Construire et analyser des cartes isochrones


Les cartes isochrones sont de plus en plus courantes. Elles permettent de mesurer le temps de parcours d'un lieu à un autre en fonction du mode de transport choisi. La plus ancienne carte isochrone connue est celle de Francis Galton, publiée pour la Proceedings of the Royal Geographical Society en 1881. Elle montre, pour l'époque, les temps de parcours en nombre de jours depuis Londres jusqu'aux régions les plus éloignées pour les voyageurs souhaitant préparer leur déplacement "en fonction des moyens de transports les plus rapides et disponibles à un coût raisonnable". Le site La boîte verte fournit des cartes isochrones anciennes permettant de calculer des temps de voyages à diverses époques.

La plus ancienne carte isochrone connue (1881)


Aujourd'hui les cartes isochrones sont utilisées pour des usages quotidiens. Elles concernent de nombreux secteurs aussi bien pour l'aménagement du territoire que pour la planification urbaine. Les outils numériques permettent  de calculer en temps réel la distance-temps de son lieu d'habitat par rapport à son lieu de travail ou par rapport aux services de proximité. Voici par exemple les temps moyens de trajets par transports en commun à partir de Paris (sans tenir compte de l'horaire pendant la journée). Pour tester l'application, cliquer ici.

Temps de trajets moyens en transport en commun en Ile-de-France (source : Atelier 01)


En cliquant sur un lieu au choix (ici Nanterre), l'outil recalcule automatiquement les temps de trajet.



Dans le domaine du géomarketing, le calcul des isochrones permet de calculer une zone de chalandise : voir cette vidéo avec Google Maps ou cette vidéo avec OSM et QGIS.  La zone de chalandise d'un établissement commercial est la zone géographique d'influence d'où provient la majorité de la clientèle. Le terme de zone isochrone dans le domaine de l’analyse des zones de chalandises est cependant un abus de langage. Il convient de distinguer les isodistances qui forment un tampon régulier en fonction de la distance à un point et les isochrones qui sont l’ensemble des zones géographiques qui sont au même temps. Comme le temps de trajet dépend des moyens de transport et des axes de communication, les isochrones ne sont pas circulaires et vont au contraire s’étendre le long des axes routiers.

Le calcul d'isochrones était auparavant réservé aux SIG (voir cette vidéo concernant QGIS qui dispose d'un plug-in isochrone). Désormais les sites de cartographie en ligne intègrent une fonction qui permet de placer un marqueur et de sélectionner une durée de parcours en fonction d'un mode de transport. C'est le cas notamment de Google Maps, d'OpenStreetMap ou encore de Géoportail. L'IGN fournit un tutoriel pour utiliser l'outil isochrone avec le Géoportail. Le fait que Google Maps ait restreint les droits d'accès à son API a tendance à limiter le recours à l'application cartographique de Google. Le site Isochrones.fr fondé sur l'API Google Maps permet encore de tracer des zones tampons. Le site Owl Apps permet d'élaborer des isochrones à partir des données de Google Maps, d'OpenStreetMap ou de Navteq et de les exporter en kml.

OAlley, une entreprise spécialisée dans ce type de services, met à disposition une démo de sa plateforme cartographique (limitée à 3 essais). Celle-ci permet de calculer des zones de chalandise ou des zones limites de transport en fonction d'un temps donné.

 Comparaison de la zone limite que l'on peut atteindre en 1h à pied ou en train
depuis le centre de Nantes
(source : OAlley)



Iso4app fournit une API à partir d'OpenStreetMap qui permet de calculer des isochrones (voir sa plateforme de démonstration). Le wiki d'OSM donne accès à des outils et des méthodes à ce sujet.

Mapbox fournit également des outils de calcul d'isochrone. Voici un exemple d'application en ce qui concerne Londres avec des isochrones en interpolation.

Isochrones à Londres en fonction des modes de transport (source : Mapbox)


 
La site TravelTime platform fournit un service gratuit pour la plupart des pays d'Europe et pour les Etats-Unis. Cette plateforme permet en outre de calculer le temps estimé pour rejoindre un hôtel, un cinéma ou tout autre service le plus proche. Voir ce tutoriel pour utiliser l'API mis à disposition.

 Interface de l'application en ligne TravelTime platform



Une fois construites, les cartes en isochrones peuvent servir à mieux appréhender l'accessibilité d'un lieu : voici par exemple les zones à moins de 15 mn de marche à pied d'une gare à Paris ou une comparaison dans le temps d'accessibilité des stations de métro entre grandes métropoles. L'accessibilité piétonne en fonction des secteurs de la ville et des aménagements urbains qui ont pu être (ou non) réalisés donnent des informations pour les utilisateurs eux-mêmes. Le site galton.urbica.co (du nom de Galton, le chercheur, géographe, anthropologue et psychologue anglais à l'origine de la première carte isochrone en 1881) permet de calculer l'accessibilité piétonne à Londres en fonction de différents critères.

Calcul d'accessibilité piétonne à Londres en fonction des secteurs urbains (source : galton.urbica.co)



Les cartes isochrones ne servent pas seulement à calculer des temps de déplacements quotidiens. Elles peuvent être utilisées aussi pour faire du geocaching. Il s'agit par exemple de déterminer  à quelle distance-temps se trouvent les geocaches qui sont à trouver sur le terrain. La fonction « isochrone » du Géoportail permet de voir une aire de déplacements possibles dans un temps donné et ensuite de calculer le temps pour atteindre la 1ère étape et les suivantes.

Utilisation de la fonction isochrone du Géoportail pour faire du geocaching
(source : La Diaichotte)




Les cartes isochrones permettent aussi de comparer différents modes de transport dans une optique de mobilité durable. Voici par exemple une comparaison d'isochrones entre transports en commun et vélo électrique à Grenoble ou encore une carte d'accessibilité de la gare Saint-Jean à Bordeaux en fonction des modes de transports urbains disponibles. Ces cartes en isochrones sont beaucoup utilisées par les aménageurs : voir par exemple l'accessibilité isochrone aux emplois, aux travailleurs et aux commerces pour la ville de Montréal

Dans le cadre du Plan des déplacements urbains (PDU) ou encore du Plan de déplacement entreprise (PDE), l'objectif est de pouvoir assurer une mobilité et une sécurité durables. Les mesures portent notamment sur la diminution du trafic automobile, le développement des transports en commun et des modes alternatifs à la voiture particulière. L’Institut national de recherche et de sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles (INRS) propose une cartographie isochrone afin d'identifier quels sont les salariés (localisation et nombre) pour lesquels un changement de mode de transport est raisonnablement envisageable.

Cartographie isochrone pour le Plan de mobilité et sécurité durables (source : INRS)



Les cartes isochrones sont utilisées également par les chercheurs qui s'intéressent à la co-modalité, définie comme le recours efficace à différents modes de transport, isolément ou en combinaison (voir par exemple cette étude sur la co-modalité en Belgique). Les big data permettent désormais de produire des animations montrant les zones de desserte à pied, à vélo, en voiture et en transports en commun à partir d'une ville ou d'une région (lire le billet Big data et choix d'aménagement urbain pour les piétons et les cyclistes). Le site Navitia permet d'avoir accès à des jeux de données par villes en France.

Ces cartes par isochrones ont pour intérêt également de mettre en évidence les aires urbaines fonctionnelles, sans avoir à dépendre des différentes définitions statistiques que l'on peut donner à la notion d'aire urbaine (lire le billet Intérêt et limites du zonage en aires urbaines). Guérois & alii (2016) proposent une cartographie en isochrones permettant de mettre en évidence l'accessibilité. Voici par exemple la comparaison entre les aires urbaines fonctionnelles et l'accessibilité réelle mesurée en temps de transport pour Barcelone, Paris et Berlin. 

 Aires polarisées par les navettes domicile-travail et zones d’accessibilité routière au centre (Guérois & alii, 2016




Le site Alternatives Transports offre des pistes intéressantes pour comparer différents types de cartes isochrones. Le blog Data Visualization Catalogue donne accès aussi à de nombreuses cartes isochrones anciennes ou actuelles.

ESRI propose une storymap montrant l'engorgement des transports pour accéder aux aéroports en période de vacances aux Etats-Unis (consulter la carte Holidays Travels).

Les zones de navettage donnent lieu à d'autres types de cartes qui ne sont pas forcément élaborées en isochrones. A Los Angeles ville de l'automobile, les alternatives réelles à la voiture sont assez limitées comme le montre cette carte par comtés des moyens de transports choisis par les navetteurs pour aller au travail. 

En complément voici la carte des zones de navettage (commute map) aux Etats-Unis sous forme de flux qui montrent la forte polarisation urbaine liée aux mobilités domicile-travail. Le Washington Post en a donné une telle belle carte isochrone dans un article publié en 2017. Voir également la carte animée des dessertes de transports en commun en fonction de l'heure pour la capitale Washington D.C.



Le Washington Post avait déjà publié en 2015 une carte des distances en train en Europe et des villes que l'on peut rejoindre en un jour. Cette publication s'inspirait du travail de
Kerpedjiev qui a réalisé les isochrones pour une 30e de métropoles européennes.





Les cartes isochrones de la France par TGV sont souvent utilisées dans les médias ou dans les manuels scolaires pour mettre en avant la diminution des temps de transport ou encore pour montrer les inégalités territoriales dans l'accès à la grande vitesse. Elles peuvent être réalisées sous forme d'anamorphoses. Elles sont encore plus intéressantes lorsqu'on compare deux cartes isochrones à des dates différentes pour mesurer la diminution des temps de transport.




La distance et notamment la distance-temps ont donné lieu à de nombreux travaux des géographes. Citons entre autres exemples :
  • Roger Brunet, La Distance, objet géographique, Atala n°12, 2009. Lire l'article
  • Anne Bretagnolle. De la théorie à la carte: histoire des représentations géographiques de l’espace-temps. Volvey Anne. Echelles et temporalités, Atlande, pp.55-60, 2005, Clefs Concours: Géographie thématique. Lire l'article 
  • Luc Vacher, La réflexion géographique sur la distance, une approche par les pratiques de tourisme, HDR, 2014. Lire le mémoire
  • Claude Grasland, Analyse spatiale, Distances, Réseau, Accessibilité, Potentiel, avec la collaboration de Thérèse Saint-Julien & Hélène Mathian Novembre 2013. Voir le diaporama


World Map Creator, une application très pédagogique pour travailler sur les projections


World Map Creator est une application en ligne très efficace qui permet de personnaliser sa propre projection en choisissant par étape tous les critères nécessaires : choix de la projection de référence, choix du centrage, choix du zoom, choix de l'habillage. L'objectif est de pouvoir fabriquer des projections non conventionnelles en fonction de ses propres choix.

L'interface de consultation est en trois langues (anglais, allemand, français). L'export de la carte se fait au format PNG. 



L'élaboration de sa carte personnalisée s'effectue en 3 étapes :

Etape 1 : Crée ta carte du monde
  • choix de la projection parmi une liste de 24 projections : Equirectangular, Mercator, Azimuthal Equal Area, Orthographic, Conci Equal Area, Albers, Stereographic, Aitoff, Armadillo, August, Baker, Berhaus, Bonn, Eckert IV, Fahey, Gingery, Gringorten, Healpix, Miller, Mollweide, Patterson, Wagner VII, Interrupted Homolosine, Polyhedral Waterman ;
  • choix du zoom ;
  • choix du centre avec plusieurs possibilités : en déplaçant le point médian sur la carte, en entrant manuellement des lieux géographiques, en utilisant des coordonnées ou des noms, en utilisant le point de vue actuel de l'utilisateur ;
  • ajout de couches (geolayers) : océans, pays, lacs, rivières, villes, zones urbaines, graticule, Terre.
Etape 2 : Colorie ta carte
  • choix des couleurs
  • choix des contours
  • choix de l'épaisseur des contours
Etape 3 : Exporte ta carte
  •  au format PNG
  • sur les réseaux sociaux

En cliquant sur le carré vert à droite de l'écran, on accède à des projections pré-selectionnées en fonction des variations de couleurs ou de formes que l'on souhaite.


Pour accéder à l'application : World Map Creator

Pour consulter le tutoriel : Mapping Worldmaps

L'équipe de l'université de Berne qui a développé World Map Creator propose une application complémentaire pour les plus jeunes, World Map Generator qui permet de manière ludique de préparer un reportage ou d'organiser un voyage touristique en choisissant sa projection. L'application est très pédagogique. Elle permet aux élèves de s'initier aux grands types de projection et de voir leur utilisation dans des usages concrets de la vie quotidienne.

Les élèves doivent expliquer leurs choix. C'est l'occasion de travailler sur les représentations dans un double sens : les représentations cartographiques et les représentations mentales et culturelles souvent attachées à ces projections.

 

Donner un titre à sa carte et commenter les atouts et les limites de la projection choisie (le centrage, les déformations, les possibilités d'utilisation...) :



Rédiger un article de journal à partir d'un événement (ici l'organisation d'un G20 en Argentine) et justifier le choix de la projection qui est proposée :



Calculer un itinéraire et choisir la projection qui semble la plus pertinente. L'occasion également de visualiser les routes orthodromiques du fait de la rotondité de la Terre :


Pour accéder à l'application : World Map Generator

Pour accéder aux tutoriels : Ecolier, Cartographe, Cosmonaute

Consulter notre page de ressources sur les projections cartographiques (applications en ligne ou hors ligne, cartes à télécharger, initiation aux projections, référentiels et coordonnées géographiques...)

En complément, voir la présentation de l'Atlas de Sciences po 2018 (version numérique) qui utilise de nombreuses projections pour jouer sur les points de vue.

Lire le billet : La nouvelle projection Equal Earth, un bon compromis ?



DataFrance, une plateforme de visualisation de données en open data


DataFrance est une plateforme de visualisation de données ouvertes. Cette plateforme diffuse des statistiques rendues publiques sur le site Data.gouv.fr

Le site DataFrance permet la consultation, la comparaison et l’analyse de données sur tout le territoire français à une échelle qui va des régions et départements aux communes et, pour certaines données, aux ilots IRIS de 2000 habitants. L'intérêt de cette plateforme est de permettre de visualiser directement les données en open data à travers une interface simple de consultation (toutes les données du portail Data.gouv.fr ne sont cependant pas reprises dans cette interface cartographique).

Pour chaque commune sont mis à disposition plus de soixante indicateurs sur des thématiques variées : population, logement, transports, emploi, environnement, éducation... Des fiches "indices" permettent de résumer le profil de chaque commune.

Voici par exemple la part des diplômés de l'enseignement supérieur par départements en France métropolitaine en 2012. La moyenne est de 13,66%. En déplaçant la souris, on peut faire apparaître le chiffre sur un ou plusieurs départements au choix.

 


On peut aussi travailler sur les catégories socio-professionnelles, ici à l'échelle des communes avec des disparités assez fortes au sein du Grand Bordeaux. A confronter aux cartes fournies par l'Atlas régional 2016 de la Nouvelle Aquitaine.

 


Toujours sur les catégories socio-professionnelles (CSP) mais à l'échelle des ilots IRIS de 2000 habitants, l'analyse devient plus fine.

 


Parmi les nombreuses données disponibles, figurent des typologies concernant les territoires par exemple ici les "territoires de vie" qui permettent d'appréhender la qualité de vie à travers une 30e d'indicateurs, parmi lesquels l'accès aux équipements et aux services (on retrouve ces données sur le site de l'Observatoire des territoires).



La couverture géo-temporelle varie selon le type de données. Il est en général possible de faire des cartes à différentes dates du début des années 2000 à nos jours. Les cartes peuvent être superposées. Un regret : on ne peut pas faire varier les seuils ni choisir la symbologie. Il s'agit d'un outil de visualisation et non d'un outil de traitement cartographique. Réalisée avec l'application Carto qui est utilisée par de nombreux médias, la plateforme vise à "diffuser les données ouvertes au plus grand nombre".

En cliquant en haut de la barre menu sur Sources/Options, l'utilisateur a accès  au jeu de données correspondant à la carte affichée. Il faut cependant se rendre sur le site Data.gouv.fr pour pouvoir télécharger les données en open data. Ce site est une mine de données qui s'enrichit régulièrement grâce aux dépôts que peuvent y faire les administrations et les organismes. Les données sont disponibles pour les territoires d'outre-mer... lorsque la base a été renseignée.

Un autre usage très simple et relativement pratique consiste à visualiser sur un fond de carte ou une image aérienne l'implantation des équipements et des services, qu'il s'agisse des aéroports, des gares, des établissements scolaires, des stations services...

Voici par exemple l'implantation des collèges publics et privés en Auvergne-Rhône-Alpes.




DataFrance s'adresse au grand public. Mais le site comporte des données sur l'immobilier qui peuvent intéresser des professionnels ou des observateurs dans ce secteur. On y trouve des données variées sur les types de logements, leurs catégories, leurs prix, le statut de leurs habitants (locataires ou propriétaires) ainsi que sur les taxes foncières ou les taxes d'habitation, les ménages ayant une voiture, un parking...

Voici par exemple le prix de l'immobilier au m2 dans l'habitat ancien à Paris. La source est le journal L'Express. Attention à bien vérifier la source des données car différents organismes, associations ou médias peuvent déposer sur Data.gouv.fr. A comparer au site MeilleursTaux.com qui donne aussi le prix moyen de l'immobilier au m2 en fonction des transactions des agences.




Un autre exemple : la part des ménages ayant au moins une voiture en Ile de France.



Pour accéder à DataFrance : http://map.datafrance.info/

Intérêt et limites du zonage en aires urbaines


Le Zonage en Aires Urbaines (ZAU) a été élaboré par l'INSEE dans les années 1990 afin de mieux appréhender et mesurer l'étalement urbain. Son principal intérêt est de permettre de sortir de l'approche classique des territoires administratifs et de proposer une approche fonctionnelle des territoires. L'aire urbaine n'est cependant pas le seul territoire fonctionnel, il en existe d'autres tels que les unités urbaines, les zones d'emploi, les bassins de vie (voir les découpages d'étude proposés par l'INSEE).

L'INSEE définit l'aire urbaine comme un ensemble de communes, d'un seul tenant et sans enclave, constitué par un pôle urbain (unité urbaine) de plus de 10 000 emplois, et par des communes rurales ou unités urbaines (couronne périurbaine) dont au moins 40 % de la population résidente ayant un emploi travaille dans le pôle ou dans des communes avoisinantes. Cette définition associe un critère morphologique (la continuité du bâti) et un critère fonctionnel (la mobilité liée à l'emploi). Elle a tendance à mettre l'accent sur les navettes domicile-travail qui est l'un des critères de l'étalement urbain, mais non le seul. Bien qu'il s'agisse de dépasser les limites administratives, la maille utilisée pour appréhender le phénomène urbain reste malgré tout la commune.

En 2010, l'INSEE revoit et affine son découpage en distinguant  entre les grandes, les moyennes et les petites aires urbaines, en fonction de leurs nombres d'emplois (plus de 10 000, de 5000 à 10 000 et de 1 500 à 5 000 emplois). Cette définition des aires urbaines (2010) est devenue une référence au point qu'on la retrouve dans beaucoup d'études géographiques et même dans les manuels scolaires. Elle introduit une classification qui renforce le critère de l'emploi, ce que l'on a tendance à oublier lorsqu'on l'utilise (voir la page consacrée à la définition des aires urbaines 2010 sur le site de l'INSEE).

En 2018, l'INSEE met à disposition sur son site un autre zonage en aires urbaines qui vient compléter et en partie renouveler le zonage de 2010. Il s'agit des aires urbaines définies dans le cadre de l'Audit urbain réalisé au niveau européen  (voir les aires urbaines Eurostat) En quoi consiste ce "nouveau" découpage par rapport au découpage de l'INSEE (2010) ? Comment utiliser ces deux zonages de manière pertinente ? Quel intérêt et quelles limites des découpages par aires urbaines de manière générale ?


1) En quoi consiste le zonage en aires urbaines proposé par Eurostat ?

Le principal intérêt de ce découpage est de fournir une base statistique commune pour l'ensemble des aires urbaines à l'échelle européenne. Ce découpage n'est pas en soi nouveau. Il a été élaboré progressivement dans le cadre de l'Audit urbain. L'Union européenne réalise depuis 2006 un suivi de toutes les villes possédant un centre urbain d’au moins 50 000 habitants (les "cities"). Les données statistiques sont produites dans le cadre d'Eurostat, principalement à deux niveaux géographiques :
  • Au niveau des "cities" : une city se compose d'une ou plusieurs communes dont la majorité de la population vit dans un centre urbain d'au moins 50 000 habitants ; la notion de centre urbain faisant appel à l’utilisation d’une grille de densité de la population constituée de carreaux de 1 km² qui permet d’identifier les grappes de carreaux de 1 500 habitants et plus, contigus. En l'absence de grille de densité sur les territoires ultramarins à l’exception de La Réunion et de la Martinique, l'identification des "cities" a consisté à repérer les communes de densité supérieure à 1 500 hab/km² et de population supérieure à 50 000 habitants.
  • Au niveau des aires urbaines fonctionnelles (FUA) : chaque city se voit ensuite attribuer une zone de navettage constituée de toutes les communes qui lui envoient un pourcentage de leurs actifs en emploi dont le seuil a été fixé à 15 %, sauf lorsqu’elle-même envoie 15 % ou plus de ses actifs en emploi vers une autre city. Le regroupement d’une city et de sa zone de navettage forme une aire urbaine fonctionnelle (FUA).

L'avantage du découpage en "cities" est de réintroduire un critère de densité urbaine donnant à voir les lieux où la population est la plus agglomérée sur le territoire. En ce qui concerne les aires urbaines fonctionnelles, elles rejoignent en partie les ZAU de l'INSEE, mais avec un seuil différent (15% au lieu de 40% de navetteurs et en direction d'une ville d'au moins 50 000 habitants). A terme, les aires urbaines fonctionnelles devraient être intégrées à la nomenclature des NUTS et ajoutées comme nouveau niveau aux trois niveaux existants : NUTS 1 (pays), NUTS 2 (grandes régions) et NUTS 3 (sous-régions). L'INSEE met à disposition ces fichiers à l'échelle de la France métropolitaine et des départements  d'outre-mer. Les explications détaillées et les fonds de carte des ZAU définies par Eurostat sont fournis sur le site de l'INSEE (contours téléchargeables au format shp).

Au total ce sont 73 "cities" métropolitaines et ultramarines qui ont été définies pour la France à partir de communes de densité 1 (plus de 50% de la population dans un centre urbain de densité supérieure à 1 500 habitants par km2)


Le zonage en cities et en aires urbaines fonctionnelles proposé par Eurostat


Le centre urbain parisien présente une spécificité liée à son étendue qui a justifié la création d’une "greater city". Selon la définition d’Eurostat, une greater city est une notion se rapprochant de celle de centre urbain lorsque celui-ci s’étend au-delà des frontières administratives de la city. Il est possible, en pareil cas, de redéfinir au sein de la "greater city" une ou des sous-partie(s) pour répondre à un besoin particulier. Une sous-partie appelée "part of greater city", avec un contour très proche de celui de l’EPCI « Métropole du Grand Paris » (à deux communes près), a donc également été créée. Pour en savoir plus : consulter la méthode de construction des cities et aires urbaines fonctionnelles (FUA).

Le zonage en "greater city" pour les grandes aires urbaines


Les "cities" définies selon la méthode Eurostat sont beaucoup plus compactes que les unités urbaines grâce au critère de densité (en dehors même des "greater cities" qui constituent un cas spécifique). Il y a là matière à explorer en utilisant des données statistiques pour voir si ce découpage en "cities" proposé par Eurostat apporte des éléments de différenciation des aires urbaines en ce qui concerne leur zone centre densifiée.


2) Comment utiliser et comparer le zonage de l'INSEE et celui d'Eurostat ?

Si on compare le zonage en aires urbaines de l'INSEE au zonage en aires urbaines fonctionnelles d'Eurostat, on ne voit pas de très grandes différences. Pour Paris notamment, la coïncidence entre les deux est presque parfaite. Dans le détail, les principales  différences concernent les couronnes péri-urbaines qui sont plus étendues en ce qui concerne l'INSEE. On touche là à la question de savoir quelles sont les franges de l'urbain. Dans sa définition, l'INSEE englobe davantage de communes rurales sous influence urbaine. Elle a cependant ajouté un degré de ruralité à la typologie européenne des densités afin de cibler les communes peu, voire très peu denses (INSEE, 2015). Bien qu'il utilise un taux de mobilité plus bas (15% au lieu de 40%), le service Eurostat se limite aux villes de plus de 50 000 habitants. La typologie de l'INSEE reste très utile pour travailler sur des petites et moyennes aires urbaines inférieures à 10 000 emplois.

Comparaison entre le Zonage Aires Urbaines de l'INSEE et le zonage FUA d'Eurostat

L'avantage d'un zonage harmonisé à l'échelle européenne est de pouvoir comparer les caractéristiques des aires urbaines françaises et de leurs zones centres avec celles d'autres pays européens. Depuis 2012, l'Union européenne propose une typologie des aires urbaines comme le montre cette carte mise à disposition sur le site d'Eurostat.


La carte des cities et FUA est accessible également à travers le visualiseur SIG fourni par Eurostat. Les FUA représentent 275 villes de l'Union européenne.




3) Quel intérêt et quelles limites des découpages par aires urbaines de manière générale ?

Le principal intérêt des aires urbaines est de mettre en évidence les déplacements domicile-travail. Voici par exemple une carte représentant ces navettages : on observe qu'ils s'organisent pour la plupart à l'échelle des aires urbaines. La carte a été réalisée avec l'outil en ligne Magrit qui permet de faire des cartes de liens (en oursins) entre communes à partir de leur géocentre (voir le tutoriel). Les données correspondent  à des données de recensement de 2014 concernant les mobilités professionnelles domicile - travail.

Ces flux de mobilité des déplacements domicile-travail contribuent à la structuration des aires urbaines, ce qui n’empêche pas de porter un regard critique sur une telle approche ainsi que le préconise Jean-Marc Zaninetti dans un article « Les déplacements domicile-travail structurent-ils encore les territoires ? » paru en septembre 2017 dans la revue en ligne M@ppemonde. Les aires urbaines sont multipolaires et de centralités différentes selon le type de navetteur comme le montre par ailleurs cette fiche d'analyse publiée par l'Observatoire des territoires en 2015.

En l'absence de données précises sur les flux, certains auteurs proposent d'utiliser d'autres critères pour délimiter l'aire urbaine comme par exemple les temps de transport. Guérois & alii (2016) proposent une cartographie en isochrones permettant de mettre en évidence l'accessibilité. Voici par exemple la comparaison entre les aires urbaines fonctionnelles et l'accessibilité réelle mesurée en temps de transport pour Barcelone, Paris et Berlin.




Dans sa thèse Modélisation multi-échelles de la morphologie urbaine à partir de données carroyées de population et de bâti (2015), Johanna Baro s'est intéressée aux classifications de tissus urbains et à la détermination de morphotypes de développement urbain à partir de 50 aires urbaines françaises. Sur le site Du pixel au chorème, Johanna Baro et Etienne Côme donnent à explorer la structuration de ces aires urbaines à partir de trois variables : la population issue des données carroyées de l'INSEE ; la surface bâtie et l'entropie des surfaces bâties calculée par agrégation des bâtiments issus de la BD Topo de l'IGN. Ces variables fournissent une image de la configuration morphologique des aires urbaines : elles permettent de caractériser l'organisation d'espaces bâtis différenciés par leur forme et leur fonction.
 


Le projet e-Géopolis retient également le critère morphologique pour définir les agglomérations : "une agglomération urbaine est une unité bâtie sans discontinuité de plus de 200 mètres entre deux bâtiments et qui compte au moins 10 000 habitants". Les limites des agglomérations sont identifiées à partir d’images satellitaires et de cartes topographiques. Les données concernant les tâches urbaines sont rassemblées au sein de l'Atlas mondial élaboré par Géopolis.

Une autre manière de représenter l'étalement urbain est de mesurer la distance à parcourir pour accéder aux grandes surfaces (supermarchés ou hypermarchés). C'est l'étude conduite par Nadine Polombo et Jean-Marie Beauvais à partir des estimations carroyées de population (2010). Lire l'article.



INSEE analyses consacre un numéro récent (décembre 2018) à l'étude des zones d'emploi à partir du cas de l'Ile de France. Les relations entre centres de décision et établissements permettent de hiérarchiser les territoires. La moitié des emplois de la sphère productive dépend d’un centre de décision extérieur à la zone d’emploi. L’Île-de-France est au cœur de ce réseau de relations. Ses zones d’emploi entretiennent des liens privilégiés avec l’étranger, traduisant le rôle de « ville globale » de l’agglomération parisienne. Elles sont également au cœur d’un réseau radial caractérisé par des relations fortes, mais dissymétriques entre l’Île-de-France et les métropoles. Les liens entre métropoles de province sont de moindre ampleur et n’ont pas un rôle aussi structurant. Néanmoins, les métropoles les plus importantes entretiennent des relations privilégiées avec les zones d’emploi voisines.

Dans les manuels scolaires, les aires urbaines sont utilisées essentiellement pour montrer l'étalement urbain et la structuration des espaces urbains par les réseaux de transport. Voici par exemple une carte d'un manuel de géographie de Troisième qui présente l'extension des espaces urbains pour la ville de Lyon entre 1955 et 2011. C'est la référence de 2010 qui a été choisie alors que les définitions de l'aire urbaine ont elles-mêmes évolué depuis les ZPIU jusqu'aux ZAU. Le croisement de ces deux cartes avec la carte suivante laisse à penser que ce sont les mobilités qui conduisent à étendre l'aire urbaine lyonnaise. En réalité lorsqu'on observe attentivement la carte des mobilités et des aménagements, on s'aperçoit que les réseaux de transport en commun (TCL) sont loin de couvrir la totalité de l'aire urbaine. La dynamique de l'étalement urbain est directement corrélée aux réseaux routiers et ferrés à l'échelle régionale, sans voir qu'il y a en fait deux échelles de mobilité, l'une à l'échelle de l'unité urbaine (plutôt liée aux transports en commun) et l'autre à l'échelle de l'aire urbaine toute entière (plutôt liée à l'automobile). Dans les deux cas, ce sont les moyens de transport qui sont mis en avant comme facteur unique de l'étalement : quid de la mobilité réelle notamment des temps de déplacement, de la répartition de l'emploi, du coût du logement qui participent également aux dynamiques urbaines ? Une séance pédagogique proposée par le site HG Sempaï propose dans la même idée de décrire et expliquer le processus d’étalement urbain en lien avec les mobilités (ce qui est dans l'esprit du programme de la classe de troisième qui propose d'étudier les aires urbaines en relation avec les mobilités quotidiennes).






Dans l'idée de donner à voir et mieux faire comprendre la distinction entre ville-centre, banlieue et couronne péri-urbaine, les manuels scolaires et les cours de géographie élaborés par les enseignants comportent souvent des schémas qui permettent de résumer les définitions. Ce type de schéma sert à montrer, assez peu à interroger le zonage lui-même.

Ce schéma comporte des variantes plus ou moins complexes, avec ou sans représentation des pôles de l'espace rural, avec ou sans flux de mobilité entre les zones (voir aussi cette carte mentale proposée par le manuel Magnard).



En réalité, ce sont surtout les zones péri-urbaines des grandes métropoles qui s'étalent le plus largement aujourd'hui à l'échelle nationale. Pour en rendre compte, Nicolas Lambert a élaboré cette carte qui ne retient que les aires péri-urbaines des plus grandes aires urbaines.





Les aires métropolitaines correspondent aux grandes aires urbaines qui ont plus de 500 000 habitants et concentrent plus de 20 000 cadres des fonctions métropolitaines (CFM), c'est-à-dire les cadres et chefs d'entreprise d'au moins dix salariés travaillant dans les fonctions métropolitaines. Elles sont au nombre de treize : Paris, Lyon, Marseille, Lille, Toulouse, Bordeaux, Nice, Nantes, Strasbourg, Rennes, Grenoble, Saint-Étienne et Montpellier. Ces aires métropolitaines concentrent près d'un tiers de la population française. Il est donc souvent plus efficace de les représenter sous forme d'une carte anamorphosée comme permet de le faire le logiciel ScapeToad (voir les anamorphoses proposées par Jacques Lévy et le laboratoire Choros)



En réaction à ce type de cartographie qui a tendance à survaloriser le poids de l'urbain, d'autres géographes ont cherché à montrer la place encore importante des espaces ruraux en France. Pierre Pistre et Frédéric Richard abordent le problème dans un article publié en avril 2018 sur le site Géoconfluences, Seulement 5 à 15% de ruraux en France métropolitaine ? Les auteurs fournissent une lecture critique du Zonage en Aires Urbaines (ZAU) dont "la conception, lorsqu’elle a été mal interprétée, a indument pu inciter à déduire une importante contraction des limites de l’espace rural". 

Pistre et Richard (2018) mettent en avant plusieurs éléments concernant les limites du zonage en aires urbaines :
  • depuis 1996, date de son élaboration, le ZAU est devenu un référentiel incontournable. Il s'est imposé dans la recherche, dans les politiques publiques, dans les programmes scolaires... sans être vraiment interrogé sur le plan des choix méthodologiques ;
  • il relève d’un processus spécifique de catégorisation des espaces français y compris « ruraux » ;
  • il fait disparaître une partie non négligeable des petits ou moyens pôles souvent absorbés par une grande aire urbaine dans le processus de construction des couronnes périurbaines ;
  • il contribue à étendre les couronnes périurbaines notamment à travers les communes multipolarisées, le critère de 40% de déplacements domicile-travail représentant moins de la moitié des actifs ayant un emploi (avec un taux de mobilité à 50%, la carte des ZAU serait différente) ;
  • il ne devrait pas être le seul critère pour calculer la population urbaine : le chiffre de 85 % de population urbaine en France a tendance à être exagéré car il est calculé à partir des aires urbaines, couronnes comprises. Si on s'en tient aux unités urbaines telles que définies par l'INSEE (ensemble de communes avec continuité du bâti et plus de 2000 habitants), la part de la population urbaine est ramenée à 60%.
  • il ne devrait pas servir à synthétiser à lui seul la dynamique spatiale du périurbain en utilisant un seul type de mobilité (domicile-travail) d’une minorité (40 % des actifs occupés) calculée à partir d’une autre minorité (les actifs occupés dans la population totale) ;
  • il devrait être utilisé pour ce qu'il est : une grille d’analyse spécifique de la polarisation de l’emploi en France, comme le rappellent les précautions d’usage formulées par l’INSEE. 

In fine les habitants du périurbain se perçoivent souvent comme vivant à la campagne, ce qui renvoie en partie au débat actuel sur l'ancrage territorial et le vécu des populations périurbaines (lire le billet : comment interpréter  la carte des gilets jaunes ?). Eric Charmes montre que, face à la crise des centres des villes moyennes, ce sont plutôt les villages des couronnes péri-urbaines qui s'en sortent le mieux (lire son article sur "La revanche des villages").

L'Observatoire des territoires (DATAR) fournit une série de cartes en haute définition sur les territoires fonctionnels, dont la fameuse carte des aires urbaines (INSEE, 2010) qui a souvent été reprise comme cadre de référence. Les données et les typologies sont téléchargeables à partir de l'interface cartographique. Cela concerne notamment la carte des unités urbaines, des zones d'emplois, des bassins de vie, des campagnes françaises, des territoires littoraux, de montagne... En téléchargeant les fichiers au format xls, il est possible de récupérer ces typologies et de faire des jointures dans un SIG à partir du fichier des communes de l'IGN.




Une autre manière d'appréhender l'urbanisation et la métropolisation à l'échelle française et européenne est d'utiliser les données de l'Atlas  urbain européen. Il fournit depuis 2006 la cartographie des grands types d’occupation du sol pour 300 agglomérations supérieures à 100 000 habitants et depuis 2012 pour 800 aires urbaines fonctionnelles supérieures à 50 000 habitants. Les données sont disponibles sur le site de l'Agence Européenne de l'Environnement. L'Atlas urbain 2012 est consultable également sur le site Copernicus avec des données téléchargeables ou accessibles en WMS. Il s'agit de montrer l'extension réelle de la tâche urbaine qui diffère de la délimitation des aires urbaines. Ces données issues sont plus précises que les données Corine Land Cover.

Si on prend l'exemple de Lyon, la comparaison entre les découpages fait apparaître des différences importantes :
  • city (Eurostat) : 15 communes
  • aire urbaine fonctionnelle (FUA, Eurostat) : 331 communes
  • aire urbaine (INSEE 2010) : 515 communes
  • unité urbaine (INSEE, 2010) : 130 communes

La tâche urbaine de Lyon en comparaison des deux zonages en aires urbaines
(sources : Atlas urbain, Eurostat et INSEE)



La tâche urbaine de Lyon ramenée à l'unité urbaine telle que définie par l'INSEE
(ensemble de communes avec continuité du bâti et plus de 2 000 habitants)



Carte des unités urbaines en France (source : INSEE)

Etudier les formes urbaines à partir de plans cadastraux


Peut-on lire l'histoire de France au travers de ses bâtiments ? Inspirés par un article du New York Times, « Les Echos » ont créé une carte de France composée de l'ensemble des bâtiments du pays et se sont associés à la Fabrique de la Cité pour montrer en quoi l'histoire de France se lit dans les formes urbaines.

Nous vous conseillons d'aller découvrir cette très belle exploration de La France par ses bâtiments réalisée par Jules Grandin, Chloë Voisin-Bormuth et Jean-Marc Vittori sur le site des Echos.


Les auteurs proposent d'explorer les formes urbaines à travers les grandes étapes de l'histoire urbaine (de la ville antique à la ville moderne) en s'appuyant sur des exemples qui permettent de donner à voir des formes caractéristiques de tissus et de bâtiments urbains.

Nous avons repris ci-dessous ces exemples caractéristiques de formes urbaines qui montrent que, malgré ses extensions nombreuses, la ville se reconstruit souvent sur elle-même comme un palimpseste. L'idée est de permettre de prolonger l'étude en utilisant le Géoportail qui fournit ces fonds cadastraux et permet de superposer d'autres couches d'information.

1) La ville antique (Arles, Bouches-du-Rhône)

 

La ville d'Arles et son quartier antique 

 Lien sur le Géoportail

 

  • Sur quelle rive du Rhône est implantée la ville antique d'Arles ?
  • Repérer quelques monuments caractéristiques de la ville gallo-romaine (les arènes, le théâtre, les thermes...)
  • Les villes antiques étaient construites selon un plan géométrique avec deux axes principaux perpendiculaires. Chercher où se croisent le cardo et le decumanus (un indice : c'est au croisement de la rue des Arènes et de la rue de l'Hôtel de ville).
  • Dans la Gaule romaine, les cimetières sont aménagés en dehors des villes. Chercher l'emplacement du cimetière des Alyscamps à proximité d'un lotissement qui porte le même nom.


2) La ville médiévale (Troyes, Aube)

 

 La ville médiévale de Troyes est enserrée dans ses murailles (aujourd'hui disparues) et conserve ses rues tortueuses
Lien sur le Géoportail

 


3) La ville classique (Versailles, Yvelines)

 

 Versailles, la ville classique avec ses grandes avenues construites près du château
Lien sur le Géoportail

 

 

4) La ville industrielle (Anzin, Nord)

 

La ville minière du Nord avec ses terrils et ses alignements de corons
Lien sur le Géoportail

 

 

5) La ville haussmanienne (Paris rive-droite)


Le Paris haussmanien avec ses gares et ses grands boulevards
 Lien sur le Géoportail



6) La ville nouvelle (Cergy, Val d'Oise)

La ville nouvelle avec son urbanisme de dalle et ses lotissements en lignes courbes
Lien sur le Géoportail



7) La ville actuelle qui se reconstruit sur elle-même (Lille, Nord)

Le centre de Lille et ses ré-aménagements (gare TGV et nouveau quartier Euralille)
 Lien sur le Géoportail




D'autres exemples peuvent être pris pour illustrer l'histoire urbaine et dégager des formes caractéristiques propres à la ville antique, la ville médiévale, la ville classique, la ville industrielle, la ville nouvelle et la ville actuelle. Pour compléter ce "jeu de 7 familles" des villes, il faudrait ajouter la ville à l'urbanisme fonctionnel avec ses grands ensembles pour laquelle Renaud Epstein nous donne à voir des représentations remarquables à travers sa série Un jour, une ZUP, une carte postale.

En voici un exemple : la ville et ses grands ensembles (Vénissieux, Rhône)

Vénissieux et ses grands ensembles au sud de Lyon
 Lien sur le Géoportail


Cartes postales des Minguettes dans les années 1960-70 : vue de la ZUP en construction, vue au sol 1, vue au sol 2, vue aérienne.

En complément, lire l'article de Jean Laterrasse, Urbanisme et trame urbaine : ce que nous apprend l’histoire des villes (2018).

Inspiré par Jules Grandin et les Echos, Mathieu Chartier propose des animations en gif animés pour montrer l'évolution de l'histoire urbaine de villes françaises. Voici par exemple l'évolution de Besançon à partir du site antique de Vesontio à partir du site Edugéo (cliquer sur ce lien pour accéder aux couches cartographiques).



Pour information, les données cadastrales sont désormais des données ouvertes. Un site est consacré à la diffusion du Plan Cadastral Informatisé (PCI) sur cadastre.data.gouv.fr. Ces plans sont téléchargeables en différents formats vecteur ou raster.

Voici l'adresse pour télécharger directement les fichiers cadastraux par département (au format geojson) :
http://cadastre.data.gouv.fr/data/etalab-cadastre/2017-07-06/geojson/communes/

La société Koumoul, spécialisée dans la visualisation directe et interactive de données, a repris ces données cadastrales en open data pour les afficher sur sa plateforme en permettant de distinguer entre parcelles bâties et non bâties.
http://koumoul.com/s/cadastre/



Jean-Marc Zaninetti et Dominique Andrieu ont étudié l’étalement résidentiel à partir des données carroyées de l'INSEE et des fichiers fonciers MAJIC (Mise À Jour des Informations Cadastrales). Lire leur article publié en juillet 2018 dans la revue M@ppemonde. Les deux auteurs proposent de suivre l'évolution du parc de logements de 1946 à 2013 à travers deux cartes interactives concernant Tours et Orléans.