Introduction aux flux WM(T)S, WFS(-T) et WCS

Par définition, le Web Map Service (WMS), le Web Map Tile Service (WMTS), le Web Coverage Service (WCS), le Web Feature Service (WFS) et le Web Feature Service Transactional (WFS-T) sont des protocoles HTTP (Hypertext Transfer Protocol en anglais) fournissant des données géoréfencées par des URL (Uniform Resource Locator en anglais) selon les normes internationales et standardisées de l’Open Geospatial Consortium (OGC). On parle souvent de flux de données. Ces différents services sont mis à disposition par des serveurs cartographiques tels les serveurs open sources Geoserver et Mapserver. Les données spatiales diffusées peuvent être lues directement sur un navigateur web, à partir de bibliothèques tel Openlayers ou sur un logiciel client comme QGIS.

Chacun de ces services présentés ci-après est caractérisé par des spécifications et des paramètres propres définis par l’OGC. Il faut aussi noter que ces opérations et paramètres diffèrent selon les différentes versions des services.

1. Présentation des protocoles Web Map Service (WMS), Web Map Tile Service (WMTS), Web Coverage Service (WCS), Web Feature Service (WFS) et Web Feature Service Transactional (WFS-T)

1.1. Web Map Service (WMS)

Le WMS fournit une image géoréférencée pour laquelle plusieurs opérations sont disponibles (Table 1). On note que la donnée spatiale transmise par le serveur cartographique peut être à l’origine un vecteur ou un raster.

Table 1 : Description des opérations standardisées du Web Map Service (source : documentation de Geoserver).

Opération	Description
Exceptions	Si une exception apparaît
GetCapabilities	Fournit les métadonnées du service avec les opérations, les paramètres et la liste des couches disponibles.
GetMap	Affiche une image géoréférencée pour un périmètre et une donnée spécifiés.
GetFeatureInfo (optionnel)	Affiche une donnée avec la géométrie et les valeurs correspondantes, pour un pixel sur la carte.
DescribeLayer (optionnel)	Indique le WFS ou WCS afin de fournir des informations supplémentaires sur la couche.
GetLegendGraphic (optionnel)	Affiche une légende liée à la couche.

Chaque opération demandée dans l’URL (request) est associé à des paramètres comme par exemple pour GetMap le nom de la couche, son format en sortie, etc. Ces paramètres sont détaillés dans la documentation de Geoserver dédiée au WMS.

1.2. Web Map Tile Service (WMTS)

Le WMTS est comme son nom l’indique un service HTTP qui fournit des images géoréfencées tuilées. A la différence du WMS, ce service charge des données calculées à priori « côté serveur » et ainsi il permet d’alléger les temps de chargement des données « côté client ».

1.3. Web Feature Service (WFS)

Le WFS est un protocole d’échange de données vecteurs qui permet « côté client » de connaître les structures et les sources de la donnée spatiale. Pour cela, les opérations basiques sont GetCapabilities, DescribeFeatureType et Getfeature. Grâce à de nombreux paramètres, cette dernière opération offre la capacité de sélectionner les objets géographiques du vecteur. Les opérations proposées par toutes les versions du WFS sont répertoriées dans la table 2.

Table 2 : Description des opérations standardisées du Web Feature Service (source : documentation de Geoserver).

Opération	Description
GetCapabilities	Génère les metadonnées qui décrit le service WFS avec les paramètres et opérations disponibles.
DescribeFeatureType	Décrit les types de données supportés par le service WFS.
GetFeature	Fournit une sélection d’objets géographiques (valeurs attributaires, géométrie) depuis une couche spatiale.
LockFeature	Empêche l’édition d’un objet géographique.
Transaction	Permet de créer, modifier et supprimer un objet géographique d’un vecteur.

1.4. Web Feature Service Transactionnel (WFS-T)

La puissance du WFS-T réside en la capacité de réaliser des transactions sur la couche spatiale et ses attributs (opération Transaction) tout en contrôlant les différents traitements mis à disposition pour l’utilisateur (opération LockFeature). Par différentes requêtes et transactions, il est ainsi possible de réaliser l’ensemble des traitements disponibles sur la source de la donnée (création, modification et suppression de la géométrie) mais aussi sur les valeurs attributaires. Ces fonctionnalités permettent ainsi de construire un véritable réseau d’échanges et de mises à ajour des données avec les utilisateurs.

1.5. Web Coverage Service (WCS)

Le WCS charge uniquement des données rasters et permet de les traiter de manière plus approfondie que le WMS. A travers ce protocole, la donnée peut être traitée à la base avec la possibilité de réaliser des requêtes plus précises. Il est par exemple possible d’extraire une partie des lignes de l’image en sortie. Les données multidimensionnelles, c’est-à-dire avec plusieurs niveaux d’informations telles les données NetCDF, sont prises en compte par le WCS. Ces traitements sont permis grâce à des opérations et des paramètres plus nombreux que le WMS (Table 3).

Le WCS permet enfin de visualiser et de traiter les variabilités spatio-temporelles dans différents domaines d’application.

2. Quels sont les avantages de l’utilisation des flux de données ?

L’utilisation des flux de données présentent deux nombreux avantages commentés ci-dessous.

2.1. Une mise à disposition globale et contrôlée des données spatiales

En tant que protocoles HTTP, les différents services peuvent être mis à disposition de toute personne possédant une connexion web. Cela pose toutefois des problématiques de sécurisation de la donnée mais de nombreuses fonctionnalités permettent de contrôler leur accès. Ce contrôle peut être réalisé au niveau de l’utilisateur ou au niveau de la donnée.

2.2. Un temps de chargement « côté client » performant

Qui dit « protocole HTTP » dit obligatoirement « bonne connexion internet »? On l’a évoqué précédemment pour le WMTS, le temps de chargement des données spatiales « côté client » est un facteur important à prendre en compte. La possibilité d’afficher un vecteur stockée dans un serveur cartographique en format image est primordiale pour le développement d’interface web ou la production cartographique depuis un logiciel client. Cette rapidité d’affichage est bien inférieure pour une donnée PostgreSQL / PostGIS. Toutefois, une saturation du réseau est vite observée dès lors que plusieurs utilisateurs chargent des données relativement volumineuses.

2.3. Une interopérabilité entre les outils SIG

Fournis par les serveurs cartographiques, les flux de données font partie intégrante d’un SIG. Grâce à des fonctionnalités variées, il est possible de traiter la donnée spatiale mise à disposition par divers outils clients comme une interface web et/ou des logiciels SIG.

En conclusion, les protocoles HTTP WM(T)S, WFS(-T) et WCS possèdent des caractéristiques propres standardisées par l’OGC. Ils permettent de traiter des données rasters (WM(T)S et WCS) et vecteurs (WM(T)S et WFS(-T)) et de profiter des avantages de chaque format de donnée selon les besoins de l’utilisateur. Par leur capacité de diffusion des jeux de données spatiales ainsi que leur intégration dans un SIG, les flux de données constituent des services SIG puissants.