Brevet FR2684214A1 — publié le 19930528

i CARTE A INDEXATION POUR SYSTEME D'INFORMATION GEOGRAPHIQUE ET SYSTEME EN COMPORTANT APPLICATION La présente invention concerne de façon générale les systèmes d'information géographique et plus particulièrement les cartes du type portant une représentation graphique dessinée des informations cartographiques et des index codés à lecture optique se rapportant à des zones déterminées de la carte, lesdites cartes étant utilisables dans un système ayant de plus un support informatique de données adressable en lecture à l'aide des index. A l'heure actuelle, on utilise en cartographie deux approches qui s'ignorent mutuellement dans une large mesure. L'approche la plus ancienne, constituée par l'uti- lisation de cartes portant une représentation graphique, reste très largement utilisée, aussi bien pour les appli- cations professionnelles que pour les applications de masse. Les cartes donnent une information globale directement accessible et avec laquelle tous les utilisateurs potentiels sont familiers Elles restent maniables jusqu'à des formats importants, de l'ordre du m 2 Lorsqu'elles sont établies par des techniques d'impression modernes, maintenant bien maî- trisées, elles permettent d'atteindre une finesse de trait très élevée: beaucoup de cartes disponibles à bas prix sont réalisées en polychromie par superposition de trames constituées chacune par une matrice de points au pas de pm, avec une précision de positionnement des points d'environ 10 pm. En contrepartie de ces avantages, la carte tradi- tionnelle à représentation graphique présente des limita- tions En particulier, la quantité d'informations utiles que l'on peut inscrire sur une carte sans dégrader sa lisibilité est limitée Cela conduit souvent à reporter la majeure partie des informations dans une annexe, c'est-à-dire à constituer un atlas Le texte et l'information graphique sont raccordés généralement l'un à l'autre par un simple carroyage dont chaque carré est identifié par un couple lettre- chiffre Ce carroyage ne donne qu'une indication grossière et oblige de plus à se reporter à des indications données en marge de la carte. L'approche informatique de la représentation géographique a jusqu'ici essentiellement consisté à définir une image point par point, sous forme d'un tableau, dans une mémoire Même si on utilise des algorithmes de représen- tation sous forme simplifiée, l'information nécessaire exige de très gros espaces en mémoire, pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de millions d'octets pour une seule carte De plus, les dispositifs d'affichage visuel existants sont très loin de donner la même résolution que les cartes graphiques traditionnelles Un moniteur professionnel à haute résolution affiche une image sous forme de pixels assimilables chacun à un carré d'environ 300 pm de côté. On a tenté d'associer, dans un système d'information graphique, une carte et une base de données interrogeable à partir de la carte Pour cela, on imprime un code à barres sur la carte, à proximité des zones concernées par les informations mémorisées dans la base de données Mais les codes à barres tiennent une place importante sur la carte, dégradent la lisibilité et le contenu informationnel de la carte et n'indiquent pas de façon précise quelle zone de la carte est concernée. La présente invention vise à fournir une carte du type ci-dessus défini utilisable dans un système d'infor- mation géographique pour combiner les qualités graphiques de la carte traditionnelle avec les avantages dûs à l'adres- sage électronique d'une base de données, et cela sans dégrader la lisibilité de la carte. Pour cela, lesdits index sont portés sur la carte à proximité des emplacements respectifs concernés, sous forme d'un code constitué sur une trame de localisation en encre traditionnelle ou sécuritaire, s'ajoutant aux trames de représentation graphique et de même nature géométrique que ces trames. Chaque index de localisation sert de clé d'accès à des informations qui ne sont pas portées sur la carte, peuvent différer selon la destination de la carte et sont susceptibles d'être aisément mises à jour Tout le texte d'un atlas, toutes les relations logiques et topologiques, toutes les formules de calculs peuvent être conservés sur un support informatique de données appartenant à un calculateur d'architecture classique, éventuellement au format de poche. En effet le volume de mémoire est très réduit puisque le calculateur est dispensé de toutes les fonctions graphiques et des stockages les plus volumineux. L'adressage de lecture dans le support informatique peut s'effectuer de façon simple à l'aide de moyens de lecture optique qu'il suffit de poser sur la carte à l'emplacement ou au point central de la zone sur laquelle des renseignements sont recherchés Ces moyens de lecture peuvent se limiter à un crayon optique ayant un champ d'analyse représentant 2 à 5 fois, dans chaque direction, l'encombrement d'un index Bien que divers modes de codage soient possibles, il semble particulièrement intéressant d'utiliser un index constitué par un bloc rectangulaire de points imprimés suivant plusieurs lignes de même longueur. Ces lignes sont avantageusement séparées par des lignes vides et il est également avantageux de ne coder qu'un pixel sur deux de la trame dans une ligne, le pixel intermédiaire restant vide On facilite ainsi le repérage et le décodage du bloc le mieux centré dans le champ d'analyse du crayon, au cas o plusieurs blocs y apparaissent. On connait déjà de nombreuses encres sécuritaires qui ont une réponse, c'est-à-dire une brillance, très faible lorsqu'elles sont éclairées en lumière visible et qui ont en revanche une réponse (réflectivité ou fluorescence) forte dans une raie du spectre déterminée lorsqu'elles sont éclairées par une lumière située hors du spectre visible, généralement dans l'ultraviolet Le crayon de lecture comporte alors des moyens d'illumination locale de la carte par une lumière d'excitation de l'encre sécuritaire et un filtre destiné à isoler la longueur d'onde de réponse de l'encre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titres d'exemples non limitatifs, et se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels La figure 1 est une représentation, à très grande échelle pour faire apparaître le tramage, d'un fragment de carte géographique traditionnelle le long d'une côte (les couleurs cyan et jaune étant respectivement représentées par des points quadrillés et des points vides). La figure 2 montre schématiquement une représen- tation possible du code 16384 à l'aide d'un bloc de 10 x 10 pixels. La figure 3 montre la représentation de quelques chiffres dans le code "deux parmi cinq" utilisé pour la représentation de la figure 2. La figure 4 montre une région dans laquelle la trame de localisation présente une succession d'index en damier. Les cartes géographiques traditionnelles sont constituées de matrices de points répartis suivant une trame carrée Dans le cas fréquent des cartes en tétrachromie, on utilise trois trames de couleur, cyan (pour les zones d'eau), verte (pour la végétation), jaune (pour les zones désertiques) dont la superposition permet des teintes supplémentaires, et une trame noire, notamment pour les inscriptions. Dans le processus classique d'imprimerie, chaque trame est matérialisée sous forme d'un masque sur un film photographique de transparence variable suivant les points, ou typon La figure 1 montre, à titre d'exemple, un fragment de carte, très agrandi pour faire apparaître les points de la trame De part et d'autre du rivage dans une zone déser- tique, les points sont cyan et jaune. Il existe de nombreuses autres méthodes de f abri- cation de cartes, dont certaines mieux adaptées à des applications particulières On peut notamment imprimer les cartes à l'aide d'une imprimante à jet d'encre ou électro- statique, surtout lorsque des indications sont fréquemment modifiées en vue de les adapter à une mission particulière. L'invention est également applicable au cas d'une représen- tation graphique originellement continue, mais ultérieure- ment tramée (photo aérienne par exemple) Dans le cas des photographies numériques issues par exemple des scanneurs aéroportés ou des satellites d'observation et reproduites grâce à des photo- restitueurs, l'invention s'applique particulièrement bien grâce à une incrustation de la trame de localisation directement dans les fichiers numériques, avant restitution. Pour mettre en oeuvre l'invention, on superpose, aux points de représentation graphique, des codes disjoints constitués sur une trame qui est superposée aux indications graphiques Les processus d'imprimerie classiques permettent sans difficulté d'imprimer des points de 50 à 100 pm de diamètre localisés à mieux que 10 pm près à l'intérieur d'un motif On peut notamment utiliser un motif carré d'environ 1 millimètre x 1 millimètre constitué de points d'environ pim de diamètre Pour faciliter le repérage et le décodage, il est avantageux d'adopter un motif constitué de lignes de points de codage séparés par des lignes vides, chaque emplacement destiné à un point de codage étant séparé des emplacements adjacents par un espace vide. Dans le cas envisagé plus haut d'un motif de 1 millimètre x 1 millimètre, cela conduit à disposer de cinq lignes ayant chacune cinq emplacements de codage et cinq espaces On peut notamment utiliser un code d'identification des chiffres de O à 9 du type " 2 parmi 5 ", indiqué en figure 3 Ce code a l'intérêt de rendre facile la localisation d'un index, du fait que chaque ligne comporte le même nombre de points ayant une même valeur radiométrique La figure 2 montre un tel index o les deux emplacements par ligne idendifiant le chiffre ont la même brillance que les points de trame n'appartenant pas à un index Dans l 'exemple de la figure 2, l'index 16 384 est représenté sur un motif à cinq lignes "actives" et cinq emplacements par ligne Cinq lignes par motif suffisent pour coder 100 000 positions. Dans le cas de l'utilisation d'une encre sécuritai- re, non visible par l'utilisateur, on ne dégrade pas l'aspect de la carte; les index sont faciles à isoler à l'aide d'un lecteur; on peut directement superposer chaque index au point qu'il concerne. Dans les zones de la carte o les index différents sont très nombreux, chaque index peut être imprimé une seule fois exactement au point concerné Dans les autres zones, la trame de localisation peut être constituées entièrement en index, comme le montre la figure 4 o l'index 10 est repro- duit sur toute une zone, chaque fois sur un pixel. Pour faciliter encore le repérage et le décodage du motif le mieux centré dans le champ d'analyse des moyens de lecture optique, il est possible de ne tramer qu'un pixel sur deux et de disposer les pixels tramés en un damier rectangulaire et régulier comme le montre la figure 4 Les pixels peuvent au surplus être indexés en adoptant, comme schéma d'indexation des pixels, une courbe ayant la proprié- té de remplir tout le carré et donc d'autoriser la défini- tion d'un point avec un seul paramètre Parmi ces courbes, on peut notamment citer la courbe de Hilbert dont une description pourra être trouvée dans l'article "Fractals et dynamique des itérations", Claude BREZINSKI, AF- CET/INTERFACES No 88, février 1990, page 3). Les moyens informatiques associés à la carte comportent une mémoire de masse contenant une base de données et adressable à l'aide de l'index, une unité de traitement permettant d'interroger la base de données à l'aide d'un organe d'entrée tel qu'un clavier, et un organe d'affichage alpha-numérique L'adressage pour disposer des informations correspondant à un index donné s'effectue à l'aide de moyens électro- optiques tels qu'un crayon de lecture à matrice de capteurs à couplage de charges ayant un champ dont le diamètre correspond généralement à peu près à trois fois la dimension du motif Lorsque les motifs ont la constitution particulière décrite plus haute, le crayon peut avoir un champ de 3 millimètres de diamètre et comporter une optique de grossissement 25 et une caméra CCD bas de gamme L'unité de traitement est programmée de façon à effectuer un traitement morphologique simple de localisa- tion, puis de décodage de l'index L'unité de traitement peut être complétée par un interface de liaison avec un récepteur de système global de positionnement, disponible dans le commerce à l'heure actuelle et permettant de déterminer la position du récepteur à une dizaine de mètres près, par référence à la position de vingt quatre satellites en orbite. L'unité de traitement peut être prévue pour permet- tre l'adressage des données en mémoire par mots clé ou par des questions types, de façon à permettre de lire la réponse à des questions, même complexes, telles que: nombre d'hôtels dans la ville désignée par l'index sur lequel le crayon est pointé, villes de plus de cinq mille habitants à moins de cent kilomètres par la route dans le département dont le crayon pointe la préfecture, cap à suivre depuis l'emplacement pointé sur la carte jusqu'à un autre emplacement, également pointé sur la carte o les données sont fournies à l'aide du clavier. L'utilisation d'une encre sécuritaire, n'ayant pas de réponse dans le visible, permet d'imprimer les index sur la carte sans dégrader la lisibilité ni détériorer la localisation Ces avantages ont peu d'intérêt dans le cas des zones homogènes de la carte, comme les espaces mariti- mes Dans ces espaces, identifiés par une trame cyan, les index peuvent être imprimés, de façon répétitive ou non, à l'aide de motifs prévus sur la trame cyan, à la place de ceux inscrits en encre sécuritaire ou en addition à eux, par exemple pour fournir des indications proprement maritimes, telles que la bathymétrie De façon plus générale, sur une carte ayant un fond d'image photographique, il suffit que la trame soit en simple incrustation photographique dans une teinte qui, si elle est visible, gêne le moins possible l'observation de l'image. Les cartes nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention peuvent être fabriquées par des procédés très variés, entre lequels on choisira suivant l'application. On peut répartir ces applications en trois grandes catégories. Pour les applications professionnelles, telles que la préparation de mission, qui exigent en général une carte munie de renseignements propres à chaque mission par- ticulière, la carte peut être constituée immédiatement avant la mission, à l'aide par exemple d'une imprimante à jet d'encre, à partir d'un extrait de base de données nécessaire à la mission, cette base étant stockée sur une mémoire à semi-conducteur. La carte peut soit être réalisée par inscription des index à l'aide d'une imprimante à jet d'encre sécuritaire, sur une carte existante, soit être constituée sous forme simplifiée par extrait des données de la carte existante (constituée à partir de base de données telles que celles de 1 'Institut Géographique National, du Service Hydrographique de la Marine, de l'Office National des Forêts, etc), éditée avec la trame de localisation sur une imprimante à jet d'encre en plusieurs passages. Pour les applications semi-professionnelles, par exemple pour les navigateurs, les données n'ont plus besoin d'être préparées pour une mission particulière mais dis- tribuées par zones géographiques Dans ce cas la carte a simplement besoin d'être munie d'index Les moyens infor- matiques associés constitueront notamment l'équivalent des instructions nautiques, des ouvrages donnant les marées, etc L'association avec un récepteur de système global de positionnement ou GPS présente un intérêt particulier pour cette application. Enfin, les applications de masse sont toutes celles liées au tourisme et au transport: elles permettent, aux éditeurs de cartes, de guides et de plans, de substituer les moyens informatiques aux livres et elles permettent au surplus de diminuer la diversité des cartes et de développer la variété des informations sous forme thématique, par exemple en prévoyant des bases de données consacrées à la circulation routière, aux monuments historiques, aux points de vente, à l'hôtellerie. Dans ce cas, les cartes peuvent être fabriquées de façon entièrement traditionnelle, si ce n'est que l'édition exige un cinquième typon, destiné à l'impression des index en encre sécuritaire. REVENDICATIONS 1 Carte portant une représentation graphique d'informations cartographiques et des index codés à lecture optique se rapportant à des zones déterminées de la carte, pour un système ayant un support informatique de données adressable en lecture à l'aide des index, caractérisée en ce que lesdits index sont portés sur la carte à proximité des emplacements qu'ils concernent sous forme d'un code constitué sur une trame de localisation en encre tradition- nelle ou sécuritaire, trame s'ajoutant aux trames de représentation graphique et étant de même nature géométrique que ces trames. 2 Carte selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque index est constitué par un bloc rectangulaire de points imprimés suivant plusieurs lignes de même lon- gueur. 3 Carte selon la revendication 2, caractérisée en ce que les lignes de points imprimés sont séparées par des lignes vides et en ce qu'un pixel sur deux seulement de la trame dans une ligne est utilisé pour constituer un point de l'index. 4 Carte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite encre sécuritaire est d'un type ayant une réponse faible en lumière visible et une réponse forte dans une raie du spectre déterminée lorsqu'elle est éclairée par une lumière déterminée située hors du spectre visible. Carte selon la revendication 2, 3 ou 4, caracté- risée en ce que chaque index représente un chiffre de O à 9 en code " 2 parmi 5 ". 6 Carte selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un fond d'image photographique contenant la trame de localisation en simple incrustation photographique, dans une teinte visible gênant le moins possible l'observation de l'image. il 7 Carte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les index sont répétés sur la carte de façon que certaines parties au moins de la carte soient intégralement constituées par des index. 8 Système d'informations géographiques comprenant une carte selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des moyens de lecture optique ayant un crayon optique dont le champ d'analyse représente deux à cinq fois, dans chaque direc- tion, l'encombrement d'un index, muni de moyens d'éclaire- ment de longueur d'onde telle qu'elle provoque une réponse de l'encre sécuritaire. 9 Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le crayon comporte des moyens d'illuminatiion locale de la carte par une lumière d'excitation de l'encre sécuri- taire et un filtre destiné à isoler la longueur d'onde de réponse de l'encre. Système selon la revendication 8 ou 9, caracté- risé en ce que le crayon comporte une optique ayant un grossissement de l'ordre de 25 et une caméra à capteurs à couplage de charges, le motif ayant une dimension de l'ordre du millimètre.