Le raster et le vecteur sont les deux façons dont un SIG représente le monde. Un raster découpe l'espace en une grille régulière et stocke une valeur pour chaque cellule ; un vecteur stocke des objets discrets sous forme de coordonnées associées à des attributs. Presque tous les projets utilisent les deux : la question pratique est donc de savoir quel modèle convient à quel phénomène, et ce qui se passe là où les deux se rencontrent.

Données raster contre données vectorielles : quelle est la différence ?

La différence tient à ce qui porte l'information. Dans un raster, la position est implicite : l'origine de la grille, la taille de cellule et les numéros de ligne et de colonne définissent l'emplacement d'une cellule, et la valeur stockée décrit ce qui s'y trouve. Dans un jeu de données vectoriel, la position est explicite : chaque point, sommet et limite de polygone a ses propres coordonnées, et les attributs se trouvent dans une table liée à la géométrie.

Données raster contre données vectorielles

Que sont les données raster ?

Un raster est une matrice de cellules dotée d'une origine, d'une taille de cellule et d'un système de coordonnées définis. Chaque cellule contient un nombre : la réflectance dans une bande satellitaire, l'altitude en mètres, un code de classe d'occupation du sol, une température. Les fichiers comportent généralement plusieurs bandes, si bien qu'un même jeu de données peut contenir les canaux spectraux d'une image ou les pas de temps d'une série climatique.

Deux propriétés déterminent le comportement d'un raster en pratique. La première est le type de données, qui fixe à la fois la plage de valeurs et la taille du fichier : une bande 8 bits contient des valeurs de 0 à 255, tandis qu'une bande à virgule flottante 32 bits occupe quatre fois plus d'espace et accepte les décimales. La seconde est la valeur NoData, qui marque les cellules situées hors de la zone d'intérêt afin de les exclure des statistiques et de l'analyse.

Que sont les données vectorielles ?

Les données vectorielles décrivent des objets qui ont des limites : un point pour un puits, une ligne pour une canalisation, un polygone pour une parcelle. La géométrie est une liste de coordonnées, si bien qu'un objet peut être positionné aussi précisément que le levé le permet, indépendamment de toute grille.

C'est la table attributaire qui rend les données vectorielles si expressives. Un polygone peut porter des dizaines de champs de types différents, être joint à des tables externes et être interrogé selon n'importe quelle combinaison de ces champs. Des formats comme GeoPackage et PostGIS ajoutent des règles topologiques, des contraintes et des index ; c'est pourquoi les données cadastrales, de réseaux et d'infrastructures sont presque toujours vectorielles.

Résolution, précision et taille

Pour les rasters, la taille de cellule détermine tout. La diviser par deux multiplie par quatre le nombre de cellules : passer un jeu de données régional de 10 m à 5 m transforme un fichier de 1 Go en fichier de 4 Go, et passer de 10 m à 1 m le multiplie par cent. Choisir la taille de cellule la plus grossière qui répond encore à la question est le moyen le plus efficace de garder un projet raster maîtrisable.

La taille des données vectorielles dépend de la complexité géométrique et non de la surface couverte. Une frontière nationale numérisée à partir d'une carte au 1:1 000 000 et la même frontière issue d'un levé cadastral occupent des volumes très différents, bien qu'elles décrivent le même pays. C'est aussi pourquoi la simplification est l'outil standard pour publier des données vectorielles sur le web : supprimer les sommets invisibles à l'échelle d'affichage peut réduire un fichier d'un ordre de grandeur.

Il faut distinguer précision et résolution dans les deux modèles. Un raster de 1 m n'est pas automatiquement précis au mètre, et un polygone tracé avec dix décimales n'est pas précis au millimètre. Dans les deux cas, la limite est fixée par les données sources, non par la manière dont elles sont stockées.

Les points forts de chaque modèle en analyse

Les rasters sont conçus pour les surfaces continues et les opérations appliquées cellule par cellule. L'algèbre de cartes combine les couches de façon arithmétique, la pente et l'exposition sont dérivées d'un modèle numérique de terrain, et les surfaces de distance, les bassins de visibilité, les réseaux hydrologiques et les chemins de moindre coût découlent tous de la structure en grille. Le revers est que tout doit partager la même grille : les couches sont donc généralement rééchantillonnées à une taille de cellule et un alignement communs avant l'analyse.

L'analyse vectorielle travaille sur les objets et leurs relations : intersections, zones tampons, jointures spatiales, calcul d'itinéraires sur un réseau et agrégation par limites administratives. Les résultats conservent une géométrie exacte et des tables attributaires complètes, ce qu'exigent les rapports et le travail juridique.

La plupart des processus réels passent de l'un à l'autre. Les statistiques zonales résument les valeurs d'un raster à l'intérieur de polygones vectoriels ; c'est ainsi que l'on calcule les précipitations moyennes par district ou la pente moyenne par parcelle, et c'est généralement plus efficace que de convertir un modèle dans l'autre.

Conversion entre les modèles

La rastérisation convertit des vecteurs en grille, généralement pour utiliser des polygones comme masque ou comme entrée d'une analyse raster. Son prix, ce sont les limites : le contour lisse d'une parcelle devient un escalier, et les entités petites ou étroites peuvent disparaître si elles ne couvrent le centre d'aucune cellule.

La vectorisation fait le chemin inverse : elle transforme des rasters classés en polygones pour les cartes d'occupation du sol, ou un modèle d'altitude en courbes de niveau. Le résultat hérite de la grille : les limites suivent les bords des cellules et le nombre de polygones peut devenir énorme si le raster n'est pas généralisé au préalable. Aucune des deux opérations ne restitue un détail que la source ne contient pas ; la conversion doit donc être considérée comme une étape de l'analyse, et non comme un moyen d'améliorer les données.

Couches vectorielles et raster dans GISCARTA

Formats et processus dans le cloud

Pour les rasters, GeoTIFF reste le socle commun, et sa variante optimisée pour le cloud est devenue une norme OGC en juillet 2023. Un COG est un GeoTIFF ordinaire doté d'un tuilage interne et d'aperçus organisés de sorte qu'un client puisse ne demander que les plages d'octets dont il a besoin, ce qui permet aux applications d'afficher et d'analyser des images directement depuis un stockage objet. Les données scientifiques et multidimensionnelles utilisent plus souvent NetCDF ou Zarr.

Côté vecteur, la même évolution s'est produite avec d'autres formats : GeoPackage pour le travail local, PostGIS pour l'édition partagée, les tuiles vectorielles pour l'affichage, et FlatGeobuf ou GeoParquet pour les grands jeux de données lus via le réseau. Le principe commun est la lecture partielle : le client récupère la zone dont il a besoin au lieu du fichier entier.

Erreurs fréquentes

L'erreur la plus coûteuse consiste à choisir une taille de cellule par habitude plutôt qu'en fonction de l'objectif. Une orthophoto à 30 cm utilisée comme fond d'une carte régionale coûte en stockage, en temps de traitement et en vitesse d'affichage sans rien apporter de visible à cette échelle.

La deuxième consiste à convertir des vecteurs en raster par commodité, puis à considérer le résultat comme la référence. Une fois qu'une limite de parcelle est devenue un escalier de cellules, la ligne d'origine ne peut plus être retrouvée, et les calculs de surface se décalent de la valeur de l'arrondi.

La troisième consiste à analyser des rasters sur des grilles non alignées. Lorsque les couches ont des tailles de cellule, des origines ou des systèmes de coordonnées différents, le logiciel les rééchantillonne sans prévenir, et le résultat dépend d'une méthode de rééchantillonnage que personne n'a choisie. Aligner explicitement les grilles et utiliser le plus proche voisin pour les données catégorielles plutôt que l'interpolation bilinéaire évite à la fois les erreurs silencieuses et les codes de classe inventés.

FAQ

Quel modèle est le meilleur ?

Aucun. Les phénomènes continus, comme l'altitude, la température et l'imagerie, relèvent du raster ; les objets discrets dotés d'attributs et de limites relèvent du vecteur. L'inadéquation apparaît immédiatement lorsqu'on choisit le mauvais modèle.

Peut-on utiliser des données vectorielles pour le relief ?

Oui. Les courbes de niveau et les surfaces TIN sont des représentations vectorielles du relief, et un TIN adapte sa densité au terrain. Les modèles d'altitude raster restent néanmoins plus courants, car la plupart des outils d'analyse du terrain attendent une grille.

Les données raster ont-elles des attributs ?

Chaque cellule a une valeur, et les rasters catégoriels peuvent aussi avoir une table attributaire qui associe les codes de classe à des noms et à des champs supplémentaires. Les rasters continus ne stockent que le nombre, avec des métadonnées décrivant les unités.

Pourquoi un raster occupe-t-il beaucoup plus d'espace qu'une couche vectorielle sur la même zone ?

Parce qu'il stocke une valeur pour chaque cellule, y compris les cellules vides, alors qu'une couche vectorielle ne stocke que les objets qui existent. C'est aussi pourquoi la compression, le tuilage et un type de données adapté comptent tant pour les rasters.

Faut-il convertir l'imagerie en vecteur pour une carte web ?

En général, non. L'imagerie est diffusée sous forme de tuiles raster ou de COG, et la vectoriser produit un résultat lourd et moins précis. La vectorisation n'a de sens que lorsque les objets eux-mêmes, comme les polygones d'occupation du sol, constituent le livrable.

Points clés

Le raster et le vecteur sont deux réponses à la même question, et chacun est précis sur un point différent. Un raster est précis sur ce qui se trouve partout, au prix d'une taille de cellule fixe et de fichiers qui grossissent vite. Un vecteur est précis sur l'emplacement d'un objet et sur ce que l'on en sait, au prix d'une description des surfaces continues par approximation seulement.

En pratique, un projet contient les deux, et tout l'art réside dans la frontière entre eux : garder l'imagerie, l'altitude et le climat en raster, garder les objets et leurs attributs en vecteur, et les combiner par statistiques zonales et échantillonnage plutôt que de convertir un modèle dans l'autre chaque fois qu'un outil l'exige.