La mesure de l'étalement urbain avec le plan cadastral informatisé, méthode et limites.

Depuis 2002, la Direction Générale des Impôts (DGI) a lancé un grand projet de numérisation du cadastre en France qui se traduit par la réalisation d'un plan cadastral informatisé (PCI). Celui-ci est actuellement disponible soit en format raster (PCI raster), soit en format vecteur (PCI vecteur). Même si le territoire n'est pas entièrement couvert, la vectorisation du cadastre a été effectuée en concertation avec la DGI sur la quasi-totalité des grandes villes françaises. Le PCI vecteur représente à ce titre une des seules bases de données foncières cartographiques à grande échelle. Comme toute information géographique, le PCI vecteur est structuré en deux parties : une partie graphique qui représente les parcelles et les bâtiments et une partie attributaire qui reprend les informations de la matrice cadastrale. Cette matrice contient entre autres, des informations temporelles sur les dates de construction des bâtiments. Dans un premier temps, cet article s'attache à décrire ces données et l'intérêt qu'elles représentent pour l'analyse rétrospective de l'évolution morphologique de la ville. Dans un second temps, l'article décrit une méthode d'utilisation de ces données à l'aide de deux outils. Il s'agit pour le premier du logiciel Google Earth qui permet de réaliser une visualisation dynamique de l'apparition de bâtiments en 3D sur un espace donné. Le second outil se présente sous la forme d'un module additionnel développé dans un système d'information géographique. Celui-ci propose, en plus d'une fonction de visualisation dynamique, une fonction d'analyse spatio-temporelle permettant de mesurer la vitesse d'apparition de différents objets. Ce module a été développé dans le cadre d'une étude sur l'étalement urbain mené en partenariat avec la Communauté d'Agglomération de La Rochelle. L'outil aide à analyser, à l'échelle du bâti et de la parcelle, l'évolution morphologique générale de la ville sur une période temporelle relativement longue : du milieu du vingtième siècle à nos jours. Outre une mesure de l'évolution horizontale dynamique de la ville (étalement), l'outil propose aussi une mesure " volumétrique " de cette évolution à partir du croisement des données cadastrales avec une base de donnée topographique à grande échelle fournie par l'Institut Géographique National (BDTOPO). Pour finir, cet article présente les avantages et les limites d'utilisation du plan cadastral informatisé vecteur en soulignant en particulier les manques et les erreurs qui ont été le plus fréquemment relevés durant cette étude. L'observation de ces artefacts permet d'envisager non pas une correction qui s'avérerait trop fastidieuse et dont la description dans cet article n'est pas l'objet, mais une estimation de leur impact sur la qualité générale des mesures obtenues

Analyse des dynamiques spatio-temporelles des systèmes de peuplement dans un contexte d'incertitude : Application à l'archéologie spatiale

The uncertainty inherent to our comprehension of past settlement systems, generated by our ways of collecting or recording data but also by our spatio-temporal categorisation and reflexion on this information, greatly condition hypotheses and results. This thesis was carried out in the framework of PaleoSyr/PaleoLib project, and develops a methodological and exploratory reasoning chain whose aim is to reveal and formalise with spatial analysis several levels of knowledge and uncertainty which are inherent to archaeological databases. It proposes alternatives to try and avoid the conditioning imposed by rigid spatio-temporal categories such as periods or survey zones. It is organised in two major axes : the first one intends to clarify and synthetize several levels of information which are inherent to a big database covering Occidental Syria and Lebanon from -9600 B.C to the present, by adapting decision making and spatio-morphological methods, and through geovisualisation processes in an exploratory dimension. The second axis explores and evaluates locally the impacts of the various spatio-temporal and uncertainty levels revealed by data with geostatistics and spatial statistics on our perception of spatio-temporal change, on a test zone situated at the North-West of Syria. Several models of the “possible pasts” of settlement with the help of fuzzy logic are then proposed, depending on the various spatio-temporal and uncertainty levels taken into account.L’incertitude inhérente à notre appréhension des systèmes de peuplement passés, engendrée par les modes de collecte ou d’enregistrement des données, mais aussi par nos modes de catégorisation et de réflexion spatio-temporelles sur cette information, conditionnent fortement les hypothèses et les résultats qui en découlent. Cette thèse, menée dans le cadre du projet PaléoSyr/PaléoLib, présente une chaîne de raisonnement méthodologique exploratoire destinée à révéler et formaliser par des méthodes d’analyse spatiale divers niveaux de connaissance et d’incertitude inhérents aux bases de données archéologiques, tout en proposant des alternatives destinées à s’écarter du conditionnement imposé par les catégories spatio-temporelles rigides telles que les périodes ou les limites de zones de prospection. Celle-ci est structurée en deux axes majeurs : le premier a pour objectif de clarifier et de synthétiser les niveaux d’information inhérents à une vaste base de données couvrant la Syrie occidentale et le Liban de -9600 av. J.-C. à nos jours, en adaptant des méthodes d’aide à la décision et d’analyse spatio-morphologique, et par des procédés de géovisualisation dans une optique exploratoire. Le second axe explore et évalue localement les impacts des divers niveaux spatio-temporels que révèlent les données par des méthodes d’analyse géostatistique et de statistique spatiale, et des niveaux d’incertitude sur notre perception du changement spatio-temporel, sur un espace situé au Nord-Ouest de la Syrie. Divers modèles des « passés possibles » du peuplement élaborés à l’aide de la logique floue seront proposés, en fonction des divers niveaux spatio-temporels et d’incertitude envisagés

L'AIS : une donnée pour l'analyse des activités en mer

4 pages, session "Mer et littoral"International audienceCette contribution présente des éléments méthodologiques pour la description des activités humaines en mer dans une perspective d'aide à la gestion. Différentes procédures, combinant l'exploitation de bases de données spatio-temporelles issue de données AIS archivées à des analyses spatiales au sein d'un SIG, sont testées afin de caractériser le transport maritime en Mer d'Iroise (Bretagne, France) sur les plans spatiaux, temporels et quantitatifs au cours d'une année

Extraction de relations spatio-temporelles à partir des données environnementales et de la santé

Thanks to the new technologies (smartphones, sensors, etc.), large amounts of spatiotemporal data are now available. The associated database can be called spatiotemporal databases because each row is described by a spatial information (e.g. a city, a neighborhood, a river, etc.) and temporal information (e.g. the date of an event). This huge data is often complex and heterogeneous and generates new needs in knowledge extraction methods to deal with these constraints (e.g. follow phenomena in time and space).Many phenomena with complex dynamics are thus associated with spatiotemporal data. For instance, the dynamics of an infectious disease can be described as the interactions between humans and the transmission vector as well as some spatiotemporal mechanisms involved in its development. The modification of one of these components can trigger changes in the interactions between the components and finally develop the overall system behavior.To deal with these new challenges, new processes and methods must be developed to manage all available data. In this context, the spatiotemporal data mining is define as a set of techniques and methods used to obtain useful information from large volumes of spatiotemporal data. This thesis follows the general framework of spatiotemporal data mining and sequential pattern mining. More specifically, two generic methods of pattern mining are proposed. The first one allows us to extract sequential patterns including spatial characteristics of data. In the second one, we propose a new type of patterns called spatio-sequential patterns. This kind of patterns is used to study the evolution of a set of events describing an area and its near environment.Both approaches were tested on real datasets associated to two spatiotemporal phenomena: the pollution of rivers in France and the epidemiological monitoring of dengue in New Caledonia. In addition, two measures of quality and a patterns visualization prototype are also available to assist the experts in the selection of interesting patters.Face à l'explosion des nouvelles technologies (mobiles, capteurs, etc.), de grandes quantités de données localisées dans l'espace et dans le temps sont désormais disponibles. Les bases de données associées peuvent être qualifiées de bases de données spatio-temporelles car chaque donnée est décrite par une information spatiale (e.g. une ville, un quartier, une rivière, etc.) et temporelle (p. ex. la date d'un événement). Cette masse de données souvent hétérogènes et complexes génère ainsi de nouveaux besoins auxquels les méthodes d'extraction de connaissances doivent pouvoir répondre (e.g. suivre des phénomènes dans le temps et l'espace). De nombreux phénomènes avec des dynamiques complexes sont ainsi associés à des données spatio-temporelles. Par exemple, la dynamique d'une maladie infectieuse peut être décrite par les interactions entre les humains et le vecteur de transmission associé ainsi que par certains mécanismes spatio-temporels qui participent à son évolution. La modification de l'un des composants de ce système peut déclencher des variations dans les interactions entre les composants et finalement, faire évoluer le comportement global du système. Pour faire face à ces nouveaux enjeux, de nouveaux processus et méthodes doivent être développés afin d'exploiter au mieux l'ensemble des données disponibles. Tel est l'objectif de la fouille de données spatio-temporelles qui correspond à l'ensemble de techniques et méthodes qui permettent d'obtenir des connaissances utiles à partir de gros volumes de données spatio-temporelles. Cette thèse s'inscrit dans le cadre général de la fouille de données spatio-temporelles et l'extraction de motifs séquentiels. Plus précisément, deux méthodes génériques d'extraction de motifs sont proposées. La première permet d'extraire des motifs séquentiels incluant des caractéristiques spatiales. Dans la deuxième, nous proposons un nouveau type de motifs appelé "motifs spatio-séquentiels". Ce type de motifs permet d'étudier l'évolution d'un ensemble d'événements décrivant une zone et son entourage proche. Ces deux approches ont été testées sur deux jeux de données associées à des phénomènes spatio-temporels : la pollution des rivières en France et le suivi épidémiologique de la dengue en Nouvelle Calédonie. Par ailleurs, deux mesures de qualité ainsi qu'un prototype de visualisation de motifs sont été également proposés pour accompagner les experts dans la sélection des motifs d'intérêts

Spécial Environnement

Bulletin d'information de l'IGN N°66Ce rapport rassemble les contributions de I'IGN dans le domaine de l'environnement et de l'information géographique. Il dresse un bilan pluriannuel et aborde de nombreux thèmes de la géographie numérique : cartographie, images spatiales, système d'information géographique (SIG}, géodésie . . . De façon transversale, les sujets environnementaux sont tout aussi variés : protection des paysages, hydrologie, risques technologiques majeurs, effet de serr

Dynamique des activités humaines en mer côtière. Application à la mer d'Iroise

Coastal seas are the seat of multiple, sometimes rival, human activities interacting with the natural environment. An understanding of the interactions, between these activities and the environment, is a major objective of research into sustainable developement. In this context, a focus on the ways in which Man uses and exploits the environment is clearly indispensable. Such a focus can reply to important questions posed by scientists through their quest to evaluate the role of human activity in the evolution of ecosystems, and by administrators in search of information which offers a global and interdisciplinary vision of the territory. In this framework, a maritime environment poses specific problems. The legibility of phenomena connected with human activities, in this form of open space, is so much more complex. Therefore a methodology, which aims to analyse the system at work, is proposed. It would involve producing a description of how activities progress in space and time, through the use of spatio-temporal filters. This approach provides the foundation for a conceptual and logical modelling of human usage of the environment, which can be integrated within a simulator of Dynamics of HUman Activities DAHU). The exploitation of results via a GIS allows for the restoration of relevant spatio-temporal representations and thus establishes a useful synthetic form of information for a concerted approach to management of coastal seas.La mer côtière est le siège d'activités anthropiques multiples, parfois concurrentes, interagissant avec l'environnement naturel. La compréhension des interactions entre ces activités et le milieu est un objectif majeur de la recherche pour l'aide au développement durable des sociétés humaines. Dans ce contexte, il est notamment indispensable de se focaliser sur les modalités d'utilisation et d'exploitation du milieu par l'Homme. Cela répond à un fort besoin des scientifiques, qui cherchent à évaluer la part de l'activité humaine dans l'évolution des écosystèmes, et des gestionnaires en quête d'informations permettant une vision globale et interdisciplinaire du territoire. Dans ce cadre, le milieu marin pose des problèmes spécifiques. Sur cet espace ouvert, la lisibilité des phénomènes liés aux activités humaines est d'autant plus complexe. Une méthodologie visant à analyser le système est donc proposée. Elle consiste à réaliser une description du déroulement des activités humaines dans l'espace et dans le temps grâce à l'utilisation de filtres spatio-temporels. Cette approche fournit les bases d'une modélisation conceptuelle et logique des usages anthropiques intégrable au sein d'un simulateur de la Dynamique des Activités HUmaines (DAHU). L'exploitation des résultats via un SIG permet la restitution de représentations spatio-temporelles pertinentes et constitue ainsi une information synthétique utile à une gestion concertée de la mer côtière

Espace-temps des sociétés du passé

Ce dossier d’Habilitation à Diriger des Recherches est composé de trois volumes. Le premier présente mon parcours scientifique, le deuxième est une synthèse intitulée « Espace-temps des sociétés du passé », le troisième et un recueil de travaux. Il s’inscrit au cœur des programmes de trois collectifs dans lesquels je suis particulièrement impliqué : le Laboratoire Archéologie et Territoires de l’UMR CITERES à Tours, le réseau inter-MSH Information Spatial et Archéologie et le GdR Modélisation des Dynamiques Spatiales.Ma position de recherche se trouve à une triple interface disciplinaire entre archéologie – ou plus généralement sciences historiques – géographie et informatique. En m’inscrivant dans une démarche résolument méthodologique, mes travaux portent plus sur les moyens d’étudier les sociétés du passé que sur le résultat à proprement parler. Les objets historiques que je manipule s’inscrivent dans trois niveaux qui définissent l’aspect thématique de ce travail chacune à différentes échelles de temps et d’espace. Le premier concerne les unités fonctionnelles ; c’est le niveau d’observation et d’acquisition des données archéologiques. Le deuxième porte sur l’espace urbain et les systèmes de villes ; il s’agit de comprendre et de connecter les systèmes intra et interurbains. La troisième est la fabrique des territoires ; elle concerne la production d’espace par les sociétés. L’approche archéologique porte, dans ces trois catégories, sur la matérialité des sociétés. Les sources archéologiques sont mobilisées dans des analyses et des modélisations spatiales empruntées à la géographie. L’informatique est mobilisée pour encadrer la dématérialisation de l’information et des processus et pour formaliser leur modélisation conceptuelle. L’ensemble relève à la fois d’une démarche que je qualifie d’archéomatique, au sens de l’informatisation de l’ensemble des processus archéologique de la fouille à la publication, et de l’archéologie spatiale, entendue comme une recherche fondée sur les propriétés spatiales des données archéologiques. La mise en œuvre croisée des niveaux d’analyse et des méthodes issues de ces trois disciplines contribue à la modélisation des dynamiques spatiales. L’espace-temps des sociétés du passé est en quelque sorte l’objectif ultime que je souhaite modestement servir avec cette contribution en fournissant quelques instruments pour l’observer et l’analyser afin finalement de mieux l’appréhender.La structure que j’ai souhaité donner au volume de synthèse correspond à la fois à l’élaboration de connaissances en archéologie : de la fouille au modèle, et à la construction progressive de mes travaux : du terrain à la simulation. La première partie porte sur l’élaboration de l’information archéologique et les modes de publication des données et des résultats en s’intéressant à l’informatisation de ces processus. La deuxième partie qui correspond à un changement de niveau porte sur l’approche archéologique de l’espace, l’archéologie spatiale. Dans la troisième partie, je m’intéresse à la modélisation de la dynamique des sociétés, c’est cette fois un changement de perspective. Enfin, en guise de conclusion, j’ai dégagé quelques perspectives de recherche

Construction et visualisation 3D de scénarios de changement de l’utilisation des terres pour l’appui à la gestion des paysages de montagne en cours de boisement spontané.

Dans les recherches sur les paysages, la construction de scénarios et la visualisation se développent comme outils de sensibilisation au changement ou d’aide à la gestion des paysages (Dockerty et al., 2006). Nous avons appliqué ce type de démarche dans le cadre d’une recherche en partenariat sur les processus et conséquences du boisement spontané des vallées du Parc National des Pyrénées par le frêne (Fraxinus Excelsior). La finalité du projet est de mettre au point des références et des outils pour l’aide à l’orientation des politiques locales de gestion des territoires. Nous avons construit trois scénarios contrastés d’utilisation des terres en 2030 sur une commune de référence à partir de l’analyse des modalités locales d’organisation de la gestion agricole de l’espace et de leur dynamique depuis 1950 (Mottet et al., 2006). Les scénarios portent respectivement sur la prolongation de la tendance actuelle (Sc1), les effets de la réforme de la PAC (Sc2), et ceux d’une politique d’urbanisation poussée des villages (Sc3). Nous en avons modélisé les conséquences sur l’évolution des couverts à l’aide des connaissances sur la dynamique écologique de colonisation du frêne (Julien et al., 2006). Les changements du paysage pour chaque scénario (modes d’utilisation du sol ; couverts) ont été simulés à l’aide d’un SIG (ArcView). L’impact des scénarios sur les propriétés des paysages a été évalué au moyen d’indicateurs métriques (propriétés écologiques et visuelles ; état des ressources agricoles et forestières) et d’images virtuelles 3D (LandExplorer). Les principes et les résultats de la démarche ont été intégrés dans un prototype de « visualisateur ». Nous discutons l’intérêt et les limites de ce type d’outil qui, au vu des premières évaluations et des retombées positives de notre travail, semble répondre aux aspirations des responsables locaux de la gestion des territoires