02/03/2012

SIG et méthodes d’analyse spatiale

images?q=tbn:ANd9GcQAFmVEhsRRaYtMrTec-asALFSqsU0gAKehBl7slrfEbQA2vr9S3QLes systèmes d’information géographique (SIG) constituent à la fois un modèle numérisé de l’espace géographique et un ensemble d’outils de traitement de l’information géographique. Aujourd’hui, la plupart de collectivités publiques ont achevé l’acquisition des données et leur structuration en base de données. Sous forme gratuite ou payante, les informations sont mises à disposition du public et des bureaux d’ingénieurs. La richesse et la diversité des informations géographiques disponibles rendent leur exploitation plus aisée grâce à l’informatique, mais également plus complexe dans la mesure où elles recourent à des connaissances plus étendues en méthodes d’analyses notamment statistiques.

La rapidité de cette évolution exige une adaptation continue de nos connaissances et de nos démarches méthodologiques d’analyse. Il est, semble-t-il, plus aisé de développer de nouvelles technologies en informatique que de créer de nouvelles méthodes pour les exploiter efficacement !


Modèle et cycle de vie de l’information géographique

L’approche scientifique consiste à créer un modèle explicite de la réalité trop complexe pour être décrite dans tous ses détails. La Science de l’information géographique (ScIG) repose sur le concept de cycle de vie de l’information géographique qui la décrit de sa création à son exploitation. Les applications concernent de manière générale la gestion de l’espace géographique dans lequel nous vivons. Les acteurs principaux sont les ingénieurs, les géographes, les environnementalistes et toutes les personnes intervenant dans la gestion du Territoire. L’analyse spatiale s’inscrit principalement dans deux phases du cycle de vie de l’information, lors de la modélisation de l’espace et lors de l’exploitation des informations; elle fait appel à des méthodes qui lui sont propres et aux opérateurs logico-mathématiques communs à l’approche scientifique. Les objets de son étude font partie à la fois des sciences naturelles et humaines. Les modèles mêmes les plus élaborés restant relativement simples par rapport à la complexité des phénomènes réels, l’analyste est invité à conserver en permanence un esprit critique vis-à-vis des modèles et des résultats.

L’analyse spatiale et les systèmes d’information géographique

De nombreux concepts d’Analyse Spatiale (AS) sont antérieurs à l’avènement de Systèmes d’Information Géographique (SIG). Cependant, la révolution numérique survenue par les développements fulgurants de l’informatique a non seulement fourni de nouveaux moyens de calcul mais aussi un outil qui, n’étant pas neutre, a ouvert de nouvelles voies d’analyse et de compréhension de la réalité. Ce premier chapitre passe en revue de manière synthétique les repères principaux qui caractérisent les systèmes d’informations géographiques de manière à bien situer la place occupée par l’analyse spatiale dans ce contexte.

L’analyse spatiale actuelle fait partie intégrante du monde des SIG. Elle contribue fortement à l’élargissement proposé par l’Institut de Géographie de l’université de Santa Barbara [Goodchild, 1992] du concept de système à celui de science pour créer ainsi les Sciences de l’Information Géographiques (ScIG). En effet, la notion de système est davantage concernée par l’organisation des informations exigée par l’informatique. Si l’on examine le cycle de vie de l’information géographique, tel qu’il sera décrit dans cet ouvrage, il apparaît que dès la phase de modélisation de l’espace géographique la notion d’analyse intervient. Les procédures développées ensuite reposent sur des connaissances et des méthodes propres à l’approche scientifique. Le remplacement du mot système par celui de science n’est donc pas abusif.

Les notions d’analyse spatiale de l’information géographique interviennent dans toutes les disciplines ayant trait à des phénomènes se déroulant dans l’espace géographique: l’aménagement du territoire, la gestion de l’environnement, l’analyse d’un réseau routier, l’implantation d’ouvrages, l’étude du paysage, les études d’impacts, la climatologie, etc.

L’exploitation la plus simple d’une Base de Données Géographique (BDG) est la consultation : rechercher une information qui a été enregistrée à la manière de la recherche d’un numéro de téléphone dans un annuaire. La démarche d’exploitation et d’analyse est beaucoup plus exigeante. Elle requiert la possibilité de combiner des informations pour en déduire des indicateurs plus synthétiques et de déterminer l’existence et la nature des relations spatiales entre objets décrits dans la base de données. Imaginons qu’un bureau conseil a pour mission de proposer un plan d’affectation pour une commune. Le découpage de l’espace communal tend à optimiser les différentes fonctions d’habitat, d’usage industriel, de production agricole, de dégager des zones de loisirs, etc. Les choix peuvent se faire de manière intuitive ou sur la base de jugement d’experts. Ils seront généralement mieux acceptés si les procédures d’analyse et de décision sont clairement explicitées. La phase d’analyse spatiale apparaît alors comme un élément primordial du processus de décision dans la mesure où les résultats représentent sa partie objective et explicite.

Bien que les moyens d’exploration et d’analyse disponibles s’avèrent puissants et capables de couvrir de nombreux domaines clés des besoins de gestion du territoire, il convient d’emblée d’en fixer leurs limites. L’AS porte sur nos modèles de la réalité. or un modèle est toujours une réduction de celle-ci destiné à la rendre plus compréhensible. Ce constat limite d’emblée la portée des résultats d’une analyse, aussi complexe soit-elle, réalisée au moyen d’un système d’information géographique. Il subsistera toujours une part insaisissable par nos méthodes scientifiques laissée à la perspicacité de l’expert et une incertitude inhérente à toute prise de décision. L’analyse spatiale, dont il question dans cet ouvrage, représente donc les méthodes et les opérateurs de type logico-mathématique permettant d’établir des relations entre les variables contenues dans le modèle. Dans ce sens, les conclusions portent sur le modèle et non pas sur la réalité elle-même. Il revient à l’analyste et aux preneurs de décision de les compléter et d’extrapoler en faisant confiance à leur intuition, à leur expertise et à leur jugement pour la prise de décision définitive.

D’un point de vue plus fondamental, le traitement progressif de mesures ou d’observations initiales, dénommées données, conduisant à un résultat dont on est capable d’évaluer la précision et la portée, crée une information qui enrichit notre connaissance du monde réel.

L’analyse spatiale représente donc le noyau dur du processus de décision. La rigueur apportée à son élaboration est, de ce fait, la condition nécessaire mais néanmoins pas suffisante (nous continuons à le souligner) pour toute décision concernant la gestion du territoire.

Le concept d’analyse spatiale

D’un point de vue sémantique, l’analyse spatiale repose sur deux concepts: l’espace et l’analyse.

L’espace renvoie à la notion d’Espace Géographique (EG) ou de territoire définie dans le cadre de la modélisation spatiale, thème abordé dans la première phase d’une formation en Système d’Information Géographique (SIG).
Le concept d’analyse prend un sens selon la discipline concernée. pour la linguistique, l’analyse de texte est l’opération intellectuelle consistant à décomposer un texte en ses éléments essentiels afin d’en saisir les rapports et de donner un schéma de l’ensemble. par analogie, l’analyse spatiale pour les sciences environnementales et les SIG devient l’opération intellectuelle consistant à décomposer un phénomène de l’espace en ses éléments essentiels afin d’en saisir les rapports et de donner un modèle de l’ensemble.

L’analyse spatiale n’est pas née avec l’émergence des SIG. Dès lors que l’homme a représenté une région par un croquis, il a procédé à une analyse dans la mesure où il a su dégager de la réalité les éléments qu’il a jugés utiles pour la représenter et pour transmettre son message.

pour les mêmes raisons, mais avec beaucoup plus de rigueur, la cartographie est également le résultat d’une analyse de l’espace. on identifie dans l’espace géographique les éléments et les phénomènes significatifs. En d’autres termes, l’analyse de l’espace géographique est inhérente à la cartographie. Il en est de même pour les SIG : la modélisation de l’espace relève d’une analyse de l’espace, puis de la création d’un modèle conceptuel qui à son tour donnera lieu à la base de données. Le processus se poursuit par l’exploitation des informations, notamment pour comprendre les phénomènes et processus se déroulant sur le territoire, fournir des éléments de décision, voire prédire des évolutions, etc. La communication des résultats se fait ensuite par divers types de représentations sur support papier ou à l’écran.
Les différentes étapes constituent le cycle de vie de l’information géographique, traité dans la section suivante. Ce processus se généralise pour déterminer des variables plus synthétiques ou des indices décrivant un état ou une fonction de l’espace géographique.

L’avènement des SIG a ouvert la voie à l’analyse spatiale numérique grâce à laquelle il est plus aisé d’établir des corrélations entre variables, de rechercher des relations fonctionnelles et de dériver des indices de nature synthétique plus proche de notre compréhension intuitive d’un phénomène.

Si l’on réunit les contenus qui se retrouvent dans bon nombre de définitions présentes dans la littérature, le concept d’analyse spatiale se comprend comme : les méthodes et les opérateurs, associés aux SIG, exploités pour modéliser l’espace géographique en base de données, pour extraire des informations, pour dériver des informations synthétiques et pour identifier les relations fonctionnelles entre entités ou phénomènes.

> Pour en savoir plus

 Extrait du titre  Analyse spatiale de l'information géographique de Régis Caloz et Claude Collet
Publié aux Presses polytechniques et universitaires romandes

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