Données SIG sur les écoles publiques en Californie


La California School Campus Database (CSCD) fournit un ensemble de données SIG concernant l'implantation des écoles publiques en Californie, de la maternelle au lycée (niveau K12). Les données sont cartographiées au niveau des parcelles et sont disponibles sur demande en remplissant un formulaire. Cette base de données complète les données publiées par le California Department of Education (CDE), qui offre uniquement les points géocodés des établissements. Les données sont également consultables en ligne à travers deux interfaces au choix ArcGIS Online service ou MapCollaborator.



Les données SIG concernent les types d'établissements, leur adresse, leur géolocalisation (données ponctuelles), leurs formes géométriques (données polygonales), leurs niveaux de classe, leurs installations. Voici par exemple une carte montrant la typologie des établissements  : l'occasion de découvrir la grande diversité des écoles en Californie depuis les écoles "traditionnelles" jusqu'aux écoles dites "spéciales" ou "alternatives".



Les données sont disponibles sous forme de géodatabases pouvant être téléchargées directement dans ArcGIS ou dans QGIS (faites glisser le dossier de la géodatabase dans la vue Carte). La géodatabase contient les centroïdes d'emplacement et les polygones des écoles, des collèges communautaires et des universités publiques.

A noter : les données statistiques complémentaires concernant notamment les effectifs sont à télécharger sur le site du California Department of Education.

Le site CSCD a souhaité mettre à disposition ces données pour un large éventail d'utilisations allant de la recherche des écoles les plus proches pour les familles jusqu'à des usages plus professionnels concernant l'aménagement et l'analyse des espaces scolaires. Il n'est pas inintéressant de voir dans quel état d'esprit ces données ont été diffusées, en référence au contexte américain où les écoles sont exposées à de nombreux risques. Dans un climat quelque peu anxiogène, la cartographie est censée fournir un outil pour mieux protéger les établissements scolaires des risques extérieurs :
  • Distance au risque :
         - Vente au détail de tabac, alcool et autres substances contrôlées
         - Zones sans drogue
         - Utilisation de pesticides et dérivés
         - Délinquants sexuels enregistrés
  • Évaluation de l'accessibilité des espaces ouverts pour des usages sportifs ou récréatif
  • La proximité de parcs et d'espaces ouverts pour des politiques "d'utilisation en commun" hors campus, qui sont accessibles en tant que parcs publics pendant certaines heures ou à certaines saisons.
  •  Possibilités d'alimentation et de recharge en eau
  •  Fournir une géométrie et une base géographique pour un inventaire des installations scolaires

Consulter le site de la California School Campus Database (CSCD).


Utiliser Khartis dans le cadre de la géographie scolaire


Khartis est un outil de cartographie statistique créé par l’Atelier de cartographie de Sciences Po. Pour accéder au site de cartographie en ligne Khartis, cliquer ici.

Lancé en 2016, cet outil réussit à allier simplicité d'usage et rigueur scientifique. Il peut être utilisé en ligne ou en local à travers une application à télécharger. L'application est disponible sous Mac, Windows et Linux. Le fichier à télécharger fait 140 Mo et ne nécessite aucune installation. Il s'agit d'une application autonome incluant tous les fonds de carte et les exemples fournis.

Khartis est un outil cartographique plus simple que Magrit, une autre application cartographique développée par le pôle géomatique de l’UMS RIATE. Khartis permet néanmoins de réaliser plus facilement des jointures car il est moins sensible à la casse et offre la possibilité d'une correction des noms de pays via son dictionnaire. Son principal intérêt est d’accompagner l’utilisateur dans le processus de création de sa carte de A à Z. Les étapes d'élaboration d'une carte statistique sont décomposées de manière très pédagogique et bien décrites dans la documentation. Il est par ailleurs possible de revenir sur chaque étape si l'on souhaite changer des paramètres.

1) Le choix du fond de carte

De nombreux fonds sont mis à disposition avec différents niveaux administratifs (voir la liste plus bas). A l’échelle mondiale, onze projections sont disponibles (comme dans Magrit) : Atlantis, Bertin 1953, Briesemeister, Goode H., Lambert équivalente azimutale ou LAEA, Mollweide, Natural Earth, Waterman, Orthographique, Plate carrée, Mercator. Ces projections sont classées selon leur capacité à respecter les surfaces, les distances ou les angles. Une fonction très appréciable : on peut modifier à la volée le mode de projection, même si la carte est déjà construite. On peut également jouer sur le centrage de la carte en la déplaçant en latitude, en longitude, voire en rotation (en fonction du type de projection). 
                                                              
   Figure 1 : Les projections disponibles dans Khartis

2) Le choix des données 

Il est possible d'intégrer ses propres données au format CSV ou d'utiliser les jeux de données fournis en tests. Un conseil : télécharger le modèle de fichier CSV pour être sûr de bien respecter la codification proposée par défaut. Pour importer les données, il existe trois méthodes qui sont détaillées dans l’aide fournie par Khartis.

 Figure 2 : L'aide de Khartis pour importer des données

A noter que deux types de données peuvent être traités par cet outil de cartographie : les “données avec niveaux administratifs”, qui correspondent aux fonds de carte proposés (Monde > pays > régions > départements), et les ”données avec coordonnées géographiques” (latitude/longitude). Ces dernières permettent aux utilisateurs d’ajouter d’autres lieux comme par exemple des villes.
                                                  
Figure 3 : Importer des données avec des coordonnées géographiques

3) Le choix de la discrétisation et des variables visuelles 

Plusieurs modes de discrétisation (intervalles réguliers, moyennes emboîtées, quantiles, standardisation, Jenks, seuils manuels) sont à disposition permettant un usage simple ou expert. On peut choisir le nombre de classes ou indiquer ses seuils manuellement grâce à un histogramme de répartition (il n'est pas possible de déplacer les seuils directement sur l'histogramme comme sur Géoclip ou Magrit).
 

Figure 4 : Les modes de discrétisation des données

On peut choisir le type de figurés (surfaciques ou ponctuels) en suivant la liste des visualisations proposée par Khartis (visualisations représentant l'ordre, visualisations représentant des différences, visualisations combinant des variables).
 

Figure 5 : La liste de choix de visualisations en fonction des figurés

On peut ainsi représenter plusieurs données en superposant par exemple des aplats et des hachures ou des aplats et des figurés ponctuels. Différents paramètres permettent en outre de modifier la taille, la forme, la couleur et le contraste des symboles proportionnels.                 


Figure 6 : Modifier les paramètres de symboles proportionnels

Notons qu'il est facile de revenir en arrière dans le processus de réalisation de la carte et d'ajouter une nouvelle variable à cartographier, si on a intégré une table avec plusieurs champs. Voir les exemples proposés dans les étapes 3 et 4. En revanche, il n'est pas possible de cartographier des flux avec Khartis (utiliser pour cela Magrit ou QGIS).

4) Le choix de l'habillage et de l'affichage 

L'utilisateur peut intégrer en surcouche du texte ou des flèches, saisir un titre, une source ou un auteur, déplacer la légende, afficher ou non les frontières et le graticule (grille latitude-longitude), choisir la couleur du fond de carte, afficher ou non la nomenclature (“Étiquettes”), faire apparaître le détail des informations contenues dans la base de données en utilisant l'icône information.
                                                        

Figure 7 : Afficher les étiquettes des pays selon un filtre

5) Le choix du format d'exportation 

Une fois achevée, la carte peut être exportée dans deux formats au choix : au format PNG (format pixel respectant la transparence) ou au format SVG (format vectoriel compatible avec d'autres logiciels comme Adobe Illustrator, Inkscape...). L'utilisateur peut choisir les dimensions horizontales et verticales de sa carte. Il peut exporter l'ensemble du projet cartographique pour le réutiliser en local dans le logiciel Khartis (à télécharger au préalable). Inversement il peut être confortable de préparer en local ses jeux de données et ses cartes sous forme de fichier projets (au format *.kh) de manière à les mettre à disposition et les partager avec d'autres utilisateurs qui n'auront plus qu'à les importer dans la version en ligne (cf possibilité de créer des bases d'exercices cartographiques “clés en main”). Lorsqu'on se reconnecte avec le même navigateur et la même session Internet, il est possible normalement de retrouver les projets qui ont été élaborés auparavant ("Reprendre le projet en cours").
                                                                 

 

Figure 8 : Les formats d'exportation de la carte

6) Pistes d'exploitation pédagogique

L'idée est de développer des usages pédagogiques avec Khartis dans le cadre de l'enseignement secondaire. L'objectif à terme est de pouvoir partager des scénarios pédagogiques qui seront recensés sur cette page.

Mathieu Merlet et Cyrille Chopin ont élaboré conjointement une séquence "Aborder la notion de développement durable en Seconde avec Khartis". Pour accéder à la séquence et aux données, cliquer ici ou utiliser l'aperçu ci-dessous.

Cette séquence s'appuie sur un corpus documentaire et un jeu de données prêt à être utilisé en classe. La séquence se décompose en 3 temps :
  • la compréhension et l'analyse critique de la notion de développement et de la limite Nord / Sud ;
  • la mesure du développement à partir d'indicateurs variés ;
  • la persistance de fractures internes aux Etats à partir de l'exemple du Brésil. 





En complément
Fonds de cartes disponibles dans Khartis au 30/10/2018 :
Monde > pays (2016)
Allemagne > Land (2016)
Allemagne > Arrondissement (2016)
Brésil > États (2015)
Brésil > microrégions (2015)
Brésil > mésorégions (2015)
Canada > provinces (2016)
Canada > divisions de recensement (2016)
Europe > pays (2016)
Europe > nuts 2 (2013)
Europe > nuts 3 (2013)
Espagne > provinces (2015)
Espagne > communautés (2015)
États-Unis > États (2015)
France > départements (2016)
France > régions (2015)
France > régions (2016)
France > circonscriptions législatives (2012 & 2017)
France > communes (2016) > régions et DROM
France > communes (2017) > régions et DROM

Les sources de ces différents fonds de cartes sont indiquées sur ce lien :
http://www.sciencespo.fr/cartographie/khartis/app/documentation/site/les-sources-des-exemples-a-disposition/index.html

L’application de cartographie thématique Khartis est présentée par VeilleCarto 2.0
http://veillecarto2-0.fr/2016/10/21/lapplication-de-cartographie-thematique-khartis/

Prise en main de l'application à partir d'un exemple (carte de l'IDH) sur Carto-lycée
http://www.cartolycee.net/spip.php?article106

Présentation sur le site HG de l'académie de Nantes
http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/histoire-geographie-citoyennete/enseignement/cartographie-avec-khartis-1091921.kjsp

Aide en ligne sur le site de Khartis
http://www.sciencespo.fr/cartographie/khartis/docs/


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)