Utiliser Magrit dans le cadre de la géographie scolaire



Etape 1 : Présentation de l'application


Magrit est une application en ligne de cartographie thématique développée par Matthieu Viry, Timothée Giraud et Nicolas Lambert au sein du pôle géomatique de l’UMS RIATE. Les concepteurs sont ingénieurs en traitement, analyse et représentation de données. Rappelons que Nicolas Lambert est l'auteur, avec Chistine Zanin, du Manuel de cartographie. Principes, méthodes, applications, dont le principal objectif est d'initier les utilisateurs aux fondamentaux de la cartographie. 

Magrit est un outil issu du monde de la recherche, mais il comporte une forte dimension pédagogique comme le suggère le carnet du blog qui lui est associé. Le pari semble réussi pour cette application libre et en ligne, assez simple à prendre en main pour des élèves de collège-lycée. Il permet dans un premier temps de réaliser des cartes choroplèthes et des cartes en symboles proportionnels. Mais on peut aller beaucoup plus loin si on le souhaite, en réalisant des représentations cartographiques plus complexes telles que des lissages, des carroyages, des discontinuités, des anamorphoses... D'une certaine façon Magrit permet de commencer à mobiliser des outils de l'analyse spatiale propres aux SIG (Systèmes d’information géographique) tout en restant dans un outil assez simple qui s'apparente à un logiciel de cartographie thématique.

Pour la prise en main de l'application, les enseignants et les élèves disposent de tutoriels et d'une documentation détaillée avec un sommaire très pratique. Les étapes de fabrication de la carte sont bien décomposées de manière à guider l'utilisateur, mais aussi à comprendre les choix successifs que l'on opère au moment d'élaborer une carte à partir de données :
  1. L'import du fond de carte et des données
  2. Les choix de la représentation
  3. La gestion des couches
  4. L'habillage et la mise en page
  5. L'export de la carte
Le sommaire de la documentation en ligne de Magrit détaille les étapes en fonction des types de cartes à réaliser :

                                    La documentation en ligne de Magrit : 3.1. Carte de stocks.


Le logiciel lit les principaux formats de données spatiales (Shapefile, GeoJSON, KML, CSV…) :

 


Le format GeoJson, qui est de plus en plus utilisé dans les SIG est ici conseillé pour importer un fond de carte. L'import peut se faire par un simple clic sur le bouton « Ajout d'un fond de carte » ou par « un glisser-déposer dans la zone de la carte ».

De nombreux fonds de cartes avec des jeux de données directement exploitables sont mis à la disposition des utilisateurs :


Des exemples de jeux de données proposés par Magrit.


Ces données fournies en exemple par Magrit sont à différentes échelles (locale, régionale, globale) et peuvent être utilisées par les enseignants pour réaliser des cartes thématiques en liaison avec les thèmes du programme de géographie au collège et au lycée.

Voici un exemple de carte réalisée avec les données de Magrit sur la population du Brésil :



Dans sa documentation, l’application cite la source de ces données d’exemples : http://magrit.cnrs.fr/docs/dataset_source_fr.html

Plusieurs méthodes de discrétisation sont proposées par Magrit :
- Intervalles égaux
- Quantiles
- Seuils naturels (méthode de Jenks)
- Moyenne et écart-type
- Q6 (utilisée également par Philcarto).

On apprécie là encore la documentation du logiciel qui fournit une notice précise pour chaque méthode de discrétisation : http://magrit.cnrs.fr/docs/discretisation_fr.html

Ceux qui connaissent le Manuel de cartographie. Principes, méthodes, applications de C. Zanin et N. Lambert retrouveront dans cette documentation de Magrit la qualité didactique de cet ouvrage.

Un panneau de la boîte de dialogue permet en outre de visualiser le résultat de la distribution obtenue et donne la possibilité d’affiner le type de discrétisation.


Magrit offre par ailleurs une grande variété de projections cartographiques. Par défaut il propose la projection Natural Earth, reconnaissable à ses méridiens arrondis pour imiter la forme sphérique de la Terre. Cette projection pseudocylindrique conçue par Tom Patterson en 2015 est ni conforme ni équivalente.

                           La documentation en ligne de Magrit : 2. Choix d'une projection.


Cette application de cartographie en ligne est donc particulièrement recommandée pour faire travailler les élèves sur les systèmes de projection. Ci-dessous la fameuse projection de Bertin créée par Jacques Bertin en 1953, une des rares projections à préserver à peu près les surfaces, sans pour autant déformer les pays de manière trop grotesque (source : http://magrit.hypotheses.org/589) :


Magrit donne aussi l’opportunité d’insérer ses propres fonds de cartes vectoriels (Shapefile, GeoJSON, KML) et de joindre ses données (au format CSV) en réalisant une jointure :



La documentation en ligne de Magrit : 1.3. Jointure des données.


Cette caractéristique de Magrit est à souligner car elle offre une plus-value en permettant de travailler à toutes les échelles, de l'étude d'un espace à l'échelle locale à celle de pays ou de grandes régions continentales à l'échelle mondiale.

La diversité des représentations cartographiques que propose Magrit est une autre particularité de ce logiciel. Signalons en particulier le carroyage, la carte lissée ou encore la carte de liens.

Chacune de ces représentations cartographiques est expliquée dans la documentation de Magrit et agrémentée d’exemples dans la galerie.

 Exemple de carte lissée proposée dans la galerie.


Pour terminer cette présentation de l’application, notons que l’export des cartes sous Magrit se fait aux formats SVG (compatible avec Inkscape et Adobe Illustrator), PNG ou GEO (GeoJSON, TopoJSON, ESRI Shapefile, GML, KML).

Magrit est donc parfaitement compatible avec un logiciel de visualisation du globe terrestre comme Google Earth pro désormais disponible en version gratuite, un SIG (système d’information géographique) tel que QGIS ou le logiciel de l’atelier de cartographie de Sciences Po, Khartis.

Magrit se distingue de cette autre application de cartographie en ligne Khartis, notamment par la possibilité d’insérer d’autres fonds de carte que ceux proposés par défaut ainsi que par sa capacité à réaliser de manière simple des méthodes cartographiques complexes comme indiqué précédemment.


Etape 2 : Elaboration d'un jeu de données (approche critique des sources)


Dans cette deuxième partie, nous présentons un exemple de carte de liens à partir des données déplacements domicile-travail publiées par l’INSEE  le 29 juin 2017.

La page de présentation des données nous renseigne sur la nature de ces flux : « Les bases sur les flux de mobilité des "déplacements domicile-travail" fournissent, pour l'ensemble des communes (France métropolitaine et DOM), les effectifs correspondant aux croisements du lieu de résidence avec le lieu de travail. » Ces données correspondent aux « limites géographiques en vigueur au 1er janvier n+2 (n étant l'année des données du recensement) ». L’année du recensement étant 2014, la géographie des limites en vigueur est celle au 1er janvier 2016.

Comme le montrent les géographes Julien Gingembre et John Baude dans un article « Les mobilités domicile-travail dans les réseaux d’agglomérations » paru dans le revue EchoGéo de janvier-mars 2014 : « Parmi les différents types de mobilité, la mobilité domicile-travail, résultat d’une distorsion entre habitat et emploi, est celle qui a le plus bouleversé les territoires urbains. »

C’est pourquoi la réalisation d’une carte de liens sur les déplacements domicile-travail des communes de la France métropolitaine nous a semblé pertinente dans le cadre des programmes de géographie en classe de Troisième ou de Première pour traiter de la question des "Mobilités, flux et réseaux de communication dans la mondialisation".

En effet, 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 les limites de ces données 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.

 

Etape 3 : Proposition d'un scénario d’apprentissage


Pour concevoir cette carte de liens avec Magrit, le seuil permettant de visualiser les déplacements entre deux communes est supérieur à 100 flux (seuil retenu par l'INSEE).

La base sur les flux de mobilité des « déplacements domicile-travail » au format xls.

Une carte de liens représente, avec des lignes d'épaisseur proportionnelle à l'intensité du phénomène, les connexions (flux/liens) qui existent entre des couples de lieux. Ici, il s’agit de déplacements entre deux communes où chaque ligne fournit le flux de personnes se déplaçant entre une commune de résidence et une commune du lieu de travail.

Ce type de carte est aussi appelé carte en oursins et peut-être conçu également avec un SIG tel que QGIS et son extension Oursins. On se reportera en particulier au très beau travail publié par Chroniques Cartographiques.

La première étape pour réaliser la carte avec Magrit consiste à télécharger la base de données de l’INSEE et à procéder à un premier « nettoyage » de ces données comme ci-après :


On peut même simplifier encore les données à l’image de l’exemple proposé par la documentation du logiciel :

La documentation en ligne de Magrit : 3.10. Carte de liens
 
Ce qui donne pour notre exemple :



Dans une deuxième étape, on procède à l’ajout du fond de carte principal dans Magrit qui est fourni par l’application en tant que fond de carte d’exemple, en l'occurrence les Communes de France métropolitaine (fond voronoi - basé sur GEOFLA® 2016 v2.2). A l'échelle nationale, les limites des communes sont tracées en fonction de la localisation de leurs centroïdes qui permet de construire des polygones de voronoi :





On insère ensuite le jeu de données préalablement « nettoyé » en cliquant sur le bouton + "Ajout d'un jeu de données":



Une jointure du fond de carte et du jeu de données est alors proposée : répondre « NON ».


Il faut sélectionner le type de représentation dans une troisième étape : cliquez sur l’onglet « Choix de la représentation »  et choisissez « réalisation d’une carte de liens ».



Renseignez maintenant les champs :

- Origine -> i
- Destination -> j
- Intensité -> fij
- Discrétisation -> Pas de discrétisation car on n’a pas besoin de discrétiser des valeurs de flux

Ne pas oublier de sélectionner le champ de la couche géographique à laquelle les champs "Origine" et "Destination" font référence :
- Champ de jointure -> INSEE_COM

Puis cliquez sur -> Dessiner le résultat

 


En travaillant un peu l’habillage et la mise en page dans Magrit, on obtient cette carte des flux de mobilité domicile-travail :


Cette carte en oursins fait bien ressortir la hiérarchie urbaine et l’importance des flux de mobilité des déplacements domicile-travail dans la réorganisation des aires urbaines sur le territoire de la France métropolitaine.


Etape 4 : Prolongements pédagogiques


Parmi les prolongements pédagogiques possibles, on peut utiliser la carte des flux de mobilité domicile-travail pour faire comprendre et discuter la notion d'aire urbaine par des élèves de Troisième ou de Première.

Les parties du programme concernées sont :

En Troisième : "Les aires urbaines, une nouvelle géographie d’une France mondialisée".
La fiche ressource d'accompagnement du programme Eduscol précise que "l’étude de cas [sur l'aire urbaine] peut être abordée par des exemples concrets de mobilités quotidiennes, entre lieux de résidence, lieux de travail et d’étude, lieux de consommation et lieux de loisirs."

En Première : "La France en villes. Mouvements de population, urbanisation, métropolisation"
La fiche ressource Eduscol invite à mettre en évidence "les grands traits des dynamiques spatiales de la population française au profit des aires urbaines" et à aborder "les spécificités de l’armature urbaine de la France à partir de cartes (distribution de la population et des aires urbaines, évolution démographique …)."

Il s'agit d'abord de faire comprendre la polarisation de l'espace par des flux qui aboutissent à la création d'aires urbaines : comment des déplacements linéaires répétés quotidiennement parviennent à dessiner une aire d'influence urbaine ? (niveau Troisième) Puis, l'objectif est de faire ressortir les réseaux urbains avec leurs hiérarchies de manière à montrer le processus en cours de métropolisation du territoire français (niveau Première). Ce faisant, on pourra discuter utilement la notion même d'aire urbaine telle que définie par l'INSEE : "un ensemble de communes dont au moins 40 % de la population résidente ayant un emploi travaille dans le pôle ou dans des communes attirées par celui-ci". Nombreuses sont les communes multipolarisées qui regardent vers plusieurs pôles à la fois.

Pour cela, nous proposons d'ajouter une nouvelle couche vectorielle à notre première carte en oursins : les périmètres des aires urbaines au format GeoJSON.

Elle est disponible en téléchargement sur la plateforme ouverte des données françaises Data.gouv.fr



Cliquez sur l'onglet "Gestion des couches" de Magrit pour insérer ce nouveau jeu de données puis sur le bouton + "Ajout d'un fond de carte d'habillage".


Vous obtenez le résultat suivant :


Faites remonter la couche "Voronoi_communes_2016_2-2" au premier plan et modifier la couleur et l'opacité de remplissage de la couche "Périmètre_Aires_Urbaines_France" qui se trouve maintenant en dessous.




On ajoute la légende en cliquant sur l'onglet "Habillage et mise en page" :



Cette nouvelle carte montre de manière concrète comment les mobilités quotidiennes participent à la délimitation et à la structuration des aires urbaines en France métropolitaine. Pour commenter la carte, il peut être utile d'utiliser la typologie proposée par l'INSEE qui distingue entre grandes, moyennes et petites aires urbaines. Les flux les plus importants sont en effet répartis autour des pôles urbains qui concentrent le plus d’emplois : les agglomérations de Lyon, Lille, Toulouse, Nice, Bordeaux, Nantes, Grenoble et Strasbourg, que l’on peut qualifier de métropoles régionales.

Après avoir montré la polarisation importante du territoire par les grandes aires urbaines, il peut être intéressant d'étudier l'organisation du réseau urbain à l'échelle des régions et de la confronter au nouveau découpage des régions administratives (réforme régionale de 2015). Pour ce faire, dans l'onglet "Gestion des couches", ajouter comme fond d'habillage la couche "Régions de France métro. Geofla 2016" :



Enfin à l'échelle d'une région choisie comme territoire d'étude, il est possible de conduire la même analyse en faisant ressortir cette fois le découpage départemental (ajouter un fond de carte d'habillage --> France départements Géofla 2016). Ainsi pour la région Auvergne-Rhône-Alpes, la grande aire urbaine de Lyon, élevée désormais au rang de métropole administrative, déborde largement sur le Rhône, l'Ain et la Loire au point d'entrer en contact avec les aires urbaines de Saint-Etienne et  de Grenoble. Les territoires de mobilité ne correspondent plus vraiment aux territoires administratifs. Utilisez les outils d'habillage pour indiquer le nom des villes et éventuellement d'autres annotations :


Télécharger le jeu de données au format Geojson (25 Mo) pour l’importer dans Magrit.

Télécharger ce tutoriel sur Magrit dans un fichier PDF


Sources utilisées :
  • Magrit, le blog de présentation et la documentation
http://magrit.hypotheses.org/
http://magrit.cnrs.fr/docs/carto_fr.html
  • Magrit, l'application en ligne
http://magrit.cnrs.fr/modules
  • Sur les projections utilisées
http://proj4.org/projections/natearth.html
http://visionscarto.net/projection-bertin-1953
  • QGIS et l'application Oursins
https://www.qgis.org/fr/site/
http://github.com/LCacheux68224/Oursins
  •  INSEE Mobilités professionnelles en 2014 : déplacements domicile - lieu de travail
    http://www.insee.fr/fr/statistiques/2862065
  • INSEE Documentation bases sur les flux de mobilité : mobilités professionnelles (déplacements domicile - lieu de travail)
http://www.insee.fr/fr/information/2383337
http://www.insee.fr/fr/metadonnees/definition/c2070
  • Carte de France des flux de transports et des mobilités professionnelles - Site Chroniques cartographiques
http://www.chroniques-cartographiques.fr/2018/03/carte-de-france-des-flux-de-transports-et-des-mobilites-professionnelles.html


Références scientifiques :