux fonctions et types ;
- Intégration de plusieurs nouvelles fonctions utiles ;
- Prise en compte de 02 nouveaux algorithmes de calcul du plus court chemin toutes paires
dans un graphe (pgr_apspJohnson et pgr_apspWarshall) ;
- L’algorithme pgr_trsp du plus court chemin à virage restreint (pgr_trsp) qui remplace
Shooting Star ;
- Amélioration du processus build pour Windows ;
- Conception en librairie modulaire.
I.4- Outils nécessaires
Afin d’implémenter correctement les fonctionnalités de routage en se basant sur
pgRouting, les outils suivants doivent être téléchargés et/ou installés.
- Le système de gestion de base de données postgreSQL version 9.2 avec l’extexsion
postgis version 2.0. Cet outil est téléchargeable sur le site http://www.postgresql.org/;
- Bibliothèque pgRouting dans sa version 2.0 disponible à l’adresse suivante
http://www.pgrouting.org.
- Un réseau routier open-source : OpenStreetMap (OSM)
"OpenStreetMap a pour objectif de créer et fournir des informations
géographiques libres telles que des plans de rue à toute personne le désirant. Le projet
fut démarré car la plupart des cartes qui semblent libres ont en fait des restrictions
d’utilisation légales ou techniques, empêchant de les utiliser de manière créative,
productive ou tout simplement selon vos souhaits."
Source http://wiki.openstreetmap.org/wiki/FR:Portal:Press
Une fois téléchargées, les données OSM peuvent être utilisées librement sans restriction
technique, ce qui fait d’elle une parfaite source de données pour pgRouting.