6 - Sigale

Fiche Technique Référent n°6
Version :
Date : 19/06/06
Réalisation : juin 2006
Les formats de fichiers
des données géographiques
Résumé
L’objectif de cette fiche est de présenter les formats des principaux outils SIG
disponibles sur le marché.
Mots-clefs
Logiciel, format, échange, import, export, …
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Auteur(s)
Mission Analyse Spatiale
SIGALE
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Fiche Technique Référent n°6
Date : 19/06/06
S O M M AI R E
SOMMAIRE
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I. LOGICIELS DE LA GAMME ESRI
2.1 ARCVIEW
2.1.1 PRÉSENTATION
2.1.2 LE FICHIER DE FORME (SHAPE)
2.1.3 LA GÉODATABASE
3.1 ARC/INFO
3.1.1 PRÉSENTATION
3.1.2 LA COUVERTURE
3.1.3 LE FORMAT D’ÉCHANGE
II. LOGICIEL MAPINFO
2.1 PRÉSENTATION DE LA SOCIÉTÉ
2.2 DESCRIPTION
2.3 FORMAT D’ÉCHANGE
III. LOGICIEL GÉOCONCEPT
3.1 PRÉSENTATION DE LA SOCIÉTÉ
3.2 DESCRIPTION
IV. PRINCIPAUX FORMATS DE DONNÉES GÉOGRAPHIQUES UTILISÉS
4.1 PRÉSENTATION
4.2 LES FORMATS D’ÉCHANGE POUR LE MODE VECTORIEL
4.3 LES FORMATS D’ÉCHANGE POUR LE MODE MATRICIEL (OU RASTER)
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I.
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Logiciels de la gamme ESRI
1.1 Présentation de la société
ESRI est l’abréviation de Environmental Systems Research Institute, Inc., une firme basée à
Redlands, Californie qui produit des logiciels SIG depuis plus de 30 ans. Ils sont les chefs de file dans
le domaine des systèmes d’information géographique avec plusieurs bureaux aux Etats-Unis mais
également un peu partout dans le monde (environ 75 pays).
Fondée en 1969 par Jack Dangermond, ESRI était spécialisé dans un premier temps dans le
conseil dans le domaine de l’occupation du sol. Dans ce cadre, les premiers projets d’ESRI se
concentrèrent sur les principes d’organisation et d’analyse de l’information géographique. Dans les
années 80, ESRI développa et mit en application un ensemble d’outils informatiques qui constituèrent
les premiers éléments de ce qu’on appelle aujourd’hui un SIG (Système d’Information Géographique).
En 1981, ESRI lança son premier logiciel SIG commercial appelé Arc/Info, qui combinait l’affichage
d’entités géographiques points, lignes ou polygones avec des outils de gestion de base de données
pour assigner des attributs à ces entités. Ce modèle de données géographiques appelé « modèle
géorelationnel » a été utilisé jusqu’à la version 7 d’Arc/Info.
En 2000, ESRI a lancé la version 8 d’ArcInfo, qui introduit de nouvelles applications bureautiques
pour Windows NT, ainsi qu’un nouveau modèle de données, la « géodatabase » (tout en maintenant
l’ancien modèle géorelationnel).
Les principaux produits ESRI sont :
- ArcGIS : Le plus populaire de leur produits. Disponible en différents niveaux (ArcView,
ArcEditor et ArcInfo) avec différents modules complémentaires (environ 15 extensions).
ArcGIS est l’évolution des célèbres produits Arc/Info et ArcView, de la même compagnie.
- ArcIMS : Serveur cartographique Internet.
- ArcSDE : Serveur de données spatiales.
- ArcGIS Serveur : Plate-forme permettant de développer des services Web.
“ESRI a été à l’origine du développement de la technologie des SIG ou Systèmes d’Information
Géographique dès la fin des années 60. Unanimement reconnu comme le leader mondial des éditeurs
de SIG, ESRI propose une gamme complète de logiciels et de services à ses utilisateurs. Conscient
que le SIG doit pouvoir communiquer avec les autres applications existantes, ESRI développe ses
logiciels dans un esprit de compatibilité, d’interopérabilité et de respect des standards.”, Source : ESRI
France 2005
Site Internet : www.esrifrance.fr , www.esri.com
2.1 ArcView
2.1.1 Présentation
ArcView est le logiciel SIG d’entrée de gamme d’ESRI. ESRI France a été créé en 1988.
ArcView, dans sa version de base, est utilisé par deux millions de personnes dans le monde (500
000 licences), selon l’éditeur.
ArcView est un outil pour gérer, visualiser, interroger et analyser toutes les données disposant
d’une composante spatiale. Les capacités d’interrogation sont limitées. Arcview fait partie de la
gamme ArcGIS Desktop spécialisée dans les SIG de type bureautique, comprenant ArcReader,
ArcView, ArcEditor et ArcInfo.
Dans ArcView, vous travaillez avec des vues, des tables, des mises en page, des diagrammes et
des scripts enregistrés dans un fichier appelé projet. ArcView structure les informations de type
vecteur en thème.
2.1.2 Le fichier de forme (shape)
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Le format utilisé pour le fichier de forme ou shape est un standard de fait. Il est public.
C’est le format de stockage de données vectorielles utilisé à l’origine par Arcview 3.x. Il s’agit d’un
format simple, non topologique, servant au stockage des informations de position géométrique et
d’attribut des entités géographiques. Les entités géographiques d’un fichier de formes peuvent être
représentées par des points, des lignes et des polygones Les informations relatives à un ensemble
d’entités sont stockées dans une table. Chaque enregistrement correspond à une entité distincte. Ce
type de table comporte toujours un champ nommé « Shape » dont la valeur est un élément ayant la
forme de l’entité correspondante. Cette table contient par ailleurs les attributs décrivant les entités.
La géométrie et les attributs des entités sont référencés dans plusieurs fichiers (jusqu’à cinq) avec
des extensions spécifiques et devant être conservés dans le même répertoire :
*.shp : fichier contenant la géométrie de l’entité géographique.
*.shx : fichier contenant l’index de la géométrie de l’entité géographique.
*.dbf : fichier de base de données (dBase) contenant les informations d’attribut des entités
géographiques.
*.sbn et *.sbx : fichiers contenant l’index spatial des entités géographiques (n’existent qu’après
avoir effectué une requête ou jointure spatiale).
2.1.3 La Géodatabase
Les géodatabases sont des bases de données relationnelles qui contiennent des informations
géographiques. Le modèle de géodatabase prend en charge un modèle de données vectorielles
orienté objet. Avec ce modèle, les entités sont représentées comme des objets avec des propriétés,
un comportement et des relations. Une entité du monde réel est représentée par un objet
correspondant à un enregistrement dans une table relationnelle.
Il existe deux principales catégories de géodatabases :
- Les géodatabases personnelles : elles prennent en charge plusieurs lecteurs et un seul
éditeur. Elles sont stockées dans une base de données Microsoft Access. Il est possible
de créer et utiliser des géodatabases personnelles avec ArcGIS sans avoir besoin d’un
autre logiciel.
- Les géodatabases multi-utilisateurs : elles peuvent être lues et modifiées par plusieurs
utilisateurs ; elles nécessitent un SGBD comme Oracle, SQL Server, Informix ou IBM
DB2. Les géodatabases multi-utilisateurs peuvent être utilisées avec n’importe quel
produit ArcGIS (ArcView, ArcInfo, ou ArcEditor), mais elles nécessitent ArcSDE pour la
modification et la gestion des structures.
Dans une géodatabase personnelle, les données sont stockées dans une base de données
Microsoft Access (fichier *.mdb).
3.1 Arc/Info
3.1.1 Présentation
Une des bases du fonctionnement d’Arc/Info repose sur la séparation entre les données spatiales
et les données descriptives :
- les données spatiales sont codées dans une base de données interne, propre à Arc/info, à
laquelle l’utilisateur n’a pas accès. Le codage s’articule autour de l’entité ARC.
- les données descriptives sont rassemblées dans un SGBDR traditionnel, qui s’appelle
INFO (ou TABLES, version limitée, mais identique à INFO du point de vue de l’utilisation).
Mais cette dualité, qui explique le nom du logiciel, n’est en rien gênante, car Arc/Info crée des
tables attributaires qui mettent en correspondance les deux types de données.
3.1.2 La couverture
Elle est composée d’une multitudes de fichiers dont voici la description succincte :
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AAT.ADF (Arc Attribute Table) : table de description des arcs (sommet initial #, sommet
final #, domaine gauche #, domaine droit #, longueur, n° #, n° utilisateur).
ARC.ADF (Arc coordinates and topology) : coordonnées des arcs (n° #, X, Y).
ARF.ADF (Arc cross-reference file) : primitive de aat.adf (entre autre, correspondance
entre n° # et n° utilisateur lors de manipulation).
BND.ADF (Coverage minimum and maximum coordinates) : boundaries (Xmin, Ymin,
Xmax, Ymax).
CNT.ADF (Polygon centroïd table) : liste des centroïdes et des points labels, points
associés à chaque polygone.
LAB.ADF (Label point coordinates and topology) : description des points labels (n° #, n°
utilisateur, X, Y).
LOG.ADF (Coverage and workspace history file) : historique du travail effectué sur une
couverture et permettant d’optimiser la mise à jour.
MSK.ADF (Edit area masks) : définit les zones où l’on a fait des changements.
PAL.ADF (Polygon topology) : liste des arcs définissant un polygone (n° du polygone,
nombre d’arcs, liste des n° # des arcs).
PAT.ADF (polygon / Point Attribute Table) : table de description des polygones ou des
points.
PFF.ADF (Polygon Filter File) : utilisé avec msk.adf, contient l’ancien pal.adf.
PRF.ADF (Polygon / Point cross-reference file) : primitive de pat.adf (correspondance
entre attributs et polygones ou point actuel et manipulation (surface, périmètre, n°
polygone ou point, n° utilisateur).
TIC.ADF (Tic coordinates and ID’s) : points de calage (n° utilisateur, X, Y).
TOL.ADF (Coverage processing tolerances) : contient les tolérances (fuzzy, dangle, et V
si à vérifier ou NV sinon).
TXT.ADF (Coverage annotation features) : toponyme, localisation et style d’écriture (taille,
couleur, police, …).
Chaque espace de travail est un répertoire (directory) contenant un ensemble de couvertures avec
des sous-répertoires INFO.
Ces sous-répertoires (subdirectory) INFO contiennent tous les fichiers de données nécessaires
aux couvertures. Par le truchement de TABLES ou INFO, ces fichiers de données apparaissent à
l’utilisateur comme un ensemble de bases de données INFO.
Une base données existera si, dans Arc/Info, il existe un sous-répertoire INFO contenant les deux
fichiers suivants :
- ARC.DIR : liste de tous les fichiers d’une couverture.
- ARC.NSP : fichiers de sortie.
Le format d’un fichier interne INFO est composé des fichiers XXXNNN.EXT où XXX correspond
aux 3 lettres du nom utile (ARC), NNN au numéro de l’entité (ex : ARC021) et EXT aux 3 lettres
désignant le type de fichier (.DAT ou .NIT).
3.1.3 Le format d’échange
Le format d’échange d’Arc/Info Workstation est le format « e00 » (« Interchange File » ou
« Fichiers d’échange »). Il permet de transférer des couvertures, tables INFO, GRID et autres fichiers
d’une machine à l’autre. Il s’agit d’un format ASCII, compressé ou non. Il est reconnu par la plupart
des autres logiciels SIG.
II.
Logiciel Mapinfo
2.1 Présentation de la société
La société a été créée en 1986 par Lazlo Bardos, Andrew Dressel, John Haller, Mike Marvin et
Sean O’Sullivan.
MapInfo Professional est distribué dans plus de 50 pays. Il est traduit en 20 langues et représente
un parc installé de plus de 300.000 licences dans le monde dont environ 18.000 licences en France.
La technologie MapInfo, choisie par Microsoft, fait l’objet de partenariats étroits avec les grands
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éditeurs tels que Business Objects, Oracle, … qui ont besoin d’associer la cartographie à leurs
solutions. En France, MapInfo Professional est notamment utilisé par le Ministère de l’Equipement. Il
est distribué aujourd’hui par la société Axiom.
Site Internet : http://www.mapinfo.com/
2.2 Description
Mapinfo structure les informations en tables qui contiennent de 2 à 5 fichiers :
- *.tab : il s’agit d’un fichier texte de taille réduite qui décrit la structure de la table. Ouvert
par un éditeur de texte, ce fichier renseigne sur la version de MapInfo la plus ancienne qui
soit capable d’ouvrir la table. Cette information se situe sur la ligne débutant par la version
.
- *.dat : il s’agit d’un fichier qui contient les données attributaires de la table.
- *.map : il s’agit d’un fichier binaire qui contient les données géographiques.
- *.id : il s’agit d’un fichier qui lie les données alphanumériques et géographiques des
différents objets.
- *.ind : fichier d’index.
2.3 Format d’échange
Le format d’échange de Mapinfo est le format composé des fichiers *.MIF et *.MID. Le format
comprend trois types d’information : géométrie, attributs et visualisation.
III.
Logiciel Géoconcept
3.1 Présentation de la société
La société GéoConcept S.A. a été fondée en juin 1990 sous le nom d’ALSOFT par Mr Eric Lanzi,
sa mission étant d’ «intégrer la dimension géographique aux systèmes d’information des entreprises».
Ses activités sont l’édition de Systèmes d’Information Géographiques pour Windows, l’édition et la
distribution de bases de données cartographiques et statistiques et le conseil et la formation pour la
mise en œuvre de Systèmes d’Information Géographique décisionnels.
Site Internet : http://www.geoconcept.com/fr/
3.2 Description
Le logiciel SIG a été développé dès l’origine pour exploiter des bases de données de «structure
objet», particulièrement adapté à la structuration des données géographiques.
Les données sont organisées en types, et en sous-types, et stockées dans des fichiers d’extension
*.gcm et *.gcr (format propriétaire).
Il n’existe pas de format d’échange.
IV.
Principaux formats de données géographiques utilisés
4.1 Présentation
Les géodonnées d’une base de coordonnées d’objets spatiaux peuvent être décrites simplement
comme des données géographiques auxquelles ont peut associer des attributs. Les géodonnées nous
donnent la localisation des objets spatiaux selon un système de coordonnées et une projection
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cartographique. Les objets géospatiaux peuvent être décrits par une grille de cellules (raster), ou par
des points, lignes et polygones (vecteur).
Le format du fichier décrit d’une certaine façon comment les géodonnées ont été enregistrées.
C’est très important de considérer le format du fichier des géodonnées parce que les logiciels SIG
supportent rarement tous les formats de fichiers SIG. Si vous voulez utiliser des géodonnées qui
ont été enregistrées dans un format particulier non supporté pas par votre logiciel SIG, vous devez
trouver une procédure de transformation des géodonnées ou simplement utiliser un autre programme
SIG.
Presque tous les logiciels SIG ont leur propre format de fichier des géodonnées. Ces formats
de fichiers ont été créés pour optimiser l’efficacité du logiciel lui-même, et n’ont pas été conçus pour
être utilisés par d’autres logiciels. Néanmoins, la plupart des SIG supportent d’autres formats par des
fonctions d’importation et d’exportation de fichiers. Ces fonctions sont bien documentées
habituellement et elles sont fréquemment standardisées.
Au-dessous, une liste de quelques formats de fichiers de géodonnées produits par différents
logiciels SIG et graphiques.
4.2 Les formats d’échange pour le mode vectoriel
Beaucoup de logiciels SIG sont basés sur la technologie de représentation et de stockage du type
« vecteur ». Ce sont les méthodes les plus complexes parce qu’il y a beaucoup de façons
d’enregistrer les coordonnées des objets spatiaux et leurs attributs, la structure des données et les
paramètres de représentation visuel.
Format du
fichier
Arc/Info
Coverages
Nom du
logiciel
ESRI
ARC/INFO
DGN
MicroStation
Design Files
DGN est un format propriétaire du logiciel MicroStation, un logiciel
CAD-cartographie. Ce format est bien documenté et est
standardisé. Les plus importants logiciels SIG ont des fonctions
d’importation, d’exportation et de visualisation de fichiers DGN.
DLG
Digital Line
Graphs
DLG est utilisé par l’USGS américaine pour manier des
géodonnées du type vecteur prises des cartes en papier. Il contient
des coordonnées très précises et des informations sophistiquées
au sujet de la classification de l’objet, mais pas d’autres attributs.
DLG ne contient pas d’information pour la visualisation des objets.
Ce format est utilisé principalement par l’USGS et par d’autres
agences américaines pour la publication de cartes numérisées.
DWG
Autodesk
Drawing Files
DWG est un format de fichiers utilisés par AutoCAD. AutoCAD peut
convertir des fichiers DWG en dossiers DXF sans perdre aucune
information graphique. Il y a beaucoup d’options pour enregistrer
des géodonnées dans des fichiers DWG. Une méthode standard
utilise l’Extended Entity Data (EED) pour lier des attributs, mais
d’autres méthodes sont possibles. À cause du manque de
standards pour lier des attributs, les problèmes peuvent se produire
en convertissant ce format entre systèmes.
DXF
Autodesk
Drawing
eXchange
Format
DXF est un format de fichier utilisé pour la transfert de données du
type vecteur. Il contient de l’information pour la visualisation des
données graphiques et est supporté par presque tout les logiciels
graphiques. Il y a beaucoup de méthodes pour enregistrer les
données des attributs des objets graphiques par le format DXF et
aussi pour lier des objets DXF à des attributs externes (voir le
format DWG au-dessus). Presque tous les logiciels SIG, CAD et
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Description
Une «couverture» Arc/Info est un ensemble de fichiers binaires
utilisés par Arc/Info. Ce format de fichier est propriétaire et ne peut
pas être aisément utilisable par d’autres logiciels.
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graphiques peuvent importer avec succès ce format à cause des
standards.
E00
ARC/INFO
interchange
file
E00 est un format de fichier utilisé pour le transfert de géodonnées ;
il est disponible en ASCII et en binaire. Il est utilisé principalement
pour l’échange de fichiers entre différentes versions de produits
ESRI, mais peut aussi être lu par beaucoup d’autres logiciels SIG.
C’est un format très commun pour les géodonnées SIG disponibles
sur l’Internet.
ESRI Personal
Geodatabase
ESRI ArcGIS
geodatabase
Les géodatabases utilisent la structure de fichier des bases de
données Microsoft Jet Engine pour enregistrer les géodonnées du
SIG ArcGIS. Les géodatabases sont comme des fichiers basés sur
des workspaces et une capacité de stockage allant jusqu’à 2 GB.
Les géodatabases sont idéaux pour travailler avec des petits
fichiers dans des projets ArcGIS.
GML
Geography
Markup
Language
XML-Standard pour l’échange et l’enregistrement de géodonnées
du type vecteur. Il est proposé et utilisé par l’Open GIS Consortium.
MIF/MID
MapInfo
Interchange
Format
MIF/MID est le format standard de MapInfo, mais la plupart des
autres logiciels SIG peuvent le lire aussi. Le format comprend trois
types d’information : géométrie, attributs et visualisation.
SDTS
Spatial Data
Transfer
System
SDTS est un format de fichier utilisé pour le transfert de
géodonnées ; développé aux Etats-Unis, il est conçu pour manier
tous les types de données géographiques. SDTS peut être
enregistré comme ASCII ou binaire. En principe, tout les objets
géographiques peuvent être enregistrés en format SDTS, y compris
les coordonnées, les attributs complexes et l’information pour la
visualisation. Ces avantages exigent une plus grande complexité du
format. Pour le simplifier, beaucoup de standards ont été
développés comme des “co-projets” au SDTS. Le premier de ces
standards est le « Profil de Vecteur Topologique » (TVPTopological Vector Profile), pour enregistrer quelques types de
géodonnées vecteur.
SHP
ESRI
shapefile
Le shape est le format adopté par le logiciel SIG ArcView, pour les
géodonnées vecteur. Associé au fichier shape (*.shp), il y a un
fichier pour les attributs en format dbase (*.dbf) et un fichier pour
l’index des objets spatiaux (*.shx). Presque tous les logiciels SIG
peuvent lire ou importer ce format.
SVG
Scalable
Vector
Graphics
XML-Standard pour la présentation de données graphiques du type
vecteur sur l’Internet. Il est approuvé dans le World Wide Web
Consortium.
VPF
Vector
Product
Format
VPF est un format binaire développé par le Département de
Défense Américain. Il est bien documenté et il est utilisé comme un
format pour le transfert de géodonnées. Il définit la géométrie des
objets spatiaux et donne l’information sur leurs attributs, mais il ne
donne aucune information pour la visualisation. Les fichiers VPF
sont aussi nommés VMAP. La Carte Numérisée du Monde (DCWDigital Chart of the World) est publiée dans ce format.
VXP
Idrisi32 ASCII Format d’exportation des fichiers IDRISI 32 (ASCII).
vector export
format
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4.3 Les formats d’échange pour le mode matriciel (ou raster)
Les fichiers du type grille de cellules sont utilisés généralement pour enregistrer des images, comme
par exemple, une carte numérisée comme image par un scanner, ou des photographies numériques
ou des images de satellite ; mais ces fichiers sont utilisés aussi pour enregistrer des attributs d’objets
spatiaux qui, de façon continue, varient dans l’espace, comme la topographie et la température.
Images de satellites, ou photos prises d’avions, ils sont très connus par l’appellation de télédétection
(en anglais « remote sensing data »). La résolution de ces images fait référence à la région, sur la
terrain, couverte par un pixel (une cellule). Cela diffère d’autres images où la résolution est donnée
par des points par pouce (dpi).
Format du
fichier
Nom du
logiciel
Description
ADRG
Arc Digitized
Raster
Graphics
BIL
Band
BIL est un format CCT (computer compatible tape) qui enregistre
Interleaved by toutes les bandes d’une image satellitaire. L’en-tête CCT apparaît
Line
une fois dans un fichier.
BIP
Band
Quand on utilise le format d’image BIP, chaque ligne d’une image
Interleaved by est enregistrée en séquence, ligne 1 de toutes les bandes, ligne 2
Pixel
de toutes les bandes, etc. par exemple, la première ligne d’une
image de trois bandes serait enregistrée comme p1b1, p1b2, p1b3,
p2b1, les p2b2, p2b3 où le p1b1 indique le pixel un, bande un, le
p1b2 indique le pixel un, bande deux, etc.
BSQ
Band
Sequential
BSQ est un format CCT qui enregistre chaque bande de données
satellitaires dans un fichier image pour toutes les « scanlines » de
la matrice de l’image. Les en-tête CCT sont enregistrés sur chaque
bande.
DEM
Digital
Elevation
Model
DEM est un format maillé créé par l’USGS américain pour
enregistrer les données d’altitudes. Par contraste avec d’autres
formats maillés où les valeurs cellulaires représentent l’intensité de
la couleur, les valeurs cellulaires dans le format DEM représentent
l’élévation pour cette position de la surface terrestre.
*.dem, *.hdr
DEM ArcInfo
Arc/Info (ESRI) est un format pour les modèles numériques de
terrain (MNT/DEM).
ECW
ECW est un format de compression par ondelettes.
GTOPO30
ER Mapper
Compressed
Images
Global 30 Arc
Second
Elevation
Data Set
GeoTIFF
GeoTIFF
GeoTIFF est une espèce de format TIFF (Tag Image File Format)
pour les images géoréférencées.
GRIB
GRid In
Binary
GRIB est le format proposé par l'Organisation Météorologique
Mondial (WMO) pour les données météorologiques basées en
grilles.
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ADRG est un format créé par les militaires américains pour
enregistrer des cartes numérisées par scanner.
GTOPO30 est un Modèle Numérique de Terrain (MNT) avec une
dimension cellulaire horizontale d'environ 1km (30 secondes).
GTOPO30 a été créé à partir de sources raster et vecteur.
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MrSID
LizardTech's
SID Wavelet
format
MrSID est un acronyme pour Multi-resolution Seamless Image
Database; il désigne un format et compresseur d'images puissant.
Les géodonnées en format MrSID peuvent être visualisées dans
une variété de logiciels SIG.
PCX
PC
Paintbrush
Exchange
PCX est un format d'image très utilisé par beaucoup de scanners
et de logiciels graphiques.
SDTS
Spatial Data
Transfer
Standard
SDTS est un format pour le transport de l'information
géographique. Une variante SDTS est faite spécifiquement pour
transférer des images raster.
TIFF
Tagged
Image File
Format
Comme PCX, TIFF est un format d'image très utilisé et produit par
des logiciels et des scanners. Le format TIFF produit de gros
fichiers, mais compresse les données sans perte d'informations.
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