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Compte-rendu : goûter de la géomatique du 6 mars 2014

Géomatique, gâteaux et boissons : début du goûter

C’est sous un magnifique soleil rayonnant que cette nouvelle séance a réuni Ludovic, Maxime, Delphine, Luc, Thomas et Justin.

Classifier des données non paramétriques : le test de Dunn

Le goûter s’ouvre sur une présentation de Thomas. Il propose d’approfondir le test de Dunn, utilisé lors de sa thèse (voir la présentation ici). Nous y reviendrons avec plus de détails dans un prochain post.

 

Géographie des transports à Dijon et impact sur la qualité de l’air : un exemple de modèle multi-agent

Justin présente ensuite ses travaux de doctorat, toujours en cours, sur l’étude du trafic routier dijonnais et la pollution de proximité (oxydes d’azotes). Il utilise à cet effet une plateforme de Simulation Multi-Agent (SMA).

La pollution azotée est un phénomène spatio-temporel tenant compte de facteurs multiples comme les conditions météorologiques, ou l’intensité des sources d’émission, qui font fortement varier les niveaux de la qualité de l’air urbaine au cours de la journée.

 

Pic de pollution routière
Pic de pollution routière
D’après Roussel 2006.

Le travail se concentre à une échelle fine : de temps avec des données au 1/4h, et spatiale, en étudiant le bord des route. Il se concentre sur la reconstruction de la variabilité intra journalière du trafic routier et des hot-spot de la pollution atmosphérique.

La première partie de son travail consiste à modéliser le trafic dijonnais. Ce dernier est surveillé par des capteurs électromagnétiques placés sous la chaussée aux abords des principaux axes routiers. En lien avec les feux tricolores, ils permettent la régulation et la gestion du trafic routier en milieu urbain via le réglage des cycles de signalisation.

 

Localisation des capteurs électromagnétiques. Copyright J.
Localisation des capteurs électromagnétiques. Copyright J. Emery

Ces données sur la circulation, enregistrées avec une précision au quart d’heure, sont des données accessibles et peu mobilisées par les acteurs du transport routier. Elles permettent de mesurer 12,5% du réseau dijonnais. Leur usage permet de se détacher des modèles déterministes (dit classique à quatre étapes) et offre l’opportunité de développer un modèle d’affectation du trafic.

Pour rendre compte du trafic, Justin a modélisé un graphe théorique orienté avec des éléments temporels basé sur l’organisation/sur l’algorithme des colonies de fourmis.

Après des prétraitements (valeurs manquantes, aberrantes…) sur Matlab afin de calculer ce modèle, le choix s’est porté sur la plateforme de simulation open-source GAMA. Elle permet d’intégrer plus facilement un shapefile et de générer des populations synthétiques plus importantes. Le modèle multi-agent permet de mieux rendre compte des interactions agents/agents et agents/environnement soit l’action d’un agent vers un autre agent et de l’interaction de ses agents avec son environnement.

 

Modélisation SMA : environnement (graphe orienté) et situation des stations de comptages routiers. J.
Modélisation SMA : environnement (graphe orienté) et situation des stations de comptages routiers. Copyright : J. Emery.

Une vidéo proposée lors du goûter complète la présentation en exposant la méthodologie, le modèle puis le fonctionnement du modèle multi-agent.

La suite des travaux de thèse permettra d’améliorer le modèle et de mieux percevoir les incidences de la circulation routière en termes de qualité de l’air.

Quelques ressources pour approfondir :

Le mémoire de Master 2 « La qualité de l’air liée au transport routier en milieu urbain » dont la thèse de Justin est la suite.

Le modèle des colonies de fourmis

L’explication avec un exemple détaillé sur le site Développez

La plateforme GAMA

Un article sur la plate-forme GAMA et les données géographiques sur Cybergeo

Un TPE présentant un comparatif de plateforme de simulation, dont GAMA.

 

ArcGIS, PostgreSQL, GRASS, MySQL, PostGIS, ACCESS, QGIS… Quelles différences?

L’importance numérique des données traitées par Justin soulève des interrogations sur le choix de la base de données et des outils permettant les analyses. D’autant que le doctorat ne suppose pas de connaître l’ensemble des possibilités des logiciels traitant de l’information géographique.

Pour ces interrogations, Ludovic conseille aux doctorants des laboratoires associés à la MSH de solliciter l’expertise de la plateforme : conseil, aide technique ponctuelle… Vous trouverez sur la page de la plateforme les heures d’ouverture.

Les logiciels cités dans le titre permettent visualiser, manipuler et analyser l’information géographique.

ACCESS reprend les possibilités des bases de données mais avec les limites déjà énoncées dans un dernier post.

PostgreSQL et MySQL sont des bases de données relationnelles qui mettent en forme les données au sein de tables reliées entre elles.

PostGIS est la cartouche spatiale de PostgreSQL : elle propose de nombreuses possibilités d’analyses dans ce domaine. Ces fonctions commencent par « ST_ » pour Spatial Type, comme ST_distance pour obtenir la distance entre deux géométries.

On interroge PostgreSQL/GIS et MySQL en SQL afin de sélectionner les données et effectuer certains calculs statistiques.

ArcGIS (propriétaire) et QGIS (libre) sont des logiciels SIG. Ils permettent de visualiser les données géographiques et de les analyser.

GRASS GIS est un logiciel libre très utilisé pour les analyses de données raster. Quelques références permettent d’en saisir les subtilités. Notons que QGIS propose une extension GRASS et l’accès, grâce à la boîte à outils de traitement, aux géoalgorithmes de GRASS.

 

Fin du goûter et date de la prochaine séance

Les discussions se prolongent autour du buffet composé d’un énorme fondant au chocolat et d’un gâteau noisettes-amandes-pruneaux. Prochain rendez-vous le jeudi 3 avril 2014 à 15h, salle 214 !

Compte-rendu : goûter de la géomatique du jeudi 9 janvier 2014

15h : début du premier goûter de l’année 2014

Le goûter a réuni Laure, Ludovic, Maxime, Thomas, Luc, Delphine, Estelle (élevée au grade de docteur depuis sa dernière présence aux goûters : félicitations !) et Jean-Louis, chercheur en géographie.

Signe de la saison, une très belle galette a animé les discussions ainsi que des papillotes aux trois chocolats et une grande diversité de boissons chaudes.

Question sur la prise en main d’un GPS

La séance débute avec une interrogation sur le GPS Garmin ExTrem : comment y intégrer des cartes anciennes géoréférencées afin de les visualiser sur le terrain ? Différentes solutions sont proposées : MapInstall de Garmin (tutoriels iciici ou) ou pour des cartes personnalisées, le plugins de Qgis GarminCustomMap qui créé un raster en KML.

Topologie : présentation d’une application pratique

Thomas développe à la MSH l’application archéologique OH-FET : elle permet d’étudier les dynamiques spatio-temporelles selon la décomposition des observations archéologiques en entités spatiales dans un graphe topologique. Il est confronté à des problèmes de voisinages de shapefile (vectorisation non-optimale composée de micro-polygones, lignes non jointes…) qui nuisent à l’intégration des données dans le modèle topologique puis à l’analyse. Ces problèmes de topologie conduisent à une discussion de deux ordres. D’abord, sur la manière d’obtenir une topologie grâce aux outils SIG et de base de données. Puis dans le cadre d’OH-FET, sur les choix de présentation aux futurs utilisateurs (pas de prise en compte, résumé exhaustif, seuils d’erreurs ?). Nous proposerons prochainement un billet plus détaillé sur cette question.

Reconnaissance des routes commerciales par LIDAR et photographie aérienne

Jean-Louis travaille dans le cadre de ses recherches sur le peuplement au Moyen-âge sur les routes anciennes. Les photos aériennes permettent une reconnaissance de ces chemins par la différence de couleur des terres. Les résultats actuels issus des données dérivées (ombrages) d’une acquisition LIDAR ne permettent cependant pas de rendre compte de ces routes. Jean-Louis avance des causes liées à l’agriculture : ces anciens chemins se trouvent actuellement dans des champs dont les labours profonds (hersage, broyage des pierres, lit de semence) peuvent avoir fait disparaître toutes traces d’affaissements, comme elles sont détectables dans des forêts.

Exemple d'un vestige archéologique reconnaissable par photographie aérienne. Ici, enceinte pentagonale d’environ 50-70m en Bretagne. Sources : Géoportail, http://archeologie.canalblog.com/
Exemple d’un vestige archéologique reconnaissable par photographie aérienne. Ici, enceinte pentagonale d’environ 50-70m en Bretagne.
Sources : Géoportail, http://archeologie.canalblog.com/

17h : annonce de la reine et du prochain goûter

Le goûter s’est clôturé par le partage de la galette, les félicitations à la reine et les remerciements aux participants. Jean-Louis devrait poursuivre l’exposé de ses travaux au prochain goûter : rendez-vous le jeudi 6 février 2014 !

Compte-rendu : goûter de la géomatique du jeudi 5 décembre 2013

15h : début du dernier goûter de l’année 2013

La plate-forme technologique et géomatique (Laure, Ludovic, Maxime, Lucile, Thomas et Delphine) accueille pour ce nouveau goûter Estelle, qui travaille sur les anciens sites miniers des Cévennes, Fabrice, professeur-géochimiste et Julien, jeune docteur en géo-archéologique sur un terrain en Tunisie.

Pour garder les esprits actifs, les participants ont apporté de grosses parts de gâteau au chocolat saupoudrées de neige, des sablés géographiques, un quatre-quarts, un délicieux cake à la vanille des îles et une assemblée de papillotes.

papillottesLe cas de la méthode statistique du K-Ripley

Lucile a présenté son travail sur des méthodes de statistiques spatiales appliquées aux données archéologiques.

L’objectif est d’analyser la distribution spatiale de semis de points correspondant à des sites archéologiques d’une période donnée, puis de le comparer avec les périodes antérieures et/ou postérieures. Pour ce faire, on utilise des outils pour caractériser la structure d’un semis de points (forme du semis, distances entre voisins, etc).

Ces outils, et plus particulièrement la fonction K de Ripley, permettent d’identifier ou non la présence de concentrations (agrégats/clusters) dans le semis de points étudié, en se basant sur des calculs de distances entre les points. Ces méthodes statistiques comparent le semis de points à des tirages aléatoires d’autres semis hypothétiques (hypothèse statistique d’homogénéité du semis de points dans l’espace), afin de déterminer les meilleures distances à l’agrégation.

Lecture : courbe épaisse sous les deux courbes minces (intervalle de confiance) : le semis de point est considéré comme agrégé. En dessous de l'intervalle de confiance, il est régulier. Dans l'intervalle de confiance, le semis est considéré comme aléatoire.
Lecture :
Courbe épaisse au-dessus des deux courbes minces (intervalle de confiance) : le semis de point est considéré comme agrégé.
En dessous de l’intervalle de confiance, il est régulier.
Dans l’intervalle de confiance, le semis est considéré comme aléatoire.
Copyright : L.Pillot et L.Saligny

Après un rappel des méthodes (fonctions statistiques, rendu graphique-corrélogramme), Lucile a présenté des questionnements ayant trait à l’application de ces outils pour des cas archéologiques. Ces questionnements concernent avant tout la comparaison du semis étudié à une hypothèse d’homogénéité de la distribution spatiale, qui ne se vérifie pas pour les données de peuplement humain étudié (on sait que la répartition des sites n’est pas indépendante de l’espace étudié et qu’il existe des processus sous-jacents qui peuvent l’influencer).

Lucile a montré qu’il existe des alternatives permettant de supposer un processus de non-homogénéité (hétérogénéité) en utilisant des fonctions existantes comme le Kinhom sous le logiciel R. Elle a ensuite exposé les limites de cette fonction en demandant quelles adaptations méthodologiques et perspectives peuvent être envisagées si l’on souhaite analyser la distribution de sites archéologiques.

La discussion s’est prolongée sur les critères à mettre en œuvre, les méthodes de test et plus généralement sur l’utilisation des statistiques.

Quelques références sur le K de Ripley :

La méthode de Ripley pour l’analyse des structures spatiales ponctuelles en écologie.

Statistique de Ripley et processus ponctuels

-Chapitre 12 de la thèse de F. Goreaud : Apports de l’analyse de la structure spatiale en forêt tempérée à l’étude et la modélisation des peuplements complexes

-George L. W. Perry, Ben P. Miller, Neal J. Enright, A comparison of methods for the statistical analysis of spatial point patterns in plant ecology

Une simulation en ligne

Deux retours d’expériences en cartographie et géomatique en collectivité publique

Maxime a présenté des missions de cartographie et de géomatique réalisées lors de deux stages en Conseil Général.

Lors du premier stage, il a mis à jour une cartothèque tout en effectuant un changement de logiciel SIG. Il a également créé des cartes de routes à l’échelle régionale. Réalisées au format A3 à A0, elles appliquaient le placement dynamique des étiquettes (Maplex).

routier1
Extrait de la carte du pôle de Langres – format A0
Carte réalisée le 24/08/2012 avec ArcMap
Source : Conseil Général de Haute-Marne
Copyright : Maxime pour la cellule SIG du conseil général de la Haute-Marne
Extrait de la carte du centre de Langres carte réalisée le 04/07/12 avec ArcMap source : Conseil Général de Haute-Marne Copyright : Maxime pour la cellule SIG du conseil général de la Haute-Marne
Extrait de la carte du centre de Langres – format A0
Carte réalisée le 04/07/12 avec ArcMap
Source : Conseil Général de Haute-Marne
Copyright : Maxime pour la cellule SIG du conseil général de la Haute-Marne

Certaines comportaient des contraintes de couleur (niveaux de gris, adaptation à un public daltonien) en gardant les critères de visibilité et de lisibilité.

Extrait de la carte du centre de FAYL-BILLOT carte réalisée le 24/08/2012 avec ArcMap source : Conseil Général de Haute-Marne Copyright : Maxime pour la cellule SIG du conseil général de la Haute-Marne
Extrait de la carte du centre de FAYL-BILLOT en niveau de gris – format A4
Carte réalisée le 24/08/2012 avec ArcMap
Source : Conseil Général de Haute-Marne
Copyright : Maxime pour la cellule SIG du conseil général de la Haute-Marne

Pour modéliser l’ensemble des cartes à une échelle choisie avant impression, il a utilisé le langage Python.

Extrait de la carte du pôle de Langres – format A0 Carte réalisée le 24/08/2012 avec ArcMap Source : Conseil Général de Haute-Marne Copyright : Maxime pour la cellule SIG du conseil général de la Haute-Marne
Extrait de la carte de la santé – format A0 – application à un public daltonien
Carte réalisée en août 2012 avec ArcMap
Source : Conseil Général de Haute-Marne
Copyright : Maxime pour la cellule SIG du conseil général de la Haute-Marne

Le stage comportait enfin un volet de formation des utilisateurs.

Le second stage a consisté au recensement de données existantes mais dispersées sur la thématique des itinéraires touristiques en Haute-Marne, puis la mise en place d’une base de données spatiale (PostGIS). Il a également présenté les outils et les choix réalisés pour proposer à la Maison du Tourisme de Haute-Marne des solutions de mise à jour des données en intranet et pour une visualisation de celles-ci sur leur site Internet.

Les contraintes du stage ont alimenté les discussions. Les participants se sont rassemblés autour des cartes pour les commentaires sur les détails cartographiques. L’utilisation du langage python a également amené de nombreuses réflexions.

Sur les problématiques de création et de gestion des couleurs, on peut se référer aux sites suivants :

Pour les gradients de couleurs (données qualitatives et quantitatives) l’outil de Cynthia A. Brewer : colorbrewer.

A noter que cette palette est intégrée dans QGIS (dans les propriétés de la couche vecteur, choisir catégorisé ou gradué/Palette de couleur/nouvelle palette de couleur/mélangeur de couleur).

Pour des gradients et le choix des couleurs : l’explorateur de gradients colorés de Laurent Jégou (voir son site et sa thèse sur le sujet) ou encore le site ColorHexa.

Pour voir les couleurs des différentes formes de daltonisme : Color Scheme designer.

Cartographie de réseaux Internet et géographie

Après une rapide présentation des réseaux localisés dans l’espace, Delphine Montagne a proposé un exemple d’utilisation des réseaux Internet à partir de ses travaux de mémoire de Master 1 sur les données en accès libre sur la biodiversité en France (programme BAGUALA).

L’étude s’inscrit dans le cadre de la directive INSPIRE de 2007 sur l’accès aux citoyens des données issues de financement publics. Ces données permettent d’apporter de la connaissance au public, d’enrichir le débat et les participations des citoyens. Le rapport s’est centré sur les données disponibles sur Internet sans inscription payante, données localisées dans un échantillon de dix régions françaises.

Le mémoire a consisté en une cartographie de la localisation de ces données à partir des sites Internet. Les sites Internet se référencent entre eux à partir de liens (liens de conseils aux lecteurs, liens liés aux citations de pourvoyeurs de subventions) : liens sortants si un site conseille un autre site, liens entrants si le site Internet est conseillé par un autre site. Le but était de réaliser un réseau complet de ces sites, de connaître les acteurs principaux, les acteurs périphériques, les régions proposant le plus de données et la diversité des données proposées.

Pour y répondre, une méthodologie spécifique a été exposée. La recherche a été menée à partir de mots-clés entrés sur Google, du crawl (outil navigant dans des sites Internet et entre eux) Navicrawler, des backlinks (liens entrants) et du logiciel de visualisation Gephi. Il permet d’obtenir un graphe présentant les liens entre sites Internet et grâce aux algorithmes de Gephi, de présenter le caractère plus ou moins proche des sites Internet. Des indices (isolats, connexité, indice de centralité…) viennent le compléter. Les sites pouvant être rattachés à une région, on obtient une notion géographique.

Sites Internet en lien avec le site gouvernemental. Une couleur par région : on note la proche localisation au sein des régions.
Sites Internet en lien avec le site gouvernemental développement-durable. Une couleur par région : on note la proche localisation au sein des régions.
Copyright : D.MONTAGNE 2011

La technique, la lecture des résultats, leur visualisation ou le contenu des algorithmes de Gephi a suscité de nombreuses interrogations curieuses.

17h : fin des délibérations géomatiques…

Le goûter s’est clôturé par des remerciements pour la présence dynamique des participants et un dernier détour vers le buffet.

Prochain goûter exceptionnellement la deuxième semaine de janvier : rendez-vous le jeudi 9 janvier 2014 !

Merci à Lucile pour la rédaction de la partie sur le K de Ripley

Compte-rendu : goûter de la géomatique du jeudi 7 novembre 2013

15h : tour de table d’un auditoire diversifié

Le pôle géomatique de la MSH (Laure, Ludovic, Thomas, Delphine, Emmanuel et Maxime) accueille pour ce goûter un auditoire hétéroclite : Jonhattan, qui effectue un doctorat centré sur le site d’Alésia ; Marie, doctorante ArTeHiS en archéologie qui travaille sur la fabrication de poteries dans la vallée du Rhin, Madame Fen-Chong, maître de conférence en géographie à l’Université de Bourgogne et chercheuse au laboratoire THEMA et Justin qui modélise à l’aide des systèmes multi-agents le trafic routier et la pollution de l’air. Pour soutenir les discussions, les participants ont apporté un goûter diversifié : des muffins pomme-cannelle fondants, des mini-cakes bien anglais, un beau pain d’épices pour éclaircir la gorge, un gâteau au chocolat qui ravie les gourmands et des boissons réconfortantes en ce froid mois de novembre.

Des questions de sources et de techniques sur QGIS

La séance commence par une carte issue d’un travail de synthèse géologique sur plusieurs pays. Première question : comment trouver des sources géologiques dans différents pays ? La carte a été effectuée grâce au site OneGeology mais des carences demeurent pour d’autres pays européen. Des solutions provisoires ont été avancées… Affaire à suivre.

La deuxième question porte sur la cartographie avec quelques conseils de présentation : sémiologie graphique, harmonisation des nombreuses couches de la légende, création d’étiquettes et gestion de cartes avec le composeur d’impression.

A noter que Ludovic proposera une formation QGIS pour les doctorants en début d’année 2014.

Mise en abime d’un résumé : présentation d’une synthèse de l’école d’été sur le paysage de Padoue

Jonhattan, qui a participé à l’école d’été sur le paysage de Padoue du 23-28 septembre 2013 a effectué un compte-rendu des participations. Cette cession portait sur le changement du paysage sur une échelle diachronique et se composait de présentations théoriques (dont le LIDAR), de cessions pratiques, de présentations centrées sur plusieurs pays ou de programmes en cours sur le paysage.

On peut noter parmi les participants G.P Broglio, A. Reynolds, J.L Martin Civantos (programme Memola sur la mémoire du paysage comportant des éléments de géologie, de géographie, d’économie et d’ethnographie). Sur le LIDAR S.Crutchley, D.Powlesland et A.de Guio. Pour des études bio-archéologiques G. Fiorentino sur la forêt du sud, sur l’incultum S.Burri. Sur la thématique de la lecture sur sol et de l’impact anthropologique dans son évolution, R.langohr, C.Nicosia et Y.Devos. Pour les modèles prédictifs, interpréter l’analyse des capacités du paysage, C.Citter.

Intérêt de l’utilisation du LIDAR en archéologie : un exemple sur le site d’Alésia

Après une pause permettant de « mettre les papilles au niveau du cerveau », Jonattan Vidal poursuit par une présentation de ses travaux effectuée aux journées LIDAR de l’université Paris 1.

Le LIDAR (pour LIght Detection And Ranging) permet une approche renouvelée en archéologie en permettant de détecter des anomalies de surface impossibles à détecter sur des photos aériennes ou sur un terrain étendu.

Les travaux présentés se localisent sur le site connu d’Alésia, oppidum du deuxième âge du fer, capitale du peuple Mandubien.

Présentation de la zone d'étude
Présentation de la zone d’étude

Un rapide historique permet de se mettre en situation : en 52 av J.C, lors de la Guerre des Gaules, les légions de César font siège autour de la coalition gauloise. Celui-ci dure environ 2 mois et des fortifications temporaires (bois, terre) ont été pour certaines retrouvées par les archéologues (fouilles, photographies aériennes).

Une couverture LIDAR permet une analyse de la pente de ce site.

Couverture LIDAR Copyright : J. VIDAL
Couverture LIDAR de la zone
Copyright : J. VIDAL

Lors d’une première étude appliquée à un camp au nord de la zone, le résultat permet de visualiser le camp et de remarquer que ce dernier suit les lignes de pente.

Sur un deuxième camp, une combinaison de plusieurs ombrages permet de voir des irrégularités de relief indécelables sur le site : elles sont très légères et sur une surface trop importante pour une reconnaissance à l’œil. Cette analyse permet de montrer un décalage entre les prévisions des archéologues et la démonstration du LIDAR et de la corriger.

Camp B partiellement fouillé, tracé approximatif du camp d'après les recherches du XIXème siècle, le LIDAR permet de le voir et de rectifier ce tracé. Copyright : J. VIDAL
Camp B partiellement fouillé, tracé approximatif du camp d’après les recherches du XIXème siècle.
Le LIDAR permet de le voir et de rectifier ce tracé.
Copyright : J. VIDAL

Enfin, dans un dernier cas, l’étude a permis de remarquer que le lissage d’une résolution à 1m permet de détecter plus d’éléments qu’une résolution à 25cm lorsqu’il s’agit de repérer des anomalies de grande étendue.

MNT à 25cm, 50cm et 1m Copyright J. VIDAL
MNT à 25cm, 50cm et 1m
Copyright : J. VIDAL

L’intervention se poursuit par une discussion sur le LIDAR et ses utilisations dans diverses thématiques géographiques. Il est fait mention des indices en construction : Sky view Factor -sur SAGA GIS (terrain analysis/visibility/sky view factor)-, LRM (Local Relief Models) qui permettront de détecter les irrégularités en archéologie.

Fin de goûter…

Il restait à remercier les participants de leur présence (ainsi que celle de leurs gâteaux), de leurs questions et de leur écoute. Voilà qui est fait !

Prochaine séance le jeudi 5 décembre 2013 où l’on parlera notamment de réseaux Internet et de géographie !