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".

La plus ancienne carte isochrone connue (1881)


Le site La boîte verte fournit des cartes isochrones anciennes permettant de calculer des temps de voyages à diverses époques. A l'échelle locale, les cartes isochrones sont également très anciennes (voir par exemple la carte des temps de transport en train et en tramway à Melbourne en 1922).

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 chalandise 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 a longtemps été réservé aux SIG. Le logiciel QGIS dispose d'un plug-in isochrone (voir cette vidéo) et peut aussi être aussi utilisée avec l'API #HereQgis. On peut l'utiliser conjointement avec OpenStreetMap : voici un exemple avec le plug-in OSM Tools, qui a servi à calculer l'accessibilité aux arrêts de transports en commun à Stuttgart. Désormais les sites de cartographie en ligne intègrent une fonctionnalité 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 quelles distances-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 relier chaque étape.

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. Alors que les grandes métropoles voient fleurir depuis plusieurs années des services numériques et des applications autour de leur réseau de transport, les territoires moins denses et les réseaux interurbains sont encore souvent invisibles sur Internet. Etienne Pichot Damon donne une méthode pour ouvrir les données de transport au format GTFS.

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

Lien ajouté le 26 janvier 2019

Carte des communications rapides entre Paris et le reste de la France (1882)

Cette carte dressée par E. Martin montre que le procédé des isochrones est déjà ancien. Elle fait l'objet de commentaires sur le site MapPorn.



Lien ajouté le 4 février 2019

Temps de transport pour rejoindre Johannesburg en voiture et en avion (source : Vividmaps)



Lien ajouté le 17 mars 2019