Initiation à sDNA (Spatial Design Network Analysis) sous Qgis

Ce tutoriel reprend en partie la présentation « Initiation à sDNA sous Qgis » préparée dans le cadre de l’atelier « Analyse de réseaux spatiaux et SIG » organisée par le groupe fmr à SAGEO 2017 (6-9 Novembre, Rouen).

Ces dernières années, plusieurs plugins permettant d’analyser des réseaux spatiaux grâce à Qgis ont été développés ; citons notamment Space Syntax Toolkit (J. Gil et al.), Network Analysis (S. Lhomme), Morpheo (C. Lagesse) ou encore sDNA (C. Cooper, A. Chiaradia, C. Webster). Ces plugins sont souvent utilisés pour analyser des réseaux viaires, mais chacun d’entre eux a une conception différente de la manière de passer de ce réseau à un graphe. Dans ce tutoriel, nous présenterons le plugin sDNA pour Spatial Design Network Analysis. Ce tutoriel est basé sur le manuel du plugin, disponible à l’adresse: http://www.cardiff.ac.uk/sdna/software/documentation.

1) Préalable théorique :

sDNA peut être utilisé pour tout type de réseaux spatiaux, mais la communauté de chercheurs qui l’utilise s’intéresse particulièrement aux réseaux urbains et aux systèmes de transport : réseau de véhicules, réseaux piétons (en intérieur ou en extérieur), cyclistes, transport public. Le plugin peut donc être utilisé aussi bien en planification des transports, en aménagement et en architecture.

Le postulat de ces travaux est que la structure des réseaux permet de capturer des informations sur un très grand nombre de phénomènes : la santé, la cohésion sociale, la valeur du foncier, la « vitalité » d’un quartier, l’usage du sol, les déplacements piétons, la pollution, les accidents ou encore l’insécurité. Ainsi, l’objectif de ces travaux est de fournir des arguments pour la conception de « meilleurs » réseaux dans l’environnement bâti.

sDNA permet d’étudier des réseaux spatiaux, c’est-à-dire des réseaux contenant des informations spatiales. Les nœuds ont donc des positions dans un espace euclidien à deux ou trois dimensions.

L’une des particularités de sDNA, par rapport aux plugins d’analyse de réseaux les plus classiques, est qu’il se focalise sur l’analyse des liens plutôt que des nœuds. Dans le cas des réseaux viaires, les rues sont souvent représentées par la polyligne qui passe par leur centre. Ces polylignes seront donc les liens du réseau, et les carrefours entre les rues seront les nœuds du réseau.

Autre particularité, ces liens ne prennent pas nécessairement la route la plus directe : ils peuvent avoir une forme physique différente de la ligne droite.

sDNA accepte le format « lien-nœud » mais seuls les liens sont réellement indispensables. On peut ainsi importer un shapefile contenant uniquement les rues d’une ville, et l’analyser avec sDNA.

2) Avant de commencer :

Installation :

Préparation du réseau :

A noter que l’analyse des réseaux viaires requiert souvent un travail préalable de nettoyage du réseau. Bien que sDNA propose quelques outils de nettoyage dans « Network preparation », nous recommandons d’utiliser plutôt les outils de nettoyage de vecteurs de Qgis, et de nettoyage topologique d’un réseau disponibles sur OpenJump.

Pour que le réseau soit correctement traité par sDNA, quelques vérifications sont nécessaires :

  • Vérifier le système de projection ;
  • Vérifier la connectivité : pour que deux lignes soient connectées, leurs extrémités doivent coïncider. Dans le cas contraire, sDNA considérera que c’est un pont ou un tunnel, un non-lien ;
  • Vérifier les erreurs de géométrie, particulièrement pour les analyses où les changements de directions sont importants ;
  • Les traffic islands (cf. figure) introduisent un changement de direction et une augmentation de la longueur de ces rues. Pour ne pas en tenir compte (les considérer comme des liens simples) ajouter un champ avec la valeur 1 pour les traffic islands à supprimer et 0 pour le reste. Utiliser ensuite le « Network preparation » de sDNA en cochant la case de correction des traffic islands.

Traffic island (sDNA 3.4.5 documentation)

3) Quelques basiques :

Définitions :

Un lien désigne soit la portion située entre deux jonctions, soit entre une jonction et une extrémité. Une jonction est un point où sont connectées au moins trois liens.

sDNA utilise souvent le terme polyligne plutôt que lien, et ce afin de signifier que ces liens peuvent avoir une forme physique.

Chaque polyligne de sDNA est considérée comme une origine indivisible, tous les flux partants d’une polyligne sont considérés comme émanant de son milieu. En revanche, en tant que destinations, deux choix sont possibles. Dans le Discrete Space Mode, les polylignes sont soit considérées comme des destinations indivisibles. En revanche, dans le Continuous Space Mode, elles sont considérées comme divisibles.

Quelques options :

  • Start grade separation et End grade separation:
    • Cette option permet de choisir une colonne origine et une colonne destination dans la table attributaire. Dans ce cas, seuls les liens qui partagent une origine ou une destination seront connectés.
    • Cette option peut s’avérer utile dans le cas d’un réseau multi-niveaux: rue et métro par exemple. En effet, cela permet de connecter les rues ensemble et les lignes de métro ensemble, en jouant sur les valeurs de grade separation (utiliser par exemple les valeurs 0, 1, 2… pour les rues, et 10, 11, 12… pour le métro).
  • La métrique d’analyse (le type de distance à prendre en compte):
    • Euclidienne= distance ordinaire
    • Angulaire= distance mesurée en termes de changement angulaire, que ce soit sur le même lien ou aux jonctions
    • Customisée= sélectionner un champ de métrique (par exemple un champ avec la distance en temps..)
    • Hybride= nécessite d’écrire la formule correspondante (en utilisant la ligne de commande- voir advanced_config dans le manuel)
    • Métrique prédéfinies= piéton, véhicule, cycliste, transport public, mais dont la formule peut être modifiée en utilisant advanced_config. Les formules sont décrites dans Preset metric variables (cf. manuel)– ce sont des distances pondérées selon les tournants, le trafic, les arrêts (si transport en commun) …
  • La pondération (Weight) :
    • Elle peut se faire sur les liens, les longueurs ou les polylignes.
    • Elle dépend de ce qu’on considère comme quantité importante dans notre analyse: le nombre de liens, la longueur, ou une variable donnée telle que la population, le nombre d’emplois…
    • La pondération recommandée est le nombre de liens, car la densité de liens est connue pour augmenter avec le nombre d’emplois et la population, ainsi en pondérant par le nombre de liens on capture déjà ces informations.

4) Les mesures calculées par sDNA :

Mesures sur les polylignes :

  • Lconn= nombre d’extrémités de lignes connectées à cette ligne
  • Llen= longueur de la polyligne
  • LAC= courbure angulaire cumulée le long de la ligne (en degré)
  • Line Hybrid Metrics= la métrique pour les polylignes est donnée, on peut utiliser cela pour signaler les sens interdits, les escalators, …
  • LSin= longueur de la ligne divisée par la distance à vol d’oiseau entre ses extrémités
  • LBear= écart d’orientation entre les deux extrémités de la ligne
  • Lfrac= proportion du lien que cette ligne représente

Mesures de la forme globale du réseau :

  • HullA= surface de l’enveloppe convexe couverte par le réseau
  • HullP = périmètre de l’enveloppe convexe
  • HullR (convex hull maximum radius)= plus longue distance à vol d’oiseau
  • Convex Hull Bearing= orientation de la plus longue distance à vol d’oiseau (souvent par rapport au nord cardinal)
  • Hull Shape Index= Hull Perimeter au carré, divisé par le produit de 4π et Hull area

Farness, Betweenness et Analyse de détours :

farness :

  • MEDn= longueur moyenne des chemins les plus courts entre ce lien et les autres (farness). C’est l’inverse de la closeness centrality. Cette mesure est pondérée par le poids des destinations.
  • La farness peut être calculée avec les autres types de métrique. Par exemple, MADn= longueur moyenne des chemins qui minimisent le changement de direction entre ce lien et les autres.

Betweenness :

  • BtEn= nombre de chemins les plus courts entre deux liens qui passent par ce lien. La betweenness peut aussi être calculée avec les autres types de métrique.

Analyse de détour : à quel point le réseau dévie des chemins les plus directs ?

  • MCFn= moyenne des distances à vol d’oiseau entre chaque origine et tous les liens.
  • DivEn= proportion de détour = ratio moyen entre plus courts chemins et chemins directs (à vol d’oiseau).

Analyse de voisinage :

  • L’ensemble des mesures évoquées jusqu’ici peut être calculée dans un rayon n choisi. Ceci permet de s’intéresser par exemple aux plus courts chemins, non pas par rapport à l’ensemble du réseau, mais dans le voisinage de chaque polyligne. Ce voisinage dépendra par exemple du type de déplacement (piéton, cycliste, …).
  • Quelques mesures de voisinage :
    • Lnkn= nombre de liens dans un rayon choisi
    • Lenn= longueur du réseau dans un rayon choisi
    • AngDn=courbure totale des liens dans le rayon choisi (en degré)
    • Wtn= poids total dans le rayon choisi

« Learn » et « Predict » :

  • Certaines des mesures calculées par sDNA sont connues pour être corrélées à des phénomènes réels tels que le trafic ou le prix du foncier.
  • Pour repérer ces corrélations, sDNA propose les outils Learn et Predict:
    • Learn = après avoir joint au réseau des données réelles – de population par exemple, Learn prend un échantillon de ces données et crée un modèle qui les relie aux mesures calculées par sDNA ;
    • Predict = permet de prendre le modèle créé par Learn et de l’appliquer à des régions où les données réelles ne sont pas disponibles (en se basant sur les mesures sDNA calculées dans ces régions).

 

Pour citer ce logiciel: Cooper, C., Chiaradia, A., Webster, C. (2016) Spatial Design Network Analysis software, version 3.4, Cardiff University, http://www.cardiff.ac.uk/sdna/

Ryma Hachi

Ryma Hachi est doctorante à l’UMR Géographie-cités depuis octobre 2014, sous la direction de Lena Sanders. Architecte et historienne de formation, sa thèse vise à révéler, grâce à la théorie des graphes, les processus de formation et de transformation des réseaux viaires.

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1ere séance du cycle de formation à l’analyse de réseaux avec R

La première séance du cycle de formation à l’analyse de réseaux avec R s’est tenue le 24 octobre 2017 à Paris (bâtiment Olympe de Gouges).

La séance était organisée en deux partie. En première partie, une introduction à l’analyse de réseaux a été proposée. Elle revient sur le vocabulaire de la théorie des graphes, montre plusieurs champs d’application dans le domaine de l’analyse des réseaux spatiaux et sociaux et décrit les principales approches  (calculs d’indicateurs locaux, globaux, visualisation, partitionnement, modélisation).

Le diaporama suivant a servi de support pour cette présentation:

 

La seconde partie de la séance était consacrée à la manipulation avec R Studio. L’interface de travail ainsi que les rudiments du langage R ont été présentés puis, pour débuter avec le package igraph, nous nous sommes appuyés sur les supports de cours développés par Rosemonde Letricot en juin 2017 pour l’école d’été d’initiation à l’analyse de réseaux en sciences humaines et sociales organisée par le GDR AR-SHS qui sont téléchargeables au lien suivant:
https://arshs.hypotheses.org/480

La prochaine séance, le 21 novembre 2017, permettra d’aller plus loin dans la manipulation et apprendra à conduire une analyse de réseaux en calculant des indicateurs locaux sur les sommets et sur les liens. Les différents moyens de visualiser les résultats obtenus seront présentés en détail (visualisation de réseaux permettant de faire varier la taille des cercles et des liens, distribution de degrés etc.).

Les inscriptions sont ouvertes. Il suffit d’indiquer votre intérêt pour la formation par mail à l’adresse de Ryma Hachi (hachiryma<a>gmail.com).

La formation se tiendra au même endroit que précédemment de 10h à 12h: salle M019 – Bâtiment Olympe de Gouges, 8 Place Paul-Ricoeur, Paris

Rentrée: trois séances d’initiation à l’analyse de réseaux avec R

En cette rentrée universitaire, le groupe fmr vous propose de vous initier à l’analyse de réseaux avec R. Cet atelier réparti sur trois séances est à destination des débutants : pour la séance 1, aucun prérequis ne sera nécessaire concernant R.

Ces séances sont ouvertes à tous alors n’attendez plus pour vous inscrire, en envoyant un mail à groupe_fmr@yahoo.fr

Planning des séances (des informations complémentaires seront diffusées ultérieurement):

– Le mardi 24 octobre, de 10h à 12h.

– Le mardi 21 novembre, de 10h à 12h.

– Le mardi 19 décembre, de 10h à 12h.

 

La séance du 24 octobre aura lieu sur le campus de l’université Paris 7, dans la salle M019 du bâtiment Olympe de Gouges, 8 place Paul Ricoeur, 75013 Paris.

 

 

Ryma Hachi

Ryma Hachi est doctorante à l’UMR Géographie-cités depuis octobre 2014, sous la direction de Lena Sanders. Architecte et historienne de formation, sa thèse vise à révéler, grâce à la théorie des graphes, les processus de formation et de transformation des réseaux viaires.

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Séance du 20 juin 2017 : L’intégration de données socio-économiques urbaines et régionales dans l’analyse des réseaux

La prochaine séance du groupe fmr aura lieu le mardi 20 juin 2017 à 10 h, au 13 rue du four, 5e étage (bibliothèque), à Paris. Elle sera animée par César Ducruet, Chargé de recherches CNRS à l’UMR 8504 Géographie-cités.

Titre : L’intégration de données socio-économiques urbaines et régionales dans l’analyse des réseaux.

Présentation : Traditionnellement en géographie et dans les autres sciences, les réseaux sont analysés de façon purement topologique. Les 10-15 dernières années ont vu émerger un certain nombre de travaux qui, bien que dispersés et disparates du point de vue des méthodes et données employées, permettent de souligner, de façon statistique, certains déterminants de la centralité et autres caractéristiques des sommets mais aussi des liens. Ceci marque une évolution non négligeable de l’analyse de réseau qui jusqu’à lors n’envisageait ces liens avec le territoire qu’in fine, de façon qualitative. L’un des enjeux est notamment la nécessité de faire coïncider les nœuds à des unités spatiales de référence, d’où des questions d’agrégation et de jointure de sources différentes. Cette difficulté supplémentaire explique la rareté des travaux sur la question mais exprime toute la richesse de mener des analyse bivariées ou multivariées à partir de matrices valuées par d’autres indicateurs que ceux émanant du graphe-lui-même : masse démographique, produit intérieur brut, taux de chômage, spécialisation de l’emploi par branches d’activité, etc. On insistera également sur les points communs et différences entre modèles d’interaction spatiale (type modèle gravitaire) et analyse de réseaux dits spatiaux.

 

Ces séances ont lieu les mardis matin de 10 heures à midi au 13 rue du Four à Paris, 5e étage, bibliothèque. Elles sont ouvertes à toute personne intéressée mais il peut être prudent de signaler sa venue (groupe_fmr@yahoo.fr), la bibliothèque étant vite remplie.

Ryma Hachi

Ryma Hachi est doctorante à l’UMR Géographie-cités depuis octobre 2014, sous la direction de Lena Sanders. Architecte et historienne de formation, sa thèse vise à révéler, grâce à la théorie des graphes, les processus de formation et de transformation des réseaux viaires.

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Atelier analyse de réseaux spatiaux et SIG – SAGEO 2017

Dans le cadre de la session « AR&SIG : Analyse de réseaux spatiaux et SIG » (https://sageo2017.sciencesconf.org/resource/page/id/4), de la conférence SAGEO 2017 organisée à Rouen du 6 au 9 novembre 2017 (https://sageo2017.sciencesconf.org/), nous lançons parallèlement un appel à communications sur le thème suivant : « Problématiques environnementales et analyse de réseaux spatiaux ».
Cet appel à communications vise à promouvoir des recherches, exploratoires ou abouties, qui ont (eu) recours à l’analyse de réseaux dans le cadre de problématiques environnementales. Il s’inscrit dans la coloration de SAGEO 2017, mettant notamment en avant les thèmes du risque et des transports, et il vient compléter l’atelier AR&SIG en l’enrichissant d’exemples concrets.

Cet appel à communication concerne à titre indicatif les travaux portant sur des :

  • jeux d’acteurs ;
  • graphes paysagers ;
  • réseaux écologiques ;
  • réseaux de transport…

Les jeunes chercheur.e.s sont encouragé.e.s à venir partager leurs questionnements méthodologiques sur l’utilisation des méthodes de l’analyse de réseaux ; leurs approches pour évaluer la résilience ou la vulnérabilité de réseaux spatiaux.
De manière transversale, les communications devront s’interroger sur le lien entre SIG et analyse de réseaux, voire entre analyse spatiale et analyse de réseaux.
Les manifestations d’intérêt, accompagnées d’un résumé d’une page, devront mentionner le contexte et l’objectif de l’étude présentée, les données et méthodes mobilisées et les principaux résultats obtenus.
Les soumissions devront être envoyées à Serge Lhomme : serge.lhomme@u-pec.fr

Dates importantes :
Date limite d’envoi des soumissions : 15 septembre 2017
Notification d’acceptation : 1er octobre 2017

Comité d’organisation :
[Groupefmr] Françoise Bahoken (CR, IFSTTAR), Laurent Beauguitte (CR, UMR IDEES), Ryma Hachi (Doctorante, UMR Géographie-cités), Serge Lhomme (MCF, UPEC Lab’Urba).

Serge Lhomme

Maitre de conférences à l'université Paris Est Créteil - Docteur en géographie de l'université Paris VII spécialité "dynamique des milieux et risques"

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Séance du 25 avril 2017 : Geoseastems, un géoportail dédié aux réseaux (maritimes)

La prochaine séance du groupe fmr aura lieu le mardi 25 avril 2017 à 10 h, au 13 rue du four, 5e étage (bibliothèque), à Paris. Elle sera animée par Matthia Bunel, Ingénieur d’études à l’UMR 8504 Géographie-cités (équipe PARIS).

Matthia Bunel présentera le Geoseastems, portail  développé dans le cadre du projet Worldseastems de l’ERC coordonné par César Ducruet (par ailleurs cofondateur du Groupe fmr).

Titre : De la Lloyd’s list à GeoSeastems : développement d’un géoportail spécialisé dans l’étude des réseaux maritimes sur le temps long.

Présentation : Malgré son rôle prépondérant dans le commerce mondial, force est de constater que le transport maritime est longtemps resté le parent pauvre de la géovisualisation et des analyses de réseaux. Mais l’essor des données radar (AIS) et satellitales, disponibles depuis à peine une décennie, a permis à un grand nombre de chercheurs et d’experts de se questionner — à l’aide de méthodologies très variées — sur ce vecteur d’échanges en tous genres (marchandises, personnes, informations, polluants, microbes, …).
Le portail Geoseastems, positionné parmi les solutions existantes, se distingue par trois objectifs majeurs :
(1) il vise à renforcer la dimension analytique par
rapport à la pure visualisation en temps réel fournie par la plupart des projets existants à ce jour ;
(2) il souhaite fournir une approche sur le temps long du commerce maritime, à partir des données inédites de la Lloyd’s qui publie des registres de « mouvements » de navires depuis la fin du 17ème siècle ;
(3) le portail prévoit d’intégrer des données complémentaires sur les autres réseaux de transport (terrestres, aériens), les villes, et celles issues de projets voisins dans le domaine des humanités numériques afin de fournir une plate-forme centralisée et harmonisée à but pédagogique et de recherche, ouverte à tous.
Cette présentation sera l’occasion de discuter du processus de développement du portail, mais également d’aborder tous les problèmes liés au traitement des données de la Lloyd’s en vue de leur intégration à GeoSeastems.

Ces séances ont lieu les mardis matin de 10 heures à midi au 13 rue du Four à Paris, 5e étage, bibliothèque. Elles sont ouvertes à toute personne intéressée mais il peut être prudent de signaler sa venue (groupe_fmr@yahoo.fr), la bibliothèque étant vite remplie.

Françoise Bahoken

Géographe et cartographe, je suis accueillie en détachement depuis décembre 2010 à l'IFSTTAR ; je suis par ailleurs membre-associée de l'UMR 8504 Géographie-Cités.

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Séance du 21 mars 2017 : Analyse et représentation d’une matrice de flux avec QGIS

La prochaine séance du groupe fmr aura lieu le mardi 21 janvier 2017 à 10h, au 13 rue du four, 5e étage (bibliothèque), à Paris. Elle portera sur l’analyse et la représentation d’une matrice de flux avec QGIS. Elle sera  animée par Françoise Bahoken.

La séance est composée de deux parties. Une première partie donnera lieu à la préparation des données numériques : import de la matrice, calcul d’indicateurs,…, filtrages de champs selon un critère unique global qui sera soit endogène (sélection des valeurs de flux supérieures à une valeur unique) soit exogène (sélection des flux selon un critère de distance continu …). Une seconde partie sera consacrée au tracé de tout ou partie des flux : le choix du figuré sera fonction du type de matrice (asymétrique ou symétrique) et leur représentation fonction des possibilités de symbolisation des liens ou des bandes proposées par QGIS, voire celles de stylisation suggérées par Anita Graser.

Extensions et outils « de flux » disponibles

En pratique, différentes extensions additionnelles et outils intégrés à QGIS peuvent être mobilisés pour représenter des flux. D’après ce que j’ai pu observer, ils diffèrent selon 1) qu’ils mobilisent en entrée une matrice de type liste (format long) ou de type matriciel (format wide) : voir ce billet pour les différents types de matrice asymétriques et celui-ci, pour les symétriques ; 2) aussi selon que le figuré qu’ils permettent de tracer : un lien, plus ou moins large ou une bande, autrement dit à un lien valué dont la surface géométrique est mesurable (ce qui change potentiellement beaucoup de choses, sinon tout sur le plan sémiologique).

N’étant pas spécialiste de QGIS, je ne saurai citer que les outils qui ont attiré mon attention, parmi lesquels, dans le désordre :

  • OURSINS (plugin Oursins), est une extension efficace et opérationnelle proposée par Lionel Cacheux et maintenue sur son dépôt Github ici et qui, comme son nom ne l’indique pas, permet de représenter soit tous les flux soit une sélection d’entre eux ; elle n’est donc pas limitée à la seule représentation dite en « oursins ».
  • MMQgis (Plugin MMQgis), est une extension proposée par Michael Minn (présentée ici) permettant notamment de cartographier des flux. Le groupe fmr a déja mentionné (ici) le tutoriel que Laurent Jégou en a proposé sur le PortailSIG pour réaliser de « jolies cartes de flux ». De mon point de vue, cette application très complète par bien des aspects présente trois inconvénients pour la représentation de flux : 1) elle fonctionne mal sur Mac, ce qui est pour le moins gênant ; 2) elle mobilise deux fichiers de nœuds pour tracer les liens et 3) elle impose la sélection a priori des nœuds d’origine (les hub) alors que ces derniers peuvent justement être révélés par l’analyse statistique, par l’exploration des valeurs de la matrice via leur cartographie puisque l’on est dans un environnement SIG. Cette application permet donc de représenter, à l’échelle interne, des « oursins » soit un phénomène d’accessibilité (des flux selon la focale des lieux de destinations) et non d’interactions … ;
  • FLOWMAPPER plugin for QGIS2x (Plugin FlowMapper), développée par Cem Gulluoglu, correspond à la version QGIS du FLOWMAPPER de Waldo Tobler, sachant que la version pour ArcGis de ce même logiciel ne semble pas (à ma connaissance) été actualisée depuis la version 10x du logiciel. Je suis donc d’emblée plutôt favorable à son utilisation, ce d’autant plus qu’elle permet de représenter les trois principaux types de matrices (asymétriques : les valeurs observées ; symétriques : le volume bilatéral  et antisymétriques : le solde bilatéral). A noter cependant qu’elle nécessite quelques précautions à l’installation : la présence de Python 2.6 (déjà effectuée si vous utilisez également ArcGis) et OGR/GDAL, sinon je vous conseille de suivre les conseils de l’auteur ici, ainsi que ses développements en cours sur son dépôt Github, son installation n’est pas très simple, ce qui peut être pénible ;
  • ARROWS est le nom de deux extensions :
    • La première, très intéressante ne mentionne pas le nom du développeur. Elle permet de générer des bandes orientées (ou non) à partir de liens existants, une documentation bien complète est disponible sur Géoinformations, le site de l’espace interministériel de l’information géographique, accessible ici ;
    • La seconde (Plugin Arrows), développée par Grégoire Piffault est également intéressante : elle permet aussi de générer des bandes orientées à partir de lignes et polylignes (mais je ne l’ai pas testée) ;
  • RTQSPIDER (Plugin rt_qspider), est une extension développée par Giuseppe Sucameli, pour Faunalia, disponible ici sur leur dépôt Github. Cette application est très facile d’accès, simple dans son utilisation et efficace. Elle ne pose aucun problème particulier. Elle permet de tracer des liens (que l’on va ensuite éventuellement pouvoir transformer en bande via ARROWS de Géoinformations ici) à partir d’un unique fichier .csv que l’on va transformer à loisir pour créer des nœuds, des liens et calculer différents attributs grâce aux outils intégrés de QGIS. Si elle peut apparaître comme la moins aboutie par rapport à MMQGIS ou FLOWMAPPER, elle présente l’avantage de la simplicité et de permettre de conserver une très grande liberté dans l’analyse des flux
  • QGIS RESOURCE SHARING (Plugin Resource sharing), une extension développée par Akbar Gumbira pour accéder aux ressources partagées par les utilisateurs, en particulier Flow map arrows proposé par Anita Graser.

Il est possible d’aller plus loin en explorant les ressources disponibles dans la planète QGIS, en particulier celles dédiées aux flux : Movement data in GIS #5: current research topics.

Outils mobilisés dans l’atelier

La séance sera réalisée sur la version en cours de QGIS : 2.18 Las Palmas.

Il est nécessaire de télécharger les extensions suivantes sur le site officiel des plugins QGIS, leur installation pourra être effectuée sur place :

  • pour préparer les données de flux : éventuellement les extensions STATIST et GROUPSTATS ; les outils VECTEUR (éventuellement Geoprocessing / Réallocation de champs) étant déjà intégrés  ;
  • pour tracer des liens et des bandes : RTQSPIDER, ARROWS de Géoinformations,  éventuellement OURSINS ;
  • pour symboliser les liens, les outils intégrés de QGIS seront utilisés ;
  • pour styliser les liens, les ressources de  Anita Graser (en particulier New style flow map et Gradient Arrows) accessibles via le Plugin Resource sharing

Ces séances ont lieu les mardis matin de 10 heures à midi au 13 rue du Four à Paris, 5e étage, bibliothèque. Elles sont ouvertes à toute personne intéressée mais il peut être prudent de signaler sa venue (groupe_fmr@yahoo.fr), la bibliothèque étant vite remplie.

Françoise Bahoken

Géographe et cartographe, je suis accueillie en détachement depuis décembre 2010 à l'IFSTTAR ; je suis par ailleurs membre-associée de l'UMR 8504 Géographie-Cités.

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Groupe fmr – séance du 21 février 2017

Paul Gourdon, doctorant à Géographie-cités, présentera ses travaux. Sa présentation s’intitule : « Construire un panorama de la coopération transnationale entre villes européennes »

Voici un court texte de présentation.

Réseaux de villes, associations de municipalités, city-to-city cooperation (Buis 2009), diplomatie des villes (Viltard 2010), Transnational Municipal Networks (Bulkeley et al. 2003; Keiner et Kim 2007) ; les termes ne manquent pas pour décrire et promouvoir la coopération et l’échange d’informations entre collectivités locales (Campbell 2013; Barber 2015). Pourtant, les liens troubles entre domaines de l’action politique, marketing territorial et champs académiques n’assurent pas un contenu théorique solide et unifié sur lequel s’appuyer. L’objectif de cette présentation est de questionner les approches géographiques de la coopération territoriale (Bussi 2009; Escach 2014) et de préciser l’appareillage conceptuel et méthodologique utilisé pour rendre compte de ces « réseaux de villes » qui ont, a priori, peu à voir avec les réseaux (études des flux) tels qu’ils sont mobilisés dans le cadre théorique des systèmes de villes (Pumain 1995; Cattan 1999). Ici, le sens politique du mot « réseau » nous interpelle : les associations transnationales de municipalités peuvent-elles être traitées comme des réseaux sociaux (Degenne and Forsé 2004; Wasserman and Faust 1997; Lazega 2013) ?

Construire un panorama de la coopération transnationale entre les villes européennes permet de s’interroger sur les spécificités de l’espace européen comme espace de coopération (Ewen et Hebbert 2007) et d’envisager sous un autre angle les transformations contemporaines (décrites par la science politique) qui font des municipalités des acteurs de premier plan (Brenner 2004; Le Galès 2011). Il s’agira de voir quels peuvent être les apports d’un travail à l’échelle d’une Europe aux contours flous et d’une mobilisation de la théorie des graphes pour appréhender un champ de recherche qui s’est construit principalement sur l’articulation de monographies (Barbier 2015).

Prochaines séances

21 février : présentation et discussion des travaux de Paul Gourdon, doctorant à Géographie-cités
21 mars : QGis pour l’analyse et la représentation de matrice de flux par Françoise Bahoken
25 avril : présentation et discussion des travaux de Mattia Bunel, Ingénieur d’étude ERC WorldSeastems/ UMR Géographie-cités
23 mai : R pour l’analyse de réseaux par Serge Lhomme et Françoise Bahoken

Les séances sont ouvertes à toute personne intéressée mais il peut être prudent de signaler sa venue (groupe_fmr@yahoo.fr), la bibliothèque de la rue du four étant vite remplie. Les séances ont lieu les mardis matin de 10 heures à midi au 13 rue du four, 5e étage, bibliothèque, Paris.

10 janvier 2017 : Analyse de graphe avec QGis

La prochaine séance du groupe fmr aura lieu le mardi 10 janvier 2017 à 10h, au 13 rue du four, 5e étage, bibliothèque, Paris. Elle portera sur l’analyse de graphes planaires (mais pas seulement) avec QGIS,
Séance animée par Ryma Hachi et Serge Lhomme.

Cette séance sera décomposée en deux parties : une première partie présentera l’extension nommée « Network_analysis » (http://serge.lhomme.pagesperso-orange.fr/dev.html) ; une deuxième partie sera consacrée à l’extension « Spatial Design Network Analysis » (sDNA) (http://www.cardiff.ac.uk/sdna/).
Dans les deux cas, il faudra bien entendu vous munir d’une version de QGIS (http://www.qgis.org/fr/site/forusers/download.html). A titre d’information, la version 2.14 est parfaitement adaptée.

Pour la partie consacrée à l’extension « Network_analysis », il faudra télécharger le dossier zippé suivant : http://serge.lhomme.pagesperso-orange.fr/data/network_analysis_1_2.zip. Attention, si votre version de QGIS est un peu datée (inférieure à la version2.4), veuillez aussi télécharger ce dossier : http://serge.lhomme.pagesperso-orange.fr/data/network_analysis_1_1.zip. Pour l’installation de cette extension, c’est simple et rapide, elle pourra donc être effectuée juste avant le début de la séance (à 9h45). Les données de cette partie sont téléchargeables en suivant ce lien : https://faust.u-pec.fr/get?k=2slxm3mKYoxMmJY6L1WCette première partie permettra d’aborder les questionnements liés à la différenciation entre effets réseaux et effets spatiaux, de tester les propriétés scale-free d’un graphe, de générer et de « simplifier » des graphes spatialisés (planaires ou non planaires) à partir de données diverses.

La deuxième partie permettra d’aborder plus particulièrement le cas des réseaux intra-urbains (le réseau de rues en l’occurrence), avec la présentation de l’extension sDNA, particulièrement adaptée aux données type OpenStreetMap.
Sur cette page : http://www.cardiff.ac.uk/sdna/software/download/ vous pourrez demander un numéro de série (gratuit), puis télécharger l’extension. Il n’existe pas de version Mac, et il faut a minima QGIS 2.8.
Une fois l’extension téléchargée, son installation est relativement simple (elle pourra également être effectuée juste avant la séance).
L’extension sDNA requiert des données au format SIG (shapefile). Nous ferons un test sur le réseau de rues de Paris au XIXe siècle (données téléchargeables ici : https://filex.univ-paris1.fr/get?k=nsOl3HqSpK0ydOmKjDr). Nous verrons comment préparer le réseau, calculer des indicateurs (de centralité…), puis nous discuterons les résultats.

Du réseau au récit… Une analyse diachronique des rues de Beauvais (Picardie)

Ces dernières années, le nombre d’outils permettant d’analyser des réseaux spatiaux au moyen de SIG a augmenté. Ceci a notamment engendré la multiplication de travaux ayant pour objet l’analyse des réseaux de rues, et leur comparaison tant spatiale que temporelle. En général, les comparaisons temporelles visent soit à mettre en lien usage du sol et configuration du réseau (Psarra, Kickert, et Pluviano 2013; Vaughan, Dhanani, et Griffiths 2013), soit à mettre en lien ces configurations avec des phénomènes connus tels la densification (Barthelemy et al. 2013), l’étalement urbain (Gudmundsson et Mohajeri 2013), ou encore la croissance et le renforcement de structures préexistantes (Strano et al. 2012).

Le travail présenté ici s’inscrit dans cette lignée, puisqu’il vise à mettre en lien la configuration du réseau de rues (sa forme) avec l’ensemble des processus de formation/ transformation d’une ville. Pour ce faire, la forme du réseau est étudiée, puis comparée de manière diachronique sur le temps long. On recherche ensuite des changements dans ces formes, changements qui sont enfin mis en relation avec des facteurs explicatifs, soit en introduisant les processus urbains en cours, soit en faisant appel au contexte (socio-économique, politique, …) du moment.

Cette méthodologie a été appliquée à la ville de Beauvais (en Picardie), sur trois dates : 1849, 1888 et 1960. Ici, un indicateur assez simple a été choisi : la largeur des rues. Une fois cette variable calculée pour les trois dates, nous avons établi des classes de largeur, puis cumulé les longueurs des rues comprises dans chaque classe de largeur. La distribution (longueur ; largeur) obtenue a ensuite été comparée à une loi de puissance inverse (cf. graphiques), qui correspond à un modèle très hiérarchisé, avec un très grand nombre de ruelles étroites, un nombre moyen de rue moyennement larges, et un très petit nombre de rues larges. L’objectif ici était d’obtenir pour chaque date un indicateur d’écart à cette loi, ce qui permettait de comparer plus facilement les trois distributions, et d’observer des changements.

Histogramme représentant, pour chaque catégorie de largeur, le linéaire des rues de 1849 (en bleu) et la distribution suggérée par une loi de puissance inverse (en rouge) Indicateur d’écart : 0,22. (Hachi, 2014).

Histogramme représentant, pour chaque catégorie de largeur, le linéaire des rues de 1849 (en bleu) et la distribution suggérée par une loi de puissance inverse (en rouge) Indicateur d’écart : 0,22. (Hachi, 2014).

Plan de la ville de Beauvais en 1871

Les résultats ont permis de révéler la proximité entre la distribution de 1849 et la loi de puissance inverse (graphique ci-dessus), chose qui indique que les largeurs de rues étaient très hiérarchisées durant cette période, avec un très grand nombre de rues étroites (de 1 à 7 m) et peu de rues larges.

capture-decran-2016-11-29-a-23-07-10histogramme_1888

Histogramme représentant, pour chaque catégorie de largeur, le linéaire des rues de 1960 (en bleu) et la distribution suggérée par une loi de puissance inverse (en rouge) Indicateur d’écart : 9,69. (Hachi, 2014).

Histogramme représentant, pour chaque catégorie de largeur, le linéaire des rues de 1960 (en bleu) et la distribution suggérée par une loi de puissance inverse (en rouge) Indicateur d’écart : 9,69. (Hachi, 2014).

Photographie de Beauvais après la reconstruction (alain.tairnaite.free.fr)

Photographie de Beauvais vers 1960 (alain.tairnaite.free.fr)

En 1888, la distribution s’éloigne d’une loi de puissance inverse, mais l’indicateur d’écart reste faible. En 1960, la distribution s’éloigne encore plus de la loi de puissance, ce qui confirme l’émergence d’un nouveau modèle. Cette comparaison semble révéler deux types de changements, un premier relativement faible entre 1849 et 1888, puis un changement plus important en 1960.

Beauvais, vue aérienne prise par M. Lecointre, M. Serre pilote

Beauvais, vue aérienne prise par M. Lecointre, M. Serre pilote, 1948.

Le contexte historique de Beauvais fournit des hypothèses d’explication à ces phénomènes. La tardive industrialisation de la ville à la fin du XIXe siècle n’a engendré que de faibles changements dans son tissu urbain, resté très marqué par son centre médiéval. Mais en 1945, ce dernier est presque entièrement détruit lors d’un incendie, et la reconstruction opérée jusqu’en 1960 est alors l’occasion de « moderniser » le tissu, et d’élargir les rues pour permettre le passage des automobiles.

Cet exemple illustre l’apport que peut constituer l’étude des caractéristiques spatiales des réseaux de rues dans l’identification de différents types de changements, plus ou moins impactants, qui affectent les tissus urbains. Une étude plus complète, sur un temps plus long et avec divers indicateurs (topologiques en particulier) devrait nous permettre de révéler des régularités dans la manière dont interagissent ces réseaux spatiaux avec les processus de formation/ transformation de la ville.

 

Références :

  • Barthelemy, Marc, Patricia Bordin, Henri Berestycki, et Maurizio Gribaudi. 2013. « Self-organization versus top-down planning in the evolution of a city ». Scientific reports http://www.nature.com/srep/2013/130708/srep02153/full/srep02153.html?WT.ec_id=SREP-639-20130801.
  • Gudmundsson, Agust, et Nahid Mohajeri. 2013. « Entropy and order in urban street networks ». Scientific Reports 3 (novembre). doi:10.1038/srep03324.
  • Psarra, Sophia, Conrad Kickert, et Amanda Pluviano. 2013. « Paradigm lost: Industrial and post-industrial Detroit–An analysis of the street network and its social and economic dimensions from 1796 to the present ». Urban Design International 18 (4): 257–281.
  • Strano, Emanuele, Vincenzo Nicosia, Vito Latora, Sergio Porta, et Marc Barthélemy. 2012. « Elementary processes governing the evolution of road networks ». Scientific Reports 2 (mars). doi:10.1038/srep00296.
  • Vaughan, L. S., Ashley Dhanani, et Sam Griffiths. 2013. « Beyond the suburban high street cliché-A study of adaptation to change in London’s street network: 1880-2013 ». Journal of Space Syntax 4 (2): 221–241.

 

 

Ryma Hachi

Ryma Hachi est doctorante à l’UMR Géographie-cités depuis octobre 2014, sous la direction de Lena Sanders. Architecte et historienne de formation, sa thèse vise à révéler, grâce à la théorie des graphes, les processus de formation et de transformation des réseaux viaires.

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Groupe fmr – séance du 22 novembre 2016

Le mardi 22 novembre prochain, Natalia Zdanowska, doctorante à Géographie-cités, présentera ses travaux. Voici un court texte de présentation.

Systèmes de villes et intégration des pays de l’Europe centrale dans l’économie-monde: une analyse par les réseaux d’entreprises et les flux aériens transnationaux

Les villes centre-est européennes organisent un territoire culturellement hétérogène, rempli de conflits ethniques, religieux et géographiques datant de plusieurs siècles (Castles, 1995). La situation de cet espace se résume bien par la notion d’Europe de l’entre deux (Brunet, Rey, 1996). Malgré un tel contexte, du fait de leurs trajectoires communes au sein d’Empires et du bloc soviétique, les villes en Europe centrale et orientale* ont pu tisser des liens très spécifiques entre elles. Leur réorganisation après la chute du mur de Berlin constitue un aspect intéressant à étudier.

La question principale est de savoir comment s’est opérée l’insertion des villes d’Europe centrale et orientale dans l’économie-monde et dans la division internationale du travail après 1989. A-t-elle permis de renforcer les liens établis entre elles dans le passé ou a plutôt privilégié les relations avec les villes de l’Europe de l’Ouest voire d’autres villes du monde dans une logique de l’économie libérale ? Nous questionnons également l’état des relations avec les villes de l’ex-URSS.

Pour répondre à ces interrogations une analyse de la position des villes centre-est européennes est menée au sein des réseaux internationaux d’entreprises en 2013 et aériens entre 1989 et 2013. L’objectif est d’identifier les interdépendances spatiales entre villes centre-est européennes et de les comparer avec des connections établies avec d’autres villes afin de débattre sur l’existence d’un ou des systèmes de villes en Europe centrale et orientale aujourd’hui. L’outil principal pour aborder ces problèmes est la théorie des graphes.

Brunet, R., Rey, V. (1996) Géographie universelle : Europes orientales, Russie, Asie centrale, Paris, collection « Géographie Universelle », Belin.
Castles, S., (1995) « How nation states respond to Immigration and ethnic diversity », New Community, 21(3), 293-308.

* Considérée pour le travail comme les huit pays postsocialistes ayant rejoint l’Union européenne après 2004 (Bulgarie, Croatie, Hongrie, Pologne, Roumanie, Slovaquie, Slovénie, Tchéquie)

Prochaines séances
13 décembre : Initiation à Tulip par Natalia Zdanowska et César Ducruet
10 janvier : QGis pour l’analyse de graphes planaires – prise en main par Serge Lhomme
24 janvier : QGis pour l’analyse et la représentation de matrice de flux par Françoise Bahoken

Les séances sont ouvertes à toute personne intéressée mais il peut être prudent de signaler sa venue (groupe_fmr@yahoo.fr), la bibliothèque de la rue du four étant vite remplie.

Les séances ont lieu les mardis matin de 10 heures à midi au 13 rue du four, 5e étage, bibliothèque, Paris. Et nous commençons à l’heure.

Groupe fmr – séance du 8 novembre 2016

Le mardi 08 novembre prochain, Ryma Hachi, doctorante à Géographie-cités, présentera ses travaux. Voici un court texte de présentation.

Pour Edgar Morin, « toute interrelation dotée de quelque stabilité ou régularité prend caractère organisationnel et produit un système » (Morin, 1990 : 104). De ce point de vue, de nombreux réseaux, qui sont par nature des ensembles interconnectés, peuvent être considérés comme des systèmes, dès lors qu’on observe une certaine régularité dans les interrelations dont ils se composent.
L’objectif de cette intervention sera de révéler ces régularités, sur un réseau caractéristique de la forme urbaine : le réseau de rues. Dans ce réseau, les interrelations sont essentiellement d’ordre topologique, et peuvent être décrites grâce à des indicateurs issus de la théorie des graphes. Mon travail vise donc à démontrer que la comparaison des propriétés topologiques des réseaux de rues, de manière diachronique sur du temps long, peut être révélatrice de moments de stabilité, mais aussi de transition. Ces phénomènes seront ensuite mis en relation avec leur « contexte d’apparition » (politique, socio-économique, etc.), ce qui permettra de révéler l’impact de divers événements sur l’organisation du réseau de rues.
Après un état de l’art sur l’analyse diachronique des réseaux de rues, je présenterai ma méthodologie, quelques résultats préliminaires, et des hypothèses d’explication des phénomènes observés. Je prendrai pour cela appui sur deux cas d’étude, la ville de Beauvais, en Picardie, et celle de Raleigh, en Caroline du Nord.

Référence :
E. Morin – Introduction à la pensée complexe. Paris, ESF Éditeur, 1990, 158 p. Communication et complexité

Prochaines séances
22 novembre : Présentation et discussion des travaux de Natalia Zdanowska, doctorante à Géographie-cités
13 décembre : Initiation à Tulip par Natalia Zdanowska et César Ducruet
10 janvier : QGis pour l’analyse de graphes planaires – prise en main par Serge Lhomme
24 janvier : QGis pour l’analyse et la représentation de matrice de flux par Françoise Bahoken

Les séances sont ouvertes à toute personne intéressée mais il peut être prudent de signaler sa venue (groupe_fmr@yahoo.fr), la bibliothèque de la rue du four étant vite remplie.

Les séances ont lieu les mardis matin de 10 heures à midi au 13 rue du four, 5e étage, bibliothèque, Paris. Et nous commençons à l’heure.

Le groupe fmr est de retour – automne hiver 2016

Bonne nouvelle, la réunion de rentrée organisée la semaine dernière a été utile et le groupe fmr reprend donc du service avec deux axes de travail : des séminaires sur les travaux doctoraux en cours mobilisant l’analyse de réseaux et des séances de formation. Cinq séances sont prévues, un bilan sera fait de cette nouvelle formule puis nous aviserons.

Les séances sont ouvertes à toute personne intéressée mais il peut être prudent de signaler sa venue (groupe_fmr@yahoo.fr), la bibliothèque de la rue du four étant vite remplie.

Les séances ont lieu les mardis matin de 10 heures à midi au 13 rue du four, 5e étage, bibliothèque, Paris. Et nous commençons à l’heure.

Dates précises et titres provisoires
O8 novembre : présentation et discussion des travaux de Ryma Hachi, doctorante à Géographie-cités
22 novembre : présentation et discussion des travaux de Natalia Zdanowska, doctorante à Géographie-cités
13 décembre : initiation à Tulip par Natalia Zdanowska et César Ducruet
10 janvier : QGis pour l’analyse de graphes planaires – prise en main par Serge Lhomme
24 janvier : QGis pour l’analyse et la représentation de matrice de flux par Françoise Bahoken

Appel de rentrée – 7 octobre 2016

Le groupe fmr (flux, matrices, réseaux), groupe de géographes intéressé.e.s par les méthodes et outils de l’analyse de réseau(x), a été actif de 2010 à 2015.

A l’heure ou quatre des textes de la Journée d’étude de 2014 sont publiés dans un dossier spécial formant le prochain n°105 de la revue Flux – Cahiers scientifiques internationaux Réseaux et Territoires, le groupe fmr souhaite fêter l’évènement en organisant une réunion ouverte à tous, sans frontière disciplinaire :

le vendredi 7 octobre 2016 de 13h30 à 15h30,
dans les locaux de l’UMR Géographie-Cités
13, rue du Four 75006 Paris (5ième étage).

L’objectif de cette réunion est de se renouveler et de définir collectivement de nouveaux thèmes d’investigation. Le groupe souhaite, en effet, élargir ses motivations initiales tout en conservant son ancrage en géographie : alors que le texte fondateur, publié dans la revue Netcom https://netcom.revues.org/431, envisageait une meilleure intégration de l’analyse de réseau en géographie, le groupe fmr souhaite aujourd’hui élargir sa focale en renforçant, notamment, la prise en compte du rôle joué par l’espace (au sens large) dans l’analyse de réseaux en sciences humaines et sociales.

Cette réunion s’adresse donc à toutes les personnes intéressées par les activités du groupe et, surtout, désireuses de s’investir a minima, plus particulièrement aux doctorant.e.s intéressé.e.s par l’analyse de réseaux au sens large.

Merci de nous indiquer votre intérêt pour ce projet de renouvellement en envoyant un email à l’adresse : groupe_fmr <at> yahoo.fr. Des modalités plus précises vous seront ensuite communiquées.


Entre 2010 et 2015 ont notamment été organisés dans le cadre des activités du groupe fmr : Lire la suite

Françoise Bahoken

Géographe et cartographe, je suis accueillie en détachement depuis décembre 2010 à l'IFSTTAR ; je suis par ailleurs membre-associée de l'UMR 8504 Géographie-Cités.

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ENSAI 2016 – Analyse de réseaux sociaux, spatiaux et complexes

Comme l’année précédente, j’interviens 27 heures (18h cours + 9h TD) à l’ENSAI de Rennes sur l’analyse des réseaux sociaux, spatiaux et complexes. Le contenu des cours sera modifié et actualisé mais les billets mis en ligne (cf les billets taggués Cours) fournissent une base correcte. Les TD ont eux été totalement remaniés, seul le logiciel R étant désormais utilisé.

Calendrier et contenu

11 janvier, 14h-17h : Vocabulaire de base et survol historiographique multi-disciplinaire
22 janvier, 9h45-12h45 : L’analyse des réseaux sociaux
22 janvier, 14h-17h : TD Analyse et visualisation de réseaux avec le package igraph
26 janvier, 9h45-12h45 : Analyse de réseaux spatiaux et analyse de flux
26 janvier, 14h-17h : TD Analyse et visualisation de réseaux spatiaux avec les packages cartography et flows
2 février, 9h45-12h45 : Visualisation des données relationnelles : enjeux, principes et perspectives
2 février, 14h-17h : TD Accompagnement pour le projet personnel
12 février, 9h45-12h45 : Analyse des réseaux de grande taille
12 février, 14h-17h : Exposés, modélisations statistiques, bilan du cours

Modalités d’évaluation

Travail en binôme obligatoire.

Produire un fichier Markdown mobilisant l’analyse de réseaux pour étudier les relations diplomatiques mondiales (http://www.correlatesofwar.org/COW2\%20Data/Diplomatic/Diplomatic.html) ou les flux commerciaux mondiaux (http://correlatesofwar.org/data-sets/bilateral-trade). Le choix des traitements effectués, les limites des méthodes et des résultats obtenus seront précisés dans une annexe méthodologique (2 pages maximum).

Un exposé oral (10 minutes pour présenter les données, les hypothèses, les traitements et les résultats, 5 minutes pour présenter les limites et les pistes possibles, 10 minutes de questions) sera effectué le 12 février.