Comment cartographier des données relationnelles et les analyser à l’aide de l’extension Network_Analysis ?

Ce tutoriel a été créé à l’occasion de l’école d’été thématique en analyse de réseaux organisée à Cargèse par le GDR AR-SHS. Elle s’est tenue entre le 24 et le 28 septembre 2018 dans des conditions climatiques miraculeuses.

Demandant d’utiliser la toute dernière version 3.2 de QGIS, cet atelier pratique sur les données spatiales a provoqué une petite mise à jour de l’extension Network_Analysis de Serge Lhomme, déjà présentée à plusieurs reprises sur ce blog.

Nous demanderons donc à celles et ceux qui l’avaient déjà installée sur QGIS 3, de la désinstaller, de la re-télécharger sur le site internet : http://serge.lhomme.pagesperso-orange.fr/dev.html , puis de la réinstaller en suivant les indications ci-dessous.

Pour rappel, l’extension Network Analysis est une extension développée par Serge Lhomme, maître de conférence à l’Université Paris-Est Créteil. Il s’agit d’un outil facile d’utilisation permettant d’effectuer de l’analyse de réseaux sous QGIS, logiciel de Système d’Information Géographique (SIG) libre et gratuit. En effet, dans les SIG, les outils permettant d’analyser les propriétés structurelles de réseaux spatiaux ne sont pas si nombreux.

Installation de l’extension

Marche à suivre

Lancer Qgis

Aller dans le menu Extension -> Installer/Gérer les extensions

Aller dans la section « Installées » et désinstaller le plugin « Network_analysis » s’il apparaît dans la liste des extensions déjà installées

Aller rechercher le plugin « network_analysis_2_1 » sur le site : http://serge.lhomme.pagesperso-orange.fr/dev.html

Retourner dans Qgis au menu Extension -> Installer/Gérer les extensions

Sélectionner « Installer depuis un ZIP » et charger le fichier ZIP que vous venez juste de télécharger « network_analysis ».

Exemple de données relationnelles: les collaborations scientifiques entre villes françaises

Ce tutoriel s’appuie sur des données de recherche permettant de cartographier le réseau français des collaborations scientifiques en chimie. Ces données sont le résultat d’un travail de codage des données de publications scientifiques contenues dans une base de données bibliographique de référence pour les chimistes: le Web of Science.

Deux fichiers sont nécessaires, un fichier précisant la localisation des villes d’où ont été signées des publications scientifiques en chimie entre 2008 et 2012, et un fichier de lien indiquant la fréquence des collaborations entre ces villes mesurées par les co-signatures (le fait qu’une publication soit signée depuis plusieurs lieux différents).

Un fond de carte des régions françaises est également rendu disponible.

Ces fichiers sont téléchargeables depuis le dépôt suivant : https://framagit.org/MarionMai/using-network_analysis-on-qgis-3

Charger les données relationnelles

Marche à suivre

Aller dans le menu Couche -> Ajouter une couche -> Ajouter une couche de texte délimité

Sélectionner le fichier « Point_chimie_France.csv »

Sélectionner le délimiteur « ; »

Dans la section « géométrie », sélectionner « point » et indiquer dans quelles colonnes se trouvent les coordonnées géographiques du fichier (X, Y pour Longitude, Latitude) : soit les colonnes « V2 » et « V3 »

Sélectionner « WGS 84 » comme système de référence spatial puis cliquer sur « Ajouter »

Recommencer l’opération pour charger le fichier de liens appelé « liens_chimie_France.csv »

Ce fichier n’a pas de géométrie (de coordonnées spatiales X,Y). Dans la section « Définition de la géométrie », il faut donc sélectionner « pas de géométrie »

La spatialisation de ce fichier se fera grâce aux informations relationnelles qu’il contient puisqu’on y précise quels sont les points ─ en l’occurrence, les entités urbaines ─ qui sont reliées ensemble :

La colonne V1 indique le point de départ des liens

La colonne V2 indique leur point de destination

Et la colonne V3, l’intensité des liens

À l’aide du package « Network_Analysis », ces trois informations vont suffire à créer une couche spatialisée de liens.Générer une couche spatialisée de liens

Marche à suivre

Pour cela, aller dans le menu Extension -> Network Analysis -> Tools

Sélectionner « Table to graph » qui permet de passer d’une table de liens à un graphe

Sélectionner le nom de la couche de points dans la section « Nodes layer » et sélectionner le nom du fichier de liens dans la section « Edges layer ».Cliquer sur OK

Renseigner la boîte de dialogue en indiquant dans :

– Node ID, le nom de la colonne de la couche de points où sont indiqués les identifiants uniques (sans doublons) des points (qui peuvent être numérique ou textuels) – ici V1

– Field X, le nom de la colonne de la couche de points où est indiquée la longitude des villes – ici V2

– Field Y, le nom de la colonne de la couche de points où est indiquée la latitude des villes – ici V3

– Start Field, le nom de la colonne du fichier de liens où est indiquée l’ID de départ des liens (nom de la ville de départ) – ici V1

– End Field, le nom de la colonne du fichier de liens où est indiquée l’ID de destination des liens (nom de la ville d’arrivée) – ici V2

-EPSG, le nom ou code du système de référencement spatial utilisé, ici « 4326 » comme indiqué sur le bas droit de l’écran. Ce code correspond au système de référencement « WGS 84 » qui correspond au système du GPS.

Cliquer sur OK

Modifier la projection géographique

Marche à suivre

Aller dans Projet->Propriétés du projet

Sélectionner la section « SCR », taper « lambert 93 » (système de projection adapté au territoire français) dans la barre de recherche, sélectionner « RGF_1993_Lambert_93 » et cliquer sur « Appliquer »Sauvegarder les couches « Edges » et « Nodes » avec la projection adaptée

Marche à suivre

Faire un clic droit sur chacune des couches, choisir Exporter et Sauver

Indiquer format « GeoJSON », choisir le répertoire et le nom à donner au fichier (par exemple « Edges.geojson » pour la couche Edges et « Nodes.geojson » pour la couche Nodes

Sélectionner le « SCR du projet » dans la section SCR soit « Lambert 93 »

Cliquer sur OK

Supprimer les couches Edges et Nodes précédentes (clic droit sur la couche-> supprimer la couche)

Glisser déplacer la nouvelle couche « Edges » en dessous de la nouvelle couche « Nodes »

Modifier la couleur des liens selon l’intensité des collaborations

Marche à suivre

Faire un clic droit sur la couche Edges et sélectionner « Propriétés » puis « Symbologie »

Sélectionner « Gradué » dans le menu déroulant se trouvant en haut de la fenêtre de dialogue

Dans Colonne, sélectionner le nom de la variable contenant la valeur associée à l’intensité des collaborations scientifiques, en l’occurrence V3

Dans Palette de Couleur, sélectionner le dégradé de vert

Dans Mode, sélectionner le mode de discrétisation de Jenks

Décocher, la première valeur de classe [de 0 à 13,5] pour que ne s’affichent que les liens de collaborations d’une valeur supérieure à 13,5

Pour information -> les valeurs de collaboration sont décimales car fractionnées en fonction du nombre d’agglomérations urbaines d’où ont été signées les publications scientifiques en chimie. Pour en savoir plus sur cette méthodologie, se référer au site internet du projet de recherche : http://geoscimo.univ-tlse2.fr/

Cliquer sur Appliquer puis sur OK

Calculer le degré des nœuds

Marche à suivre

Commencer par modifier les ID des champs en utilisant l’option « Correct ID » de l’extension Network Analysis

Pour cela Aller à Extension->Network Analysis->Tools->Correct ID

Sélectionner « Nodes » dans Nodes layer et « Edges » dans Edge layer

Sélectionner les colonnes où se trouvent les identifiants uniques de la couche « Nodes » et de la couche « Edges », en l’occurrence V1 dans la couche « Nodes », et V1 et V2 dans la couche « Edges ».

Aller à Extension-> Network Analysis-> Basic Analysis

Sélectionner « Nodes » dans Nodes layer et « Edges » dans Edge layer

Choisir « Nodes » dans la fenêtre permettant d’indiquer que l’on souhaite calculer un indicateur portant sur les nœuds plutôt que sur les liens

Indiquer dans la fenêtre de dialogue, les colonnes correspondant aux nouveaux identifiants de la couche « Edges » à savoir « StartNode » et « EndNode »

Choisir « No » dans Normalization pour que l’indicateur de degré ne soit pas normalisé.Pour consulter le résultat, effectuer un clic droit sur la couche « Nodes » et ouvrir la table des attributs

Le résultat apparaît dans une nouvelle colonne intitulée « Degree »

Faire varier la taille des nœuds en fonction de leur degré

Marche à suivre

Effectuer un clic droit sur la couche « Nodes »

Aller dans Propriétés puis Symbologie

Choisir comme couleur de nœud un vert par défaut – code rgb(51, 160, 44)

Cliquer sur l’icône se trouvant à droite de l’indice de « Taille » du symbole (ci-dessous en rouge)

Aller dans Assistant, sélectionner le nom de la variable où est stocké le Degré, soit « Degree »

Indiquer l’intervalle entre lequel se situe les valeurs de l’indicateur, en l’occurrence 1 et 119 (comme on l’observe en consultant la table attributaire)

Choisir de faire varier la taille des nœuds entre une taille de 1 à 5

Choisir de faire varier la surface des cercles (méthode de calcul : Surface)

Ajouter un fond de carte de la France

Marche à suivre

Pour finir, charger le fichier shapefile « FRA_adm1.shp » en allant dans :

Ajouter une couche->Ajouter une couche vecteur

Sélectionner le fichier « FRA_adm1.shp » dans la section « Source » de la boîte de dialogue

Cliquer déplacer la nouvelle couche en dessous des couches « Nodes » et « Edges »

Changer la couleur de la couche en faisant un clic droit sur le nom de la couche puis choisir une couleur légère comme par exemple la couleur correspondant au code html #fdf0c1

Une fois satisfait du résultat obtenu, vous pouvez mettre en page, ajouter une légende et un titre en allant dans le composeur d’impression :  Projet->Composeur d’Impression (ou en anglais : Layout Manager)

Pour en savoir plus sur l’utilisation du composeur d’impression, consulter par exemple :

http://www.qgistutorials.com/fr/docs/automating_map_creation.html

Pour toutes questions ou problèmes regardant l’utilisation de l’extension Network Analysis, vous pouvez vous adresser à serge.lhomme@u-pec.fr

Et pour suivre les mises à jour, consulter son site : http://serge.lhomme.pagesperso-orange.fr/index.html

Bonne chance !


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