Soutenance mémoire
Notions sur les bases de données géo-historiques
Les bases de données géo-historiques et ses éléments auxiliaires
Pour comprendre la notion de base de données géo-historique, nous devons tout d’abord mentionner que les données géo-historiques, selon Benoît Costes, constituent un ensemble d’observations spatio- temporelles qui peuvent être stockées au format vectoriel ou dans une base de données . Ainsi, les données géo-historiques partagent les caractéristiques des données géographiques, mais elles diffèrent par le fait que si les données géographiques sont spatiales, les données géo-historiques sont spatio-temporelles, ce qui implique que peuvent faire référence à des éléments qui ont disparu au fil du temps. Cette situation rend les données géo-historiques d’une nature imparfaite, à cause de l’incertitude sur la validité des informations fournies, de la présence de lacunes dans les informations, de l’imprécision géographique, des incertitudes temporelles, etc. (Costes, Benoît, 2017).
Ces inconvénients sont dus au fait que les cartes historiques ont des origines multiples et diverses, ce qui signifie que les données vectorielles créées à partir du traitement des cartes anciennes ne sont rien d’autre qu’une interprétation donnée à un type de représentation du monde qui a été construit avec diverses méthodes. Par conséquent, au moment de travailler avec des données géo historiques, Costes suggère la nécessité de garder à l’esprit que celles-ci auront toujours des imperfections qui, si elles ne sont pas prises en compte, peuvent conduire à de fausses interprétations et conclusions (Costes, Benoît, 2017). Sur ce point, nous devons mentionner les postulats du chercheur Julien Perret, qui non seulement affirme que les données géo-historiques sont de nature imparfaite, mais souligne également que la production de ce type de données doit être réalisée en considérant la nécessité d’identifier, qualifier, fusionner et intégrer l’ensemble des inexactitudes dans l’analyse des ressources cartographiques historiques (Perret, Julien, 2016).
Les données géo-historiques sont alors un type d’information spatio-temporelle extraite de cartes historiques. Pour cette raison, nous devons signaler que les cartes et les ressources cartographiques sont, selon Myriam VendéLeclerc, une classe de représentation graphique de la planète entière ou d’une partie de celle-ci, suivant des structures conventionnelles dont les objectifs sont liés au stockage, au traitement et à la diffusion des informations géographiques. En ces sens, il existe différents types de cartes (voir l’Annexe 1), telles que les cartes-inventaire, les cartes d’analyse, les cartes de synthèse et les cartes- système (Vendé-Leclerc, Myriam, 2017).
De même, le chercheur Rystedt Bengt souligne que les cartes contiennent deux informations de base, concernant un emplacement et des attributs qui évoluent dans le temps. Ainsi, les cartes permettent de montrer et / ou d’analyser les relations spatiales existantes entre différents objets géographiques ; décrire l’aménagement du territoire ; et fournir des informations foncières ou des informations liées à des sujets tels que le transport terrestre et / ou maritime, l’occupation du sol, la couverture végétale, les éléments géologiques, les données statistiques, etc. (Bengt, Rystedt, 2014). Au même temps, selon Benoît Costes, les cartes et ressources cartographiques historiques sont des outils qui permettent d’accéder à des informations historiques concernant la morphologie et la gestion des éléments du territoire (comme les réseaux viaires, la localisation des bâtiments, la distribution spatiale des parcelles, etc.), ce qui s’ajoute au fait qu’elles permettent d’identifier des i nformations spatiales, géométriques, toponymiques et topologiques (Costes, Benoît, 2017).
Les systèmes de gestion de bases de données –SGBD
Comme nous l’avons vu précédemment, les bases de données géo-historiques sont un ensemble de données spatiotemporelles organisées afin de permettre le stockage et l’accès détaillé à des informations historiques spécifiques, ce qui peut être mené à travers des systèmes de gestion de bases de données –SGBD–. Ainsi, les SGBD, selon Georges Gardarin, constituent un ensemble de systèmes qui permettent efficacement l’insertion, la modification et la recherche de données spécifiques dans une grande masse d’informations partagée par différents utilisateurs (Gardarin, Georges, 2003). Dans le même idée, Morley et Parker affirment que les SGBD permettent la création, la conservation et l’accès aux bases de données, ce qui contribue à réduire les redondances dans les données et à augmenter leur précision (Morley, D. et Parker, C., 2015).
En outre, Gardarin souligne que les SGBD diffèrent des systèmes de fichiers, car ils sont construits à partir d’une structure de données qui permet de les décrire séparément à leur utilisation (c’est-à-dire aux processus de modification et de recherche des données) (Gardarin, Georges, 2003). Ainsi, les structures de données, selon John Bullinaria, constituent une forme particulière d’organisation des données afin d’effectuer des opérations spécifiques (Bullinaria, John, 2019). Cette définition est conforme aux postulats de B. Padmaja, qui affirme que les structures de données sont un schéma organisationnel qui vise à promouvoir un stockage efficace des données, en utilisant des algorithmes qui s’adaptent aux besoins spécifiques de stockage et consultation (Padmaja, B., 2018).
Notions sur les éléments de morphologie urbaine
Les réseaux viaires
Les voies, en tant qu’éléments constitutifs des réseaux viaires, représentent des moyens permettant la circulation des individus et des marchandises, ce qui contribue au développement économique d’un territoire (Didier, Michel et Prud’Homme, Rémy, 2005). En ce sens, les réseaux viaires correspondent à l’ensemble des voies qui permettent la circulation automobile et qui incluent les autoroutes, les rues, les chemins, etc. (Patte, Lionel, 2014). Par ailleurs, ils sont constitués, dans le cas français, de différents types de voies, telles que les voies communales, les voies départementales, les voies nationales, les autoroutes de dégagement et les autoroutes de liaison. En même temps, nous devons signaler que le réseau viaire français est géré par les communes, les départements, l’État et des entités privées, selon le cas spécifique de chaque type de voies (CEPRI, 2018).
Sols artificialisés et surfaces bâties
Dans le contexte français, l’artificialisation des sols est liée au changement d’usage des sols avec comme catégories polaires les espaces naturels, agricoles et forestiers, opposés aux usages urbains (logement, activités économiques, commerces, loisirs, etc.) (Loisier, Anne-Catherine et Petel, Anne-Laurence, 2019). Ainsi, les sols artificiels sont considérés comme des surfaces ayant perdu leur état naturel, agricole ou forestier. Ces surfaces sont classées en deux grands groupes correspondant à : (I) les sols imperméabilisés, qui comprend les sols bâtis et revêtus ; et (II) les sols perméables localisés à l’intérieur des villes ou en mitage , comme les jardins, les espaces verts, les friches urbaines et les carrières (Loisier, Anne-Catherine et Petel, Anne-Laurence, 2019). À cette définition, nous devons ajouter que des auteurs tels que Colin Albizzati et al. soulignent qu’il existe une différence entre les sols bâtis et les sols artificiels destinés aux voies et chemins de fer. Les sols bâtis recouvrent donc le tissu urbain continu ou discontinu, les zones résidentielles, industrielles, commerciales et de loisir (Albizzati, Colin et al, 2017).
Les parcelles
En termes cadastrales, les parcelles peuvent être définies comme l’élément unitaire de propriété du sol. Elles sont formées par toute portion de terrain d’un seul tenant appartenant à un seul propriétaire ou à une même indivision.
En ce sens, elles constituent un découpage territorial, et sont contenues dans une même commune, une même section et un même lieu-dit (Atelier parisien d’urbanisme (APUR), 2016). Ainsi, les parcelles permettent de définir le propriétaire, la subdivision fiscale et l’unité élémentaire d’évaluation en non bâti (Collectivités Locales, 2016).
Sur ce point, il faut mentionner qu’il y a des éléments de l’espace qui ne sont pas parcellisés par le cadastre, comme par exemple les voies et les fleuves (Atelier parisien d’urbanisme (APUR), 2016).
Notions sur la numérisation de ressources cartographiques
Numérisation de cartes
La numérisation des cartes, selon K. Manjula, constitue un processus qui permet la création d’une version électronique d’un objet existant dans le monde réel, afin de le stocker, l’afficher et le manipuler sur un ordinateur, ainsi que le diffuser via des réseaux numériques. Ce travail implique la nécessité d’avoir préalablement géoréférencé la carte, de sorte que lors de sa numérisation, elle est liée à une table attributaire qui fournit des informations cartographiques précises (Manjula, K. et autres, 2010). A cette idée, nous devons ajouter que la numérisation des documents a une série d’objectifs liés à : (I) conserver les cartes de leur détérioration ou d’une manipulation qui pourrait nuire à leur contenu ; (II) faciliter l’accès aux cartes aux utilisateurs distants ; (III) créer une sauvegarde qui permet de conserver des cartes d’une importance particulière ; et (IV) rationaliser les coûts de conservation des cartes, notamment en termes d’espaces et de ressources nécessaires à leur entretien (BCI, 2014).
Géoréférencement
Le géoréférencement constitue un processus par lequel une image est associée à des coordonnées cartographiques, afin de lui donner une localisation dans l’espace (Costes, Benoît, 2017). Cette idée s’ajoute à celle exprimée par Thierry Touzet et Thierry Lallemant, qui affirment que le géoréférencement permet d’intégrer des données géographiques au sein d’un système et une projection connus en coordonnées X et Y (Touzet, Thierry et Lallemant, Thierry, 2016), ainsi qu’aux postulats de Lingli Zhu, qui souligne que le géoréférencement permet d’établir une relation entre les systèmes de coordonnées et les images satellites, aériennes et / ou terrestres (Zhu, L. et autres, 2008). En même temps, Andreas Hackeloeer note que le géoréférencement est un processus qui permet d’aligner les informations géographiques dans un système de coordonnées, afin qu’elles puissent être visualisées, analysées ou comparées (Hackeloeer, A. et autres, 2014). En ce sens, Hackeloeer exprime que le processus de géoréférencement est généralement effectué en utilisant 3 types d’informations.
Le rôle des données géo-historiques dans l’aménagement du territoire et le contrôle de l’étalement urbain
L’étude de l’évolution historique d’un territoire constitue une stratégie qui permet de comprendre ses problèmes, enjeux et défis actuels, en matière environnementale, sociale et économique. Ainsi, des auteurs tels que Julien Perret et Juste Raimbault coïncident en soulignant l’importance des données géo-historiques en termes d’aménagement, planification et gestion territoriale. En ce sens, Julien Perret manifeste que les bases de données spatio-temporelles constituent un outil qui peut aider les chercheurs, les urbanistes et les citoyens en général, à comprendre les évolutions territoriales, afin de mettre en place des outils qui contribuent à la consolidation des décisions publiques de l’ordre territorial (Perret, Julien, 2016). De même, Juste Raimbault souligne que, d’une part, l’étude de l’évolution et de la croissance d’une zone urbaine permet d’identifier l es évolutions morphologiques dans le temps, ce qui en fait un centre d’intérêt pour l’aménagement du territoire. D’autre part, l’analyse de l’évolution des réseaux viaires à travers des facteurs tels que les centralités ou l’accessibilité, peut conduire à identifier l’existence de processus de planification ayant été mis en œuvre dans ces réseaux (Raimbault, Juste, 2018).
Par ailleurs, nous devons ajouter que des chercheurs comme Shlomo Angel ont étudié les phénomènes d’étalement urbain existant sur toute la planète, à partir de l’utilisation de données spatio-temporelles. Ainsi, Angel propose le Paradigme de la Création de l’Espace, qui se caractérise par considérer que, malgré l’adoption de politiques publiques visant à promouvoir des villes plus denses et plus compactes, l’étalement urbaine est un processus qui, avec ou sans planification, existe et continuera d’exister. Ceci, en raison de la croissance démographique continue, ainsi que du développement de projets de logement, d’industrie et/ou de commerce dans les zones suburbaines.
Par conséquent, Angel souligne qu’il n’est pas efficace de rejeter ou de refuser les phénomènes d’étalement urbain.
Selon lui, ce qui est vraiment primordial, c’est d’établir des mécanismes par lesquels il soit possible de bien gérer lesdits phénomènes, afin de réduire les impacts environnementaux, climatiques et sociaux d’une expansion urbainemal planifiée (Angel, Shlomo, 2012). Ce paradigme est fondé sur quatre propositions.
DONNÉES ET MÉTHODE
Dans cette partie, la zone d’étude sera présentée, ainsi que les données utilisées et la méthodologie suivie afin d’atteindre les objectifs détaillés dans la partie 2.2 de ce document.
ZONE D’ÉTUDE
En termes d’organisation physique et administrative, la France est constituée d’un ensemble de collectivités territoriales qui, selon l’article 72 de la Constitution Nationale, correspondent aux communes, départements, régions, collectivités à statut particulier et collectivités d’outre-mer (République Française, 1958). En ce sens, le travail de stage s’est développé autour d’une collectivité territoriale d’ordre régional correspondant à la BourgogneFranche-Comté. Cette région a une superficie de 47 800 km2, une population qui dépasse 2,8 millions d’habitants, ainsi que 8 départements composés de 3 829 communes, dont seuls Besançon et Dijon ont une population qui dépasse 100 000 habitants (DRDJSCS Bourgogne- Franche- Comté, 2017). De plus, la BFC est limitrophe au nord avec la région du Grand-Est ; à l’est, avec la Suisse ; au sud, avec la région Auvergne-Rhône-Alpes ; et, à l’ouest, avec les régions Île-de-France et Centre-Val de Loire (voir la carte ci-dessous).
Nous devons toutefois noter que les collectivités territoriales Françaises sont constituées de subdivisions d’ordre régional, départemental ou infra-départemental, telles que les arrondissements départementaux, qui constituent des circonscriptions administratives permettant la prestation de services déconcentrés de l’État (INSEE, 2020).
Ainsi, les arrondissements départementaux sont administrés par le biais de sous-préfectures qui jouent un rôle visant à promouvoir : (I) la permanence et la représentation de l’Etat ; (II) la sécurité et la garantie de l’ordre public ; (III) la territorialisation des politiques publiques ; (IV) le soutien aux collectivités territoriales et la participation au contrôle administratif ; (V) le développement territorial ; et (VI) la coordination des services de l’Etat dans l’arrondissement (Kamel, Wassim, 2014).
En ce sens, pour bien mener les processus d’analyse des cartes historiques de la région, lors du stage nous avons décidé d’utiliser les 24 arrondissements départementaux qui composent la BFC (voir la carte ci-dessous). Ces arrondissements sont considérés comme des zones d’étude qui permettront un suivi plus efficace de l’évolution historique des réseaux viaires. Cette décision est due à deux raisons fondamentales : d’une part, les cartes anciennes collectées diffèrent les unes des autres, en ce qui concerne les échelles géographiques et les zones de couverture, ce qui oblige à établir une zone commune permettant d’harmoniser ces caractéristiques. D’une autre part, sur les 324 cartes collectées, 120 présentent un territoire supra-communale qui nous a conduit à penser à une échelle d’analyse territoriale permettant de couvrir simultanément plusieurs communes.
DONNÉES UTILISÉES
Nous devons tout d’abord signaler l’existence de 324 cartes anciennes appartenant à la Bourgogne-Franche-Comté, qui ont été collectées et organisées à travers un catalogue qui fournit des informations sur des questions telles que : (I) la zone et le niveau de couverture ; (II) le nom du fichier dans lequel la carte est contenue, ainsi que son type (JPG, PDF, etc.) ; (III) le nom de la carte ; (IV) la période historique à laquelle appartient la carte ; (V) la période de création (qui ne correspond pas toujours à la période historique à laquelle appartient la carte) ; (VI) les sources d’information ; (VII) le contenu (par exemple, s’il existe des réseaux routiers, des zones urbaines, des zones agricoles, des réseaux hydriques, des limites physiques et administratives, etc.) ; (VIII) la description matérielle (c’est-à-dire si les éléments de base tels que le titre, la légende, l’orientation, l’échelle et la source existent ou non sur la carte) ; (IX) l’état de conservation; et (X) d’autres sujets tels que les codes attribués à chaque carte pour son identification et analyse ultérieure (Adouane, S. et Rincón, C., 2019).
Ce catalogue est constitué de cartes à l’échelle nationale, régionale, départementale et communale couvrant l’ensemble du territoire appartenant à la BFC. En outre , lesdites cartes proviennent de diverses sources d’information, notamment des archives départementales, des archives communales, des bibliothèques municipales, des départements d’urbanisme, de l’IGN et de Gallica (catalogue d’informations numériques de la Bibliothèque nationale de France). Au même temps, il faut souligner que les cartes collectées appartiennent à des périodes historiques variées, allant de l’Époque Gallo-Romaine au XXe Siècle (voir tableau présenté ci-dessous) (Adouane, S. et Rincón, C., 2019).
DISCUSSION
Ensuite, nous discuterons les principaux résultats de la vectorisation des 8 cartes anciennes précédemment détaillées, ainsi que le potentiel des processus de numérisation des données en termes d’aménagement du territoire. Cette discussion prendra comme base les notions de morphologie urbaine, d’aménagement du territoire et d’étalement urbain décrites au chapitre 2.3.4 du présent document. Ainsi, en premier lieu, nous analyserons l’évolution du territoire à l’aide d’indicateurs calculés sur son réseau viaire ; et, en deuxième lieu, nous réfléchirons sur le potentiel des bases de données géo-historiques et de la vectorisation de cartes anciennes pour identifier les phénomènes historiques d’étalement urbain. Enfin, nous discuterons les aspects les plus remarquables obtenus à partir des deux sujets d’analyse sélectionnés (indicateurs sur les réseaux viaires et identification des phénomènes d’étalement urbain).
ANALYSE DE L’ÉVOLUTION DU TERRITOIRE À L’AIDE D’INDICATEURS CALCULÉS SUR SON RÉSEAU VIAIRE
Pour analyser l’évolution historique des réseaux viaires de Besançon et Dijon, nous avons utilisé une série d’indicateurs qui, comme détaillé dans l’Annexe 14 du présent document, sont basés sur la Théorie des Graphes. En ce sens, nous devons noter que des chercheurs tels que Claire Lagesse se sont intéressés à l’étude des réseaux viaires, en considérant ces réseaux comme des graphes sur lesquels il est possible de calculer des indicateurs, afin de caractériser et d’analyser les territoires (Lagesse, Claire, 2015). Ainsi, nous pouvons souligner qu’il existe deux grandes catégories d’indicateurs, qui correspondent aux indicateurs locaux (calculés en tenant compte de la géométrie et de la typologie de la voie et de son entourage direct) et globaux (calculés pour chaque voie dans l’ensemble du réseau) (Lagesse,Claire et al, 2016). À partir de ces notions et des éléments décrits dans l’Annexe 14, dans ce sous chapitre nous réfléchirons sur l’évolution des réseaux viaires de Besançon et Dijon entre 1786 et 2019.
Besançon
Indicateurs locaux
Degré
Selon Lagesse et al., cet indicateur permet d’observer le degré des éléments d’un réseau, afin de définir son importance dans la connectivité de celui-ci (Lagesse, Claire et al, 2016). Ainsi, sur les cartes de l’Annexe 15, nous pouvons voir que les voies de la Boucle qui vont du Pont Battant vers la Citadelle (direction nord ouest – sud-est), ont un indicateur de degré plus élevé. Cette caractéristique est courante dans les quatre années étudiées (1786, 1848, 1883 et 1937) et nous permet d’entrevoir l’importance que la Citadelle a eu dans le développement urbain de la ville à travers l’histoire. Ceci, en raison du fait que les voies susmentionnées ont une plus grande longueur et permettent de se déplacer à travers la Boucle, ce qui contraste avec le fait que les voies qui vont du Pont de la République vers le Fort de Chaudanne (direction nord-est – sud-ouest) ont un degré inférieur.
Nous constatons aussi que les voies parallèles au Doubs ont un degré élevé, ce qui montre l’importance qu’elles ont eue en termes de connectivité, sur le temps long. Par contre, dans le quartier Battant nous observons qu’il y a des voies qui n’existent plus à l’heure actuelle, mais qui avaient un indicateur de degré élevé, ce qui indique que les connectivités dans ce secteur ont changé tout au long des années. Enfin, nous devons souligner le haut degré que présente la Rue de Dole, ce qui nous permet de remarquer l’importance que cette route a eu pour la ville en termes de connectivité du réseau viaire, notamment, à partir l’année 1883 et jusqu’à l’heure actuelle.
Degré de desserte
Le degré de desserte d’une voie, se réfère au nombre de voies qu’elle n’intersecte pas à une extrémité, ce qui nous permet d’identifier le degré d’accessibilité des voies qui composent un réseau viaire (Lagesse, Claire, 2015). Ainsi, comme le montrent les cartes de l’Annexe 16, les voies du centre historique de Besançon qui vont du Pont Battant vers la Citadelle (direction nord-ouest – sud-est), avaient un plus grand degré de desserte dans les années 1786 et 1848, mais elles ont perdu cette importance en 1937. Cette situation se produit également dans les voies qui ont un indicateur élevé de degré (telles que la Rue de Dole) et s’explique par le fait que ce sont des voies sur lesquelles d’autres voies de second ordre tendent à converger. Par ailleurs, en comparant le degré et le degré de desserte, nous pouvons conclure qu’à Besançon, les voies qui ont un rôle plus important en termes de connectivité (c’est-à-dire qui permettent d’aller d’un endroit à un autre plus rapidement) sont la Rue de Dole, la Rue de Belfort et, dans le cas du centre historique, la rue Mégevand et les voies parallèles du Doubs (telles que l’Avenue Arthur Gaulard).
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Table des matières
INTRODUCTION
1.1 CONTEXTE DU STAGE
1.1.1 Description de l’entreprise
1.1.2 Territoire et temporalité d’étude
1.1.3 Missions de stage
2 CADRE THÉORIQUE ET NOTIONS DE BASE
2.1 ÉNONCÉ DU PROBLÈME
2.2 OBJECTIFS
2.3 CADRE CONCEPTUEL
2.3.1 Notions sur les bases de données géo-historiques
2.3.2 Notions sur les éléments de morphologie urbaine
2.3.3 Notions sur la numérisation de ressources cartographiques
2.3.4 Notions sur le territoire et ses dynamiques
2.4 ÉTAT DE L’ART
2.4.1 Construction de bases de données géo-historiques et vectorisation collaborative de réseaux viaires
2.4.2 Identification de dynamiques historiques d’étalement urbain à partir du suivi de l’évolution des réseaux viaires
2.4.3 Le rôle des données géo-historiques dans l’aménagement du territoire et le contrôle de
l’étalement urbain
3 DONNÉES ET MÉTHODE
3.1 ZONE D’ÉTUDE
3.2 DONNÉES UTILISÉES
3.3 MÉTHODOLOGIE
3.3.1 Organisation et géoréférencement des cartes anciennes
3.3.2 Structure de données et vectorisation
3.3.3 Insertion de la base de données géo-historique dans un système de gestion de bases de données- SGBD
3.3.4 Vectorisation des réseaux viaires
3.4 RÉSULTATS
3.4.1 Choix et préparation des cartes anciennes
3.4.2 Structure de données
3.4.3 Implémentation de la base de données géo-historiques
3.4.4 Vectorisation
4 DISCUSSION
4.1 ANALYSE DE L’ÉVOLUTION DU TERRITOIRE À L’AIDE D’INDICATEURS CALCULÉS SUR SON RÉSEAU VIAIRE
4.1.1 Besançon
4.1.2 Dijon
4.2 IDENTIFICATION DE DYNAMIQUES D’ÉTALEMENT URBAIN À PARTIR DE BASES DE DONNÉES
GÉO-HISTORIQUES PERMETTANT LA VECTORISATION DE RÉSEAUX VIAIRES SUR LE TEMPS LONG
4.2.1 Tendances historiques d’étalement urbain à Besançon
4.2.2 Tendances historiques d’étalement urbain à Dijon
4.2.3 Réflexions sur les dynamiques territoriales des deux cas d’étude et son évolution sur le temps long
5 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
6 BIBLIOGRAPHIE
7 ANNEXES
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