L`outil de visualisation dans le cadre d`un projet d
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L`outil de visualisation dans le cadre d`un projet d
Université de Toulouse MASTER 2 GEOMATIQUE « Science de l’Information Géoréférencée pour la Maîtrise de l’environnement et l’Aménagement des territoires » (SIGMA) http://sigma.univ-toulouse.fr RAPPORT DE STAGE L’outil de visualisation dans le cadre d’un projet d’évaluation de l’adaptation climatique en milieu urbain. Camila LEGROUX Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) – MétéoFrance Maître de stage : Julia HIDALGO Tuteurs-enseignants : Martin PAEGELOW et Thomas HOUET Septembre 2012 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 FICHE DE STAGE MASTER 2 SIGMA 2012 NOM ETUDIANT : LEGROUX PRENOM ETUDIANT : Camila E. mail [email protected] TITRE DU STAGE : Développement d'outils de visualisation des impacts de différents métabolismes urbain pour évaluer des scénarios d'urbanisme. DATE DE DEBUT DE STAGE : DATE DE FIN DE STAGE : NOM TUTEURENSEIGNANT : Université 05/03/2012 SOCIETE : Adresse CNRM - MétéoFrance Toulouse 42 Avenue Gaspard Coriolis Code postal Ville Pays Site Web NOM DU MAITRE DE STAGE : Fonction Mel 31/07/2012 Martin PAEGELOW et Thomas HOUET Université 2 – Toulouse Le Mirail 31057 Toulouse Cedex 1 http://www.cnrm.meteo.fr/ Julia Hidalgo Météorologue [email protected] MOTS-CLES : Modélisation 2D / 3D ; Changement climatique / Indicateurs RAPPORT CONFIDENTIEL OBJET (description de la mission confiée au stagiaire) : Non Identifier et développer un outil de visualisation des impacts calculés par les modèles et des indicateurs. Cet outil de visualisation, complémentaire du système d’indicateurs, permettront de représenter les indicateurs spatialisés. Définir les types de visualisation possibles pour les différents indicateurs définis. 1 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 RESUME / ABSTRACT Afin d’évaluer l’évolution de la ville d’une part, et l’évolution du climat en milieu urbain d’autre part, un système d’indicateurs cohérents et souhaitables pour l’analyse est mis en place dans le cadre du projet Adaptation au Changement CLIMatique.de l’Agglomération Toulousaine (ACCLIMAT). Par ailleurs, le développement d’un outil de visualisation permettant de représenter les indicateurs cartographiquement d’une part, et graphiquement d’autre part est préconisé. Pour cela, un logiciel SIG et des compétences en géomatique sont nécessaires pour visualiser les données disponibles. La représentation visuelle permet d’analyser les phénomènes climatiques et la ville au moment présent, mais aussi à l’avenir en fonction de scénarios définis. L’outil de visualisation développé pour le projet ACCLIMAT a pour objectif d’être un outil d’analyse ou d’aide aux diagnostics scientifiques, puis un outil d’aide à la décision pour les politiques et les professionnels de l’urbanisme. Le développement de cet outil de visualisation implique l’appropriation de techniques et méthodes précises que nous présentons dans ce rapport de stage. En effet, pour cela, nous avons dû développer des requêtes SQL et des scripts en BeanShell, dans le but de traiter les données et de permettre une visualisation cartographique et graphique des indicateurs. Les scripts BeanShell ont par ailleurs permis d’automatiser l’outil de visualisation et ainsi de simplifier l’interface pour les utilisateurs. A consistent indicator system will be set up as part of the Adaptation au Changement CLIMatique.de l’Agglomération Toulousaine (ACCLIMAT) project, in order to assess the evolution of a town and the climate change in an urban environment. In addition, the development of a visualization tool is recommended to allow the graphical and cartographical representation of the indicators. Therefore, SIG software and geomatics skills are necessary to visualize the available data. The Climatic phenomenon and the town can be analyzed through visual representation at the present moment or some time later according to specific scenario. The purpose of the visualization tool developed by the ACCCLIMAT is to be an analytical tool or a tool to assist scientific diagnostics, and a real tool for decision support including policies and urban planning. In this activity report, we introduce the appropriation of techniques and specific procedures that is required to develop this envisioning tool. 2 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 REMERCIEMENTS Je souhaite adresser mes remerciements les plus sincères aux personnes qui m’ont apporté leur aide et ont contribué à l’élaboration de ce rapport de stage. Je tiens à remercier Julia Hidalgo pour son encadrement lors de ce stage. Sa patience et son suivi tout au long du stage ont permis d’enrichir cette expérience professionnelle. Je la remercie aussi, ainsi que Colette Marchadier pour leur suivi, leurs corrections et les conseils précieux qui m’ont beaucoup aidé durant la rédaction de ce rapport de stage. Un grand merci à toutes les personnes de l’équipe du projet qui ont contribué au bon déroulement de mon stage et qui m’ont toujours aidé à approfondir mon travail. Je remercie Gwendall Petit et Erwan Bocher, ainsi que toute l’équipe de développeurs du logiciel OrbisGIS, d’avoir suivi étape par étape mon travail, et de m’avoir accordé du temps pour répondre à mes interrogations. Mes remerciements s’adressent également à mes tuteurs-enseignants, Martin Paegelow et Thomas Houet, pour leur disponibilité et leur suivi pour l’élaboration de ce rapport de stage. Je n’oublie pas mes parents et mes frères pour leurs relectures de ce rapport de stage. Mais aussi pour leurs encouragements constants durant toutes mes études universitaires. Enfin, je ne peux conclure cette page de remerciements sans évoquer mes amis et colocataires de m’avoir soutenu lors de la rédaction de mon rapport de stage, toujours dans la bonnehumeur ! 3 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 SOMMAIRE FICHE DE STAGE MASTER 2 SIGMA 2012 ......................................................................... 1 RESUME / ABSTRACT ............................................................................................................ 2 REMERCIEMENTS .................................................................................................................. 3 SOMMAIRE .............................................................................................................................. 4 INTRODUCTION ...................................................................................................................... 6 I. CONTEXTE DU STAGE : STRUCTURE, PROJET ET MISSION ................................. 7 1.1 Présentation de la structure d’accueil .......................................................................... 7 1.1.1. Le Centre National de Recherches Météorologiques ........................................... 7 1.1.2. Le Groupe de Météorologie à Moyenne Echelle.................................................. 7 1.1.3. L’équipe TURBAU .............................................................................................. 8 1.2. Présentation du projet ACCLIMAT ............................................................................ 9 1.2.1. Le financeur et les partenaires du projet .............................................................. 9 1.2.2. Les objectifs du projet ........................................................................................ 10 1.2.3. La plateforme de simulation ACCLIMAT : Les modèles et les scénarios ........ 11 1.3. La mission et les objectifs du stage ........................................................................... 14 1.3.1. Les objectifs du stage ......................................................................................... 14 1.3.2. Le déroulement du stage..................................................................................... 16 II. DEFINITION D’UN SYSTEME D’INDICATEURS ...................................................... 18 2.1. Méthodologie de sélection et de validation des indicateurs ...................................... 18 2.2. Analyse des données de sortie des modèles .............................................................. 20 2.3. Proposition d’un système d’indicateurs ..................................................................... 23 III. DEVELOPPEMENTS ET OUTIL DE VISUALISATION .......................................... 25 3.1. Outil logiciel et environnement de développement ................................................... 25 3.1.1. OrbisGIS, un logiciel SIG open-source.............................................................. 25 3.1.2. L’environnement de développement .................................................................. 27 3.2. Le développement des requêtes SQL ........................................................................ 28 3.2.1. Pourquoi le développement de requêtes SQL a-t-il été nécessaire ?.................. 28 4 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 3.2.2. Les requêtes SQL développées pour traiter les données et calculer les indicateurs ......................................................................................................................... 29 3.3. L’outil BeanShell et le développement de scripts ..................................................... 35 3.3.1. Qu’est-ce que l’outil BeanShell ?....................................................................... 36 3.3.2. Le développement de scripts BeanShell pour la génération de graphiques ....... 38 3.3.3. Des scripts BeanShell pour l’automatisation des requêtes SQL ........................ 41 IV. RESULTATS ET RETOUR D’EXPERIENCES.......................................................... 45 4.1. Les développements actuellement réalisés ................................................................ 45 4.1.1. Les indicateurs disponibles aujourd’hui ............................................................. 45 4.1.2. Les défis à relever durant le stage ...................................................................... 46 4.2. Les compétences acquises durant le stage ................................................................. 47 4.2.1. Les compétences techniques .............................................................................. 47 4.2.2. L’apport du travail en équipe ............................................................................. 47 CONCLUSION ........................................................................................................................ 49 ANNEXES ............................................................................................................................... 50 Annexe 1 : Les formats des données de sortie des modèles. ................................................ 50 Annexe 2 : Tableau détaillé des indicateurs ......................................................................... 53 Annexe 3 : Les versions du logiciel OrbisGIS ..................................................................... 59 Annexe 4 : Equipe de développeurs du logiciel OrbisGIS ................................................... 60 Annexe 5 : Diagramme de Gantt .......................................................................................... 62 TABLE DES ILLUSTRATIONS ............................................................................................ 63 BIBLIOGRAPHIE / SITOGRAPHIE ...................................................................................... 64 5 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 INTRODUCTION Le changement climatique est depuis des décennies au cœur des préoccupations des environnementalistes, des urbanistes, des politiques et des scientifiques. En effet, il inquiète notamment de par les lourdes conséquences qu’il engendre sur la ville. Le réchauffement climatique occupe donc une place dans les stratégies de planification urbaine. C’est autour de ces thématiques que s’est déroulé le stage au sein du projet Adaptation au Changement CLIMatique de l’Agglomération Toulousaine (ACCLIMAT), au Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM). Le projet ACCLIMAT a bénéficié d’une aide de la Fondation de Coopération Scientifique STAE Toulouse Ce travail a bénéficié d’une aide de l’Agence National de la Recherche portant la référence ANR-09VILL-0003 A terme, le projet doit proposer un outil de visualisation d’indicateurs en lien avec l’évolution de la ville d’une part, et l’évolution du climat de l’autre. Il faut pouvoir visualiser les indicateurs cartographiquement d’une part, mais aussi graphiquement d’autre part. C’est dans cette phase finale du projet que j’ai réalisé mon stage. En effet, pour développer un outil de visualisation des indicateurs, mes compétences en SIG ont largement été sollicitées. Mais pas uniquement. Aussi, j’ai dû participer à la définition d’un système d’indicateurs en faisant appel à mes connaissances et compétences en urbanisme et aménagement du territoire. Nous commencerons par présenter la structure d’accueil qu’est le Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM), le projet Adaptation au Changement CLIMatique de l’Agglomération Toulousaine (ACCLIMAT) et la mission de stage. Dans un deuxième temps, nous expliquerons quels sont les indicateurs que nous avons retenu et quelles sont les données disponibles et exploitables par le logiciel SIG. En troisième partie, nous détaillerons les méthodologies, techniques et développements réalisés durant le stage pour atteindre les objectifs fixés. Nous verrons avec cela que les compétences en SIG ont été nécessaires dans le cadre du projet. Enfin, nous ferons un bref retour d’expériences afin de détailler les compétences qui ont été acquises ou approfondies lors du stage, les limites et difficultés auxquelles nous avons dû faire face. 6 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 I. 1.1 CONTEXTE DU STAGE : STRUCTURE, PROJET ET MISSION Présentation de la structure d’accueil1 1.1.1. Le Centre National de Recherches Météorologiques Le Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) est une unité de recherche associée, constituée par le Centre National de Recherches Scientifiques (CNRS) et MétéoFrance, et est composée de huit unités de recherche réparties sur plusieurs sites en France. Les principales missions et recherches menées par le CNRM portent principalement sur la prévision du temps et des phénomènes atmosphériques, l'étude du climat et du changement climatique, le cycle de l'eau, l'étude des échanges océan-atmosphère, la physico-chimie atmosphérique et la météorologie urbaine, l'assimilation et la modélisation pour la prévision numérique du temps, et la micro-structure du manteau neigeux. Le site de Toulouse, qui regroupe 80% du potentiel du CNRM, est composé de 5 groupes qui développent des études et des recherches dans différents domaines. Nous insisterons ici sur la présentation du Groupe de Météorologie à Moyenne Échelle (GMME) dans la mesure où le stage a eu lieu au sein même de ce groupe de travail. 1.1.2. Le Groupe de Météorologie à Moyenne Echelle Le GMME conduit des recherches sur les phénomènes de méso-échelle et micro-échelle dans les domaines de l'atmosphère et des surfaces continentales. Les thématiques de ce groupe de recherches portent sur les systèmes orageux, les nuages, les phénomènes de couche limite atmosphérique, le brouillard, la météorologie urbaine, les évènements extrêmes, les impacts du changement climatique. Ces travaux de recherche ont pour objectif l'amélioration de la représentation des processus à méso-échelle dans les modèles de prévision numérique du temps et du climat, et cela notamment à travers le développement et l'amélioration des paramétrisations physiques, de l'assimilation de données à méso-échelle, des méthodes de prévision d'ensemble ainsi que des modèles d'impact du changement climatique. Le GMME est organisé en 6 équipes thématiques dont l'équipe TURBAU dans laquelle s’est déroulé le stage. 1 http://www.cnrm-game.fr 7 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 1.1.3. L’équipe TURBAU L'équipe TURBAU est composée d'environ 10 personnes dont Valéry Masson, responsable de l'équipe. Les principaux thèmes de recherche sont : le brouillard ; la couche limite atmosphérique ; le climat urbain et l’adaptation au changement climatique. Ceux-ci sont étudiés grâce à des campagnes de mesure ainsi qu’au travers d’outils de modélisation numérique dans le cadre de différents projets et programmes de recherche. Figure 1 : Organigramme du projet ACCLIMAT au sein du CNRM : Source : CNRM – Météo-France ; Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 8 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 1.2. Présentation du projet ACCLIMAT 1.2.1. Le financeur et les partenaires du projet Le projet ACCLIMAT – Adaptation au Changement CLIMatique de l'Agglomération Toulousaine a débuté en 2010, pour une durée de 3 ans. Il est financé par le RTRA-STAE (Réseau Thématique de Recherches Avancées – Sciences et Techniques de l'Aéronautique et de l'Espace) à hauteur de 850 000 €. Le RTRA-STAE, le financeur du projet : Le RTRA-STAE2 est une fondation de coopération scientifique qui s'appuie sur un réseau de 25 laboratoires associés et 800 chercheurs et enseignants-chercheurs. Elle a pour mission de développer une recherche scientifique d'excellence dans son domaine en MidiPyrénées. Pour cela, elle soutient des projets scientifiques, dont le projet ACCLIMAT. Les partenaires du projet : Figure 2 : Schéma récapitulatif des partenaires du projet Source : Plaquette du projet ACCLIMAT, disponible sur le site http://www.cnrm.meteo.fr/ville.climat/ 2 http://www.fondation-stae.net/ 9 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 1.2.2. Les objectifs du projet L'objectif principal du projet ACCLIMAT (Adaptation au Changement CLIMatique de l'Agglomération Toulousaine) est d'étudier les interactions entre la ville et le changement climatique. Le projet ACCLIMAT se base sur les considérations suivantes. Depuis un siècle (1906 – 2005), la température moyenne à la surface de la terre a augmenté de 0,74°C.3 De ce réchauffement climatique progressif, découlent de nombreuses conséquences dont la fonte des glaciers, la montée du niveau des océans, la diminution de la biodiversité, l'augmentation du nombre de jours de canicule, etc. Par ailleurs, le réchauffement climatique engendre de lourdes conséquences sur le milieu urbain dans la mesure où, dans un premier temps, l'espace urbain augmente fortement dans le monde et en France. Dans un second temps, « les villes présentent une vulnérabilité particulière compte tenu d'une forte concentration de population et du regroupement d'infrastructures et de biens matériels sur leur territoire, et elles sont très sensibles à toute évolution brusque de leur environnement naturel ou socio-économique »4. Le réchauffement climatique en ville aura particulièrement des conséquences sur les stratégies de planification urbaine, mais aussi sur les consommations d'énergie et le confort des habitants. Le changement climatique est donc un enjeu de taille pour l'avenir des villes et des citadins. Effectivement, le cœur du projet ACCLIMAT est d'étudier et analyser à la fois la ville et le climat, et plus spécifiquement le micro climat urbain, avec pour but principal de définir les possibles adaptations au changement climatique pour le « Toulouse de demain » ou le « Toulouse de 2100 ». En effet, le projet s'est fixé pour cette étude, une échelle d'un siècle environ (2010 / 2100). Pour aboutir à ces objectifs, les partenaires du projet ACCLIMAT développent une plateforme interdisciplinaire de modélisation numérique qui permettra de simuler, à l'horizon 2100, l'évolution de l'expansion urbaine et du micro-climat urbain ; et ainsi d'évaluer les impacts du changement climatique sur la ville. Cette plateforme renvoie des résultats dépendant de modèles et de scénarios d'évolution de la ville et du climat, toujours dans le but d’analyser l’efficacité des différentes stratégies d'adaptation de la ville au réchauffement climatique. Ainsi, il convient désormais de présenter le fonctionnement de la plateforme de simulation. 3 http://climat.meteofrance.com/chgt_climat2/chgt_climatique/ 4 Rapport « Villes et adaptation au changement climatique », ONERC, 2010. disponible sur le site : http://www.developpement-durable.gouv.fr 10 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 1.2.3. La plateforme de simulation ACCLIMAT : Les modèles et les scénarios La plateforme de simulation ACCLIMAT est constituée de différents éléments nécessaires: des modèles numériques de simulation et différents scénarios permettant de modéliser et simuler l'impact du changement climatique sur la ville de Toulouse à l'horizon 2100. Figure 3 : Schéma du fonctionnement de la plateforme ACCLIMAT Réalisation : Marie-Pierre Moine et Camila Legroux, CNRM-GAME. Les modèles numériques : Afin de simuler les impacts du changement climatique, les partenaires du projet ACCLIMAT développent et utilisent des modèles couplés de simulation. Un modèle d'urbanisation d'une part, et des modèles physiques de climat et de bâti d'autre part. Des modèles de surface : le modèle NEDUM (Gusdorf et Hallegatte 2007) : Il est conçu pour reproduire les mécanismes d'évolution d'une agglomération sur le très long terme. Il vise à simuler les diverses expansions possibles de l'agglomération, en fonction à la fois de scénarios macroéconomiques et démographiques, et de scénarios 11 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 d'aménagement du territoire contrastés »5. le modèle SLEUTH (Clarke et al 1992), modifié par GEODE, et qui a « pour but de modéliser la croissance urbaine »6 et il permet d'obtenir des informations sur l'occupation des sols. En couplant ces deux modèles complémentaires, il devient alors possible de visualiser les projections d'évolution de la ville. Le modèle GENIUS (Bonhomme et Masson 2012) est un modèle de morphologie urbaine. Le modèle SURFEX, ou « Surface Externalisée » est la plateforme de modélisation de surface développée par Météo-France. 7 SURFEX (CNRM) est notamment conçu pour être couplé à des modèles atmosphériques et hydrologiques. En effet, il inclut des modèles indépendants qui permettent de faire la relation entre la surface et l'atmosphère. Ces modèles sont : ISBA qui calcule les échanges d'énergie et d'eau entre le continum sol-végétationneige et l'atmosphère ; TEB qui calcule les échanges entre les surfaces urbanisées et l'atmosphère. Ainsi, TEB prend à la fois en compte tous les facteurs caractérisant l'atmosphère, mais aussi tous les paramètres du bâti et de la morphologie de la ville.8 Le modèle SURFEX est forcé avec les données de NEDUM, GENIUS et SLEUTH. Un modèle atmosphérique : Le modèle Méso-NH (CNRM et Laboratoire d'Aérologie, 1998) est un modèle météorologique atmosphérique à mésoéchelle. Les scénarios : Les scénarios sont construits à partir d'une analyse des évolutions actuelles et futures, et sur des thématiques structurantes (macro-économiques, démographiques, technologiques, etc). Pour faire des simulations, les modèles vont très largement puiser dans ces scénarios pour ensuite sortir des données exploitables pour le calcul d'indicateurs et la visualisation de résultats. Il convient désormais de présenter les traits généraux de ces scénarios. 5 VIGUIE, Simulation intégrée de la ville : Modélisation Urbaine et Stratégies d'adaptation au Changement climatique pour Anticiper la Demande et la production Energétique (MUSCADE). La Revue. 2009 6 CALOZ Régis, COLLET Claude. Analyse spatiale de l'information géographique. Lausanne : PPUR, 2011. 400p. 7 Voir plus de détails sur http://www.cnrm.meteo.fr/surfex 8 Voir plus de détails sur http://www.cnrm.meteo.fr/spip.php?article199&lanf=fr 12 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Les scénarios sont élaborés de façon progressive : à partir de plusieurs scénarios relatifs à une thématique (Grandes Tendances, Tendances Locales, Adaptation Technologique, et Aménagement du Territoire), on construit un scénario plus complet, qui combine un scénario de chaque thématique pour former un récit cohérent d’évolution : c’est le scénario « systémique ». Les scénarios thématiques : Les scénarios thématiques sont divisés en 4 grands thèmes : Les grandes tendances globales, les tendances locales, l'aménagement du territoire et l'adaptation technologique. Figure 4 : Schéma récapitulatif des scénarios thématiques Source : Document interne au projet, Scénarios pour Toulouse 2010-2100, réalisé et validé par tous les partenaires en 2011. Réalisation : Camila Legroux, Master 2 SIGMA – Université de Toulouse II – Le Mirail, 2011 / 2012. 13 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Les scénarii systémiques : Les scénarii systémiques sont réalisés à partir des scénarii thématiques. En effet, en combinant les différentes hypothèses des scénarii thématiques, plusieurs scénarii systémiques ou prospectifs ont été définis entre les partenaires du projet. 6 scénarios ont été élaborés. Nous proposons l’exemple du scénario n°1, dit scénario « Réactif ». Scénario systémique n°1 : Réactif: Le choc pétrolier provoque brutalement une crise économique dans la ville dont l'activité est centrée autour d'un unique pôle d'excellence. En parallèle, aucune politique climatique volontariste mondiale n'est mise en place. Pour faire face à la nouvelle donne économique, des actions curatives sont entreprises au niveau local : l'urbanisation de la mégalopole est dès lors contrôlée, les nouvelles technologies favorisant les économies d'énergie sont développées à la hâte. Il n'y a cependant pas de véritable réflexion globale et on constate un manque de recul quant à la mise en place d'un développement urbain durable. 1.3. La mission et les objectifs du stage L’objectif du projet ACCLIMAT est donc d'évaluer les effets du changement climatique en milieu urbain, à long terme (2100). Pour cela, une des étapes essentielles en fin de projet est la visualisation des résultats. C'est dans ce cadre qu'a eu lieu mon stage de Master 2, et cela en très forte interaction avec l'objet d'un autre stage sur le même projet. En effet, j'ai travaillé en binôme avec Geoffray Blanc, étudiant en master 2 Géographie de l'Environnement et du Paysage, à l'Université de Toulouse II – Le Mirail, notamment durant les deux premiers mois de stage. 1.3.1. Les objectifs du stage Durant le stage, principalement deux objectifs étaient à atteindre. Dans un premier temps, il a fallu définir un système d'indicateurs transversaux et « souhaitables » permettant de traduire les impacts calculés par les différents modèles de simulation. Dans un second temps, après validation d'une liste d'indicateurs, l'objectif était la visualisation de ceux-ci. Ce deuxième objectif a dominé ma mission de stage qui a consisté à développer un outil de visualisation des impacts d'évolutions possibles de la ville et du climat (voir figure 5). 14 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 5 : Schéma représentant l’organisation de l’environnement de développement Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 15 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Une optimisation de la visualisation trouve tout son intérêt dans ce projet dans la mesure où elle permet une interprétation plus facile des résultats. Mais aussi, elle facilite l’analyse comparative et évolutive des résultats en fonction des scénarios. 1.3.2. Le déroulement du stage Pour atteindre les objectifs fixés, un plan de travail détaillant brièvement les étapes principales du stage a été défini en début de stage. Figure 6 : Grandes étapes prévues pour le stage Source : Julia Hidalgo (encadrante du stage), Colette Marchadier et Valéry Masson ; Réalisation : Camila Legroux, Master 2 SIGMA – Université de Toulouse II – Le Mirail, 2011 / 2012 Afin de visualiser les indicateurs sélectionnés, il a fallu tout d'abord définir les types de visualisation possibles pour chaque indicateur : spatiale : cartes thématiques ; temporelle : courbes d'évolution ; Mais aussi, les échelles de représentation : mailles de 500 x 500 m ; ensemble de l'agglomération toulousaine; etc... 16 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Une fois le choix des représentations établi, de nombreux traitements sur les données ont été effectués sur le lociciel SIG OrbisGis dans le but de pouvoir visualiser les résultats par la suite. Alors qu’un des objectifs de ma mission de stage était le développement d’un outil de visualisation des résultats, Geoffray Blanc, mon binôme pour ce stage, étudiant en master 2 « Environnement et Paysage », a lui travaillé sur les indicateurs durant les 5 mois. Il a pu proposer ainsi une analyse fine de chaque indicateur. Par ailleurs, la présence et l'encadrement des personnes ressources du projet tout au long du stage ont permis l'atteinte des objectifs fixés. Figure 7 : Les personnes ressources du stage Les structures de recherche Personnes ressources Leurs rôles Colette Marchadier Coordinatrice du projet Valéry Masson Responsable projet scientifique du Julia Hidalgo (encadrante du Développement des scénarios stage) climatiques Centre National de Recherches Grégoire Pigeon Météorologiques (CNRM) Anne-Lise Beaulant Aude Lemonsu CERFACS9 + CNRM Etudes sur les indicateurs de confort (UTCI=Universal Thermal Climate Indice) et les indicateurs de consommations énergétiques. Delphine Chouillou Ingénieur en bâtiments. Marie-Pierre Moine Développement de la plateforme de simulation ACCLIMAT Source : Geoffray Blanc et Camila Legroux, 2012. Après avoir fait le point sur le contexte du stage : la structure d'accueil d'une part, les objectifs du projet d'autre part et, plus spécifiquement les objectifs de la mission de stage, il convient désormais de présenter (de manière non exhaustive ici) les données de sortie des modèles à notre disposition, et qui nous permettront de définir des indicateurs. Enfin, après un bref état de l'art des indicateurs existants en matière de changement climatique, d'évolution de la ville, de consommation énergétique, etc..., nous serons en mesure de présenter les indicateurs retenus et validés dans le cadre du projet ACCLIMAT, et qui découlent des données de sortie des modèles disponibles. 9 Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique 17 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 II. 2.1. DEFINITION D’UN SYSTEME D’INDICATEURS Méthodologie de sélection et de validation des indicateurs Afin de proposer un système d’indicateurs, nous avons opté pour une méthodologie combinant à la fois une approche descendante (Bottom-up) et une approche ascendante (Topdown) « Les impacts évalués par les différents modèles de la plateforme seront traduits sous forme de systèmes d’indicateurs, identifiés grâce au croisement d’une approche descendante partant des objectifs des décideurs (« backcasting ») et d’une approche montante dont le point de départ est liés aux contraintes d’opérationnalité) ».10 Dans un premier temps, nous avons privilégié l’approche descendante ou Bottom-up. Celle-ci a consisté à partir des données de sortie des modèles disponibles ou accessibles, à les analyser et examiner comment il est possible de les exploiter, cela dans le but de remonter aux problématiques fondamentales et de proposer et définir des indicateurs permettant d’évaluer les impacts du changement climatique sur la ville. Cette étape initiale nous a permis de produire une première ébauche de système d’indicateurs. Puis dans un second temps, nous avons intégré l’approche ascendante à notre démarche. Celle-ci consiste à analyser et relever les pratiques déjà existantes en la matière pour faire émerger des indicateurs. Pour cela, nous avons d’une part fait de nombreuses recherches bibliographiques : des documents théoriques et opérationnels sur les indicateurs existants, le changement climatique, la prospective territoriale, mais aussi des documents de projets similaires déjà existants. D’autre part, nous avons été en contact avec des professionnels de l’urbanisme et de l’environnement, et des chercheurs en météorologie/climatologie, architecture, etc. Ces échanges avec ces professionnels nous ont permis d’une part de prendre connaissance de leurs préoccupations et de leurs besoins, et d’autre part, de relever quels sont les indicateurs les plus souvent exploités dans les démarches de ces professionnels. Par ailleurs, en leur faisant prendre connaissance de notre première liste d’indicateurs issue de l’analyse des données de sortie des modèles, nous avons pu repérer quels sont, parmi ces indicateurs, ceux qui ont le plus retenu leur attention. 10 Luc Adolphe, Laboratoire de Recherches en Architecture. 18 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 8 : Tableau récapitulatif des structures professionnelles rencontrées. Structures professionnelles Personnes ressources Agence d’Urbanisme et Geneviève BRETAGNE d’Aménagement du Territoire Toulouse Aire urbaine (AUAT) Bureau d’étude Urbains Pierre MADIGNER Bureau d’étude e2d Marie-Françoise MENDEZ Direction Départementale Adeline COURREGES des Territoires (DDT) de Rodez Bureau d’étude Adéquation Mathieu LEPOIVRE Environnement d’Aurillac Groupe de recherches GEOgraphie De l’Environnement (GEODE UTM) Laboratoire de Recherches en Architecture Direction du Développement Social (DDS) – Mairie de Toulouse Service du Développement Durable – CU du Grand Toulouse Léa SEBASTIEN Intérêts / Apports pour la sélection et la validation des indicateurs Mise en commun des indicateurs de l’AUAT et du CNRM Intérêt pour les indicateurs de performance énergétique Mise en relation des indicateurs proposés avec les indicateurs usuellement utilisés pour l’élaboration d’Agendas 21 Intérêt pour les indicateurs en relation avec l’aménagement urbain Vision du professionnel sur les outils d’aide à la décision et sur les indicateurs proposés par le projet Réflexions sur la cohérence dans la sélection des indicateurs Marion BONHOMME et Travail sur les indicateurs de Luc ADOLPHE morphologie urbaine Florent WAEGHEMAEKER Travail sur le développement social des quartiers et intérêt pour la prospective Christelle Piechtra Intérêt pour la prospective territoriale et pour l’analyse des impacts des décisions actuelles sur le futur. Source : Geoffray Blanc et Camila Legroux, 2012. Ainsi, dans notre démarche globale, nous avons croisé ces deux approches : nous avons fait le lien entre notre première liste d’indicateurs et les préconisations et intérêts des personnes rencontrées, dans le but de proposer un système d’indicateurs cohérent et utilisable par le plus grand nombre de professionnels, décideurs politiques et chercheurs. 19 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 9 : Schéma récapitulatif de l’approche Top-down et Buttom-up Réalisation : Geoffray Blanc, Master 2 Villes et Environnement – Université de Toulouse II – Le Mirail, 2011 / 2012 La combinaison de ces deux approches dans notre méthodologie a permis de valider les indicateurs à retenir dans le cadre du projet. Pour cela, de nombreuses réunions de travail avec les personnes ressources du projet ont été nécessaires. Lors de l’étape de validation des indicateurs, l’objectif était de produire un système d’indicateurs qui soit à la fois un outil d’analyse ou d’aide au diagnostic scientifique, et un outil d’aide à la décision pour les décideurs politiques, les professionnels de l’urbanisme et les chercheurs. En effet, le système d’indicateurs proposé doit être un outil permettant d’effectuer, valider, justifier, évaluer ou corriger des décisions. Après avoir expliqué notre méthodologie de sélection et de validation des indicateurs et son intérêt, il convient désormais de présenter les données de sortie des modèles dont nous disposons et le système d’indicateurs retenu. 2.2. Analyse des données de sortie des modèles Nous disposons des données de sortie des trois principaux modèles : SLEDUM (NEDUM couplé avec SLEUTH), SURFEX, et GENIUS. Dans un souci de clarté, le choix a été fait de présenter de manière non exhaustive les données de sortie. C’est-à-dire que nous ferons ici seulement un récapitulatif des principales sorties, en insistant notamment sur celles qui nous intéresserons par la suite. 20 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 10 : Les principales données de sortie du modèle SURFEX DONNEES DE SORTIE Température à 2 mètres UNITE DEFINITION °C Température moyenne par maille de 500x500m, à un jour et une heure précise, et à 2 mètres au-dessus du sol. Donnée disponible par pas de 3 heures Humidité relative % Humidité relative par maille de 500x500m à un jour et une heure précise, et à 2 mètres au-dessus du sol. Donnée disponible par pas de 3 heures Force du vent m/sec Force du vent par maille de 500x500m à un jour et une heure précise. Donnée disponible par pas de 3 heures. Choix de la hauteur à laquelle on nécessite la donnée : à hauteur d'homme donc à 2m, sinon à 2m au dessus des bâtiments pour évaluer le potentiel d’éolienne urbaine UTCI (Urban Thermal Seuils pré-définis Le calcul de l’UTCI permet de représenter Comfort Indicator) de confort la température ressentie par une personne. (température Il prend en compte plusieurs facteurs : ressentie d'UTCI) – température de l'air par maille température de l’environnement – niveau d'activité – humidité de l’air – rayonnement – force du vent Il existe plusieurs calculs d’UTCI en fonction des profils d’individu et de leur situation : - UTCI IN : température ressentie par une personne à l’intérieur d’un bâtiment ; - UTCI OUT-SUN : température ressentie par une personne à l’extérieur au soleil ; - UTIC OUT-SHAD : température ressentie par une personne à l’extérieur à l’ombre. Température minimale °C Température minimale par maille sur une période pré-définie Température maximale °C Température maximale par maille sur une période pré-définie Consommation énergétique KWhef/an Consommation énergétique pour le pour le chauffage chauffage par maille de 2000x2000m (pour l’instant) par an Consommation énergétique KWhef/an Consommation énergétique pour la pour la climatisation climatisation par maille de 2000x2000m (pour l’instant) par an Source : Delphine Chouillou, Geoffray Blanc et Camila Legroux, CNRM, 2012. 21 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 11 : Les principales données de sortie du modèle NEDUM couplé à SLEUTH DONNEES DE SORTIE Densité de population Densité de bâti Coûts des loyers UNITE Hab / maille m² / maille Euros / m² ou par habitant min / jour / habitant / trajet DEFINITION Densité de population par maille de 500x500m Densité de bâti par maille de 500x500m Coût moyen des loyers par maille de 500x500m Temps de transports en voiture Temps moyen de transports en voiture par maille de 500x500m, par jour et par habitant, par trajet (à multiplier par 2 pour avoir aller retour) Temps de transport en commun min / jour / Temps moyen de transports en TC par maille habitant / trajet de 500x500m, par jour et par habitant, par trajet (à multiplier par 2 pour avoir aller retour) Nombre de personnes utilisant Personnes / jour Nombre moyen de personnes utilisant les les transports en commun transports en commun par maille de 500x500m et par jour Distance parcourue en voiture km / jour / Distance moyenne parcourue en voiture par par habitant habitant / trajet habitant, par maille de 500x500m et par jour, par trajet (à multiplier par 2 pour avoir aller retour) Source : Delphine Chouillou, Geoffray Blanc et Camila Legroux, CNRM, 2012. Figure 12 : Les principales données de sortie du modèle GENIUS DONNEES DE SORTIE Nombre d’habitants Type d’usage UNITE Habitants maille Surface de plancher Type d’îlots m² / maille Nombre de ménages Ménages maille m² / maille m² / maille m² / maille Surface de routes Surfaces végétales Surface totale bâtie Age moyen des bâtiments Type de bâtiments Type de chauffage Hauteur des bâtiments DEFINITION / Nombre d’habitants par maille de 250x250m Type majoritaire d’usage des bâtiments par maille de 250x250m : Résidentiel, bureau, commercial Surface de plancher par maille de 250x250m 7 types d’îlots définis : Logement individuel, collectif, immeuble de grande hauteur, … / Nombre de ménages par maille de 250x250m Surface de routes par maille de 250x250m Surfaces végétales par maille de 250x250m Surface totale bâtie au sol par maille de 250x250m Année de Age moyen des bâtiments par maille de construction 250x250m Type majoritaire de bâtiments par maille de 250x250m : Collectif / individuel Type de chauffage majoritaire par maille de 250x250m : Collectif / individuel / électrique / etc… m Hauteur moyenne des bâtiments par maille Source : Delphine Chouillou, Geoffray Blanc et Camila Legroux, CNRM, 2012. 22 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Ces principales données de sortie des modèles à notre disposition vont nous permettre de définir des indicateurs. Certaines de ces variables seront directement exploitables en tant qu’indicateurs, tandis que d’autres devront être combinées et/ou faire l’objet de calculs. Par ailleurs, les données de sortie, étant issues de différents modèles, sont contenues dans des fichiers de formats différents. Nous avons à notre disposition d’une part, des fichiers de données raster, et d’autre part, des fichiers au format vecteur, ces deux types de fichiers étant exploitables et visualisables avec des logiciels SIG11. Après avoir fait le point sur les données de sortie des modèles, il convient désormais de présenter le système d’indicateurs que nous avons retenu. 2.3. Proposition d’un système d’indicateurs Le système d’indicateurs que nous proposons et qui a été validé est composé de 6 grandes thématiques : le climat, le confort de l’habitant, la socio-économie, l’énergie, l’environnement, et l’aménagement du territoire. Chacune de ses thématiques contient plusieurs indicateurs12. 11 12 Voir plus de détails sur les formats de sortie des modèles en annexe n°1 Voir détail des indicateurs en Annexe n°2 23 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 13 : Schéma récapitulatif du système d’indicateurs pour le projet ACCLIMAT Réalisation : Camila Legroux et Geoffray Blanc, Université de Toulouse, 2011/2012 24 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 III. 3.1. DEVELOPPEMENTS ET OUTIL DE VISUALISATION Outil logiciel et environnement de développement Pour la visualisation des résultats dans le cadre du projet ACCLIMAT, le logiciel SIG choisi par l’équipe est OrbisGIS. Nous proposons de présenter ce logiciel puis de voir quelle est sa place dans l’environnement de développement. 3.1.1. OrbisGIS, un logiciel SIG open-source OrbisGIS est un Système d'Information Géographique (SIG) libre, et disponible sur internet à l'adresse suivante : http://www.orbisgis.org/download:index . Ce SIG est orienté pour la modélisation scientifique. Comme tous les SIG, OrbisGIS permet la création, la mise à jour, la modification, le traitement, le partage et la représentation de données spatiales. Par ailleurs, ce logiciel peut aussi bien lire et visualiser des fichiers vectoriels que des fichiers raster. L’interface du logiciel OrbisGIS a l’avantage d’être modulaire, ce qui permet à chaque utilisateur d’agencer ou « construire » son espace de travail comme il le souhaite. En effet, les différents modules peuvent être placés à n’importe quel endroit dans l’interface. Figure 14 : Interface du logiciel OrbisGIS (version 4.0) Conception : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) 25 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Par ailleurs, les différents modules sont affichables ou non. Pour cela, il suffit de cocher ou décocher les cases dans le menu « Vue ». (Voir figure 15) Figure 15 : Les modules de l’interface d’OrbisGIS Conception : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Ce logiciel est développé par l’IRSTV (Institut de Recherche en Sciences et Techniques de la Ville) basé à Nantes. Depuis 2007, une équipe de l’IRSTV se charge de développer ce logiciel, entièrement en java. En 5 ans, 11 versions du logiciel 13 ont vu le jour. En effet, l’équipe de développement, principalement composée de géomaticiens et d’informaticiens 14, cherche sans cesse à développer et optimiser les fonctionnalités de ce logiciel. Ainsi, au début du stage, nous avons pris en main et commencé à travailler sur la version stable 3.0.2 – Barcelona. Puis au cours du stage et en discussion avec l’équipe d’OrbisGIS, le choix a été fait de travailler avec la version beta 4.0 – La Rochelle – qui est actuellement en cours de développement et d’évolution, mais qui est tout de même stable. Néanmoins, certaines fonctionnalités ont été modifiées entre les deux versions, notamment en ce qui concerne l’écriture de requêtes SQL. Ainsi, une phase supplémentaire non prévue dans le calendrier initial a été nécessaire pour « traduire » les requêtes SQL codées pour la version 3.0.2 afin qu’elles soient exploitables sur la version 4.0. Avec l’exemple ci-dessous, nous pouvons constater qu’entre la version 3.0.2 et la version 4.0, les requêtes SQL ne sont pas les mêmes. Il a donc fallu réécrire toutes les requêtes SQL afin de pouvoir travailler avec la version 4.0. 13 14 Voir annexe n° 3 Voir annexe n° 4 26 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 16 : Traduction de requêtes SQL pour vectoriser des fichiers raster, de la version 3.0.2 à la version 4.0. Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Après avoir présenté l’outil SIG utilisé dans le cadre du projet, nous expliquerons désormais l’environnement de développement et la place qu’occupe l’interface de visualisation avec OrbisGIS dans celui-ci. 3.1.2. L’environnement de développement L’outil de visualisation s’intègre dans un environnement de développement composé de 3 éléments. 15 En effet, dans un premier temps, la plateforme de simulation via son interface permet à un utilisateur de choisir des paramètres de simulation tels que les scénarios, les dates de résultats souhaitées, etc. Dans un deuxième temps, une fois les calculs de simulation faits, les fichiers de données de sortie vont être stockés dans une arborescence bien précise. Enfin, ces fichiers de données de sortie vont pouvoir être exploités par le SIG OrbisGis pour visualiser les résultats. C’est dans cette troisième étape que le travail technique de mon stage est inclus. Après une brève explication de l’organisation de l’environnement de développement, il convient désormais de présenter les développements qui ont été effectués sur le logiciel OrbisGIS dans le but de traiter les données et calculer les indicateurs, puis de les visualiser. 15 Voir figure n° 5. 27 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 3.2. Le développement des requêtes SQL Afin de visualiser les indicateurs, la génération de requêtes SQL a été nécessaire. Nous nous proposons donc ici d’expliquer pourquoi, mais aussi de donner un exemple. 3.2.1. Pourquoi le développement de requêtes SQL a-t-il été nécessaire ? OrbisGIS est un logiciel SIG qui propose très peu de « clic bouton ». C’est-à-dire qu’il y a peu de fonctionnalités automatisées, où il suffirait de cliquer sur un bouton pour engendrer une action sur des données ou des fichiers. Ainsi, pour réaliser des traitements sur des données, nous avons dû développer des requêtes SQL. Le SQL (Structured Query Language ou « Langage de requêtes structurées ») est un langage de base permettant de créer des bases et tables de données, d’interroger et de mettre à jour des données, etc… Par exemple, pour vectoriser un fichier ASCII de manière à avoir une table avec d’une part un objet géométrique pour chaque cellule, et d’autre part la valeur de chaque objet, il n‘existe pas de fonction automatisée « vectoriser ». Ainsi, pour réaliser cette fonction, la génération d’une requête SQL est nécessaire. Figure 17 : OrbisGIS, un logiciel doté d‘une console SQL Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) 28 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Comme nous pouvons le constater sur l’image ci-dessus, le logiciel OrbisGIS offre la possibilité d’ouvrir dans son interface une console SQL afin de générer des requêtes. Par ailleurs, de nombreuses fonctions spatiales sont développées par l’équipe OrbisGIS et permettent de nombreuses actions sur les données.16 La console SQL d’OrbisGIS a donc été un outil omniprésent dans ma mission de stage. Pour illustrer l’importance de celui-ci dans mon travail, nous étudierons l’exemple des traitements effectués pour les données de densité de population issues du modèle NEDUM. 3.2.2. Les requêtes SQL développées pour traiter les données et calculer les indicateurs Dans un premier temps, comme nous l’avons mentionné auparavant, nous disposons de fichiers raster ASCII GRID, issus des modèles NEDUM et SURFEX. Malgré la possibilité de visualiser ces fichiers sur OrbisGIS, nous n’avons pas la possibilité de consulter les données contenues dans ces fichiers, tel que c’est le cas pour des fichiers vecteurs. Figure 18 : Exemple de visualisation d’un fichier ASCII GRID : la densité de population en 2027 (modèle NEDUM) Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Par ailleurs, comme il est possible de le constater sur l’image ci-dessus, la visualisation de ce type de fichiers reste assez sommaire sur OrbisGIS, et nous n’avons pas d’informations sur les valeurs traduisant le dégradé de couleurs. 16 Voir le détail des fonctions spatiales d’OrbisGIS en annexe n° 29 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 C’est notamment pour ces raisons que le choix a été fait de vectoriser les fichiers ASCII. Cela dans le but d’obtenir des tables avec un champ « the_geom », qui contient les informations relatives à chaque cellule, et un autre champ contenant les valeurs de chaque objet géométrique nouvellement créé. Pour cela, la génération de requêtes SQL a été nécessaire. Nous nous proposons d’illustrer ces requêtes SQL via l’exemple de l’indicateur « densité de population »17, qui est une donnée de sortie en fichiers ASCII du modèle NEDUM. Figure 19 : Requête SQL pour vectoriser des fichiers ASCII GRID Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Cette routine SQL se décompose en 4 phases : - - 17 La première phase permet d’ouvrir le ou les fichiers dans OrbisGIS sans avoir à passer par l’interface (clic droit > open file). Cela est possible grâce à la fonction REGISTER en indiquant ensuite le chemin du ou des fichiers, ici le fichier « densite_de_population_2027.asc ». Dans un second temps, nous vectorisons le fichier ASCII GRID (.asc) en créant une nouvelle table (ici, « vecto ») qui contiendra les données du raster, en appelant la fonction ST_RASTERTOPOLYGONS. Néanmoins, nous ne pouvons nous arrêter à cette étape dans la mesure où si plusieurs pixels accolés ont la même valeur, ceux-ci vont être fusionnés et ne former qu’un seul polygone. Ainsi, la table créée n’a pas le même nombre de polygones que le nombre de maille du fichier ACSII. Voir plus de détails avec le tableau des indicateurs en annexe n°2 30 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 20 : Exemple de visualisation d’un fichier ASCII GRID, avec un échantillon de données de densité de population Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) - Cela pose problème dans le cas où nous voudrions par la suite faire une jointure entre deux tables de la densité de population mais à des années différentes, puisque les valeurs peuvent changer entre deux dates et les polygones ne seraient alors pas identiques. Nous devons donc poursuivre la routine SQL dans le but d’obtenir à chaque fois des tables de même taille et avec des polygones de même taille que pour les fichiers raster dont nous disposons. La troisième étape consiste donc à créer une grille de même taille que la table « vecto » précédemment créée et avec des géométries de 500 x 500 mètres, pour obtenir le même nombre de polygones que de mailles du fichier raster. Pour cela, nous faisons appel à la fonction ST_CREATEGRID avec laquelle nous spécifions nos paramètres, à savoir la taille de la grille et la taille des cellules. La dernière étape va être de créer une nouvelle table dans laquelle nous voulons toutes les géométries de la grille créée. Pour cette nouvelle table, nous voulons affecter la valeur des pixels du raster (avec la fonction ST_PIXELVALUE) au centroïde de chaque polygone de la grille. Cette étape revient en quelque sorte à superposer la grille et le raster, et de créer une nouvelle table en « piochant » les informations de chaque fichier que nous souhaitons : la géométrie et l’identifiant de la grille, et les valeurs du fichier raster. 31 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 21 : Comparaison de la visualisation d’un fichier ASCII GRID et d’un fichier vecteur Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Comme nous pouvons le voir sur l’image ci-dessus, avec à gauche la carte de la densité de population issue des données de la table que nous avons créer en vectorisant le fichier ASCII, et à droite, la carte de la densité de population du fichier ASCII GRID, la représentation visuelle d’un fichier vecteur est plus aisée et détaillée. Par ailleurs, il est désormais possible de choisir le mode de représentation que nous souhaitons. Ici, nous avons fait le choix de représenter les données de densité de population en 14 classes d’intervalles. Pour une visualisation plus détaillée, nous pouvons aussi superposer sur la carte de la densité, les limites communales et les principaux cours d’eau. Cela permet de mieux situer les résultats. 32 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 22 : Visualisation de la densité de population en 2027 Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 Dans un second temps, la vectorisation permet aussi en fonction des besoins, de réaliser des traitements qui sont impossibles avec des fichiers ASCII sur OrbisGIS, à savoir par exemple des jointures de tables, des calculs, etc … Nous proposons d’illustrer cela via l’exemple de la densité moyenne de la population sur toute l’aire urbaine toulousaine, pour une année donnée (nous resterons sur l’année 2027 pour cet exemple). Grâce à la vectorisation, nous disposons désormais d’une table avec la densité de population par cellule de 500 x 500 mètres. 33 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 23 : Echantillon de la table de densité de population créée : Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Nous souhaitons désormais obtenir une seule valeur qui soit la moyenne de toutes ces données, afin d’avoir la densité moyenne de la population sur toute l’aire urbaine toulousaine en 2027. Cela nous permet ensuite de pouvoir visualiser l’évolution de la densité moyenne de la population sur plusieurs années. Par souci de clarté dans l’explication du calcul de la moyenne, nous l’illustrerons uniquement avec les données de la densité de population en 2027. Figure 24 : Requêtes SQL pour créer une nouvelle intégrant le calcul d’une moyenne Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Dans une première phase, nous créons une nouvelle table dans laquelle nous « stockerons » la moyenne que nous allons calculer. Dans cette table, nous créons 2 colonnes, une appelée « année » où nous aurons l’année des données (ici, 2027), et la deuxième appelée « avg_densite » où nous aurons la moyenne de la densité de population. Bien sûr, nous donnons ici un exemple uniquement avec la moyenne, mais nous aurions pu aussi créer plusieurs colonnes, pour par exemple avoir aussi la valeur maximale, minimale, la médiane, etc. Puis, dans une seconde phase, nous mettons à jour les colonnes, avec la fonction SQL « INSERT INTO », où nous y affectons des valeurs. Pour la première colonne, nous y ajoutons manuellement la valeur « 2027 », puis dans la seconde colonne, nous spécifions que nous voulons la moyenne du champ « densite_2027 » de la table « densite_population_2027 ». Pour cela, nous faisons appel à la fonction AVG. A l’issue de cette requête SQL, nous obtenons la table illustrée à la figure n° 26. 34 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 25 : Table de densité moyenne de population de l’aire urbaine toulousaine en 2027. Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Dans cette table, nous n’avons qu’un enregistrement dans la mesure où pour cet exemple, nous avons fait le choix de ne calculer que la moyenne de la densité pour l’année 2027. Mais, par exemple, nous disposons de 3 fichiers ASCII GRID de densité de population en 2027, en 2047 puis en 2067. Nous pouvons vectoriser ces trois fichiers. Puis, répéter 3 fois la mise à jour de la table « avg_densite_de_population » (INSERT INTO…) de manière à avoir 3 enregistrements dans cette table : un pour 2027, un 2047 et enfin un pour 2067. Figure 26 : Table des densités moyennes de population de l’aire urbaine toulousaine en 2027, 2047 et 2067 Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Avec cette nouvelle table créée et issue de calculs, il est possible de générer des graphiques d’évolution. Nous présenterons cela dans la sous-partie suivante. Ainsi, comme nous avons pu le voir avec ces quelques exemples représentatifs, la génération de requêtes SQL a été une phase nécessaire. Nous nous proposons désormais de présenter un autre outil qui nous a été utile dans la mission de stage : l’outil Beanshell. 3.3. L’outil BeanShell et le développement de scripts La console SQL d’OrbisGIS permet la génération de requêtes SQL pour interroger des tables et bases de données. Néanmoins, celle-ci ne nous permet pas, par exemple, de déclarer des variables, de programmer des structures de contrôles permettant d’automatiser les 35 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 traitements. Or l’outil de visualisation du projet ACCLIMAT doit pouvoir être utilisable par un utilisateur néophyte et qui n’a par exemple pas de compétences en développement de requêtes SQL. Par ailleurs, il y a un nombre important de fichiers de données de sortie de la plateforme de simulation. Il serait donc long et fastidieux de s’atteler à générer des requêtes SQL pour tous les fichiers. Ainsi, c’est pour ces deux raisons que le développement de scripts Beanshell a été nécessaire pour automatiser les requêtes SQL et ainsi, simplifier l’utilisation de l’outil de visualisation pour les utilisateurs. En outre, le logiciel OrbisGIS et les requêtes SQL ne proposent pas de fonctionnalités permettant de dessiner des graphiques. Or, visualiser cartographiquement d’une part, et graphiquement d’autre part était un des objectifs de la mission de stage. Ainsi, pour pouvoir générer des graphiques, nous avons aussi dû développer des scripts BeanShell. Dans un premier temps, nous présenterons ce qu’est l’outil Beanshell. Dans un second temps, nous verrons son utilité dans la génération de graphiques. Puis, nous étudierons ensuite comment l’outil BeanShell nous a permis d’automatiser les requêtes SQL déjà définies. 3.3.1. Qu’est-ce que l’outil BeanShell ? BeanShell est un interpréteur Java qu’il est possible d’intégrer dans des applications. Au cours du stage, cet outil a été pris en main et largement utilisé dans la mesure où OrbisGIS dispose d’une console BeanShell. Figure 27 : OrbisGIS, un logiciel doté d‘une console BeanShell Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) 36 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Via le BeanShell, il est possible d’écrire des applications en Java. Il convient ici de présenter brièvement le langage Java. Le langage Java est un langage de programmation informatique orienté objet. « Un objet est avant tout une structure de données. Autrement, il s’agit d’une entité chargée de gérer des données, de les classer, et de les stocker sous une certaine forme. […] Un objet regroupe les données et les moyens de traitement de ces données. »18 L’objet rassemble deux éléments : - Les champs ou variables qui ont en charge les données à gérer. Ils peuvent posséder un type défini au préalable : nombre entier, réel, caractère, etc… Les méthodes sont les éléments de l’objet qui servent d’intermédiaire entre les données et le programme ou l’application. Plus simplement, ce sont les procédures ou fonctions destinées à traiter les données. Pour manipuler des objets, il est nécessaire de définir ou faire appel à des classes, c’est-à-dire définir la structure de la classe : les données ou variables, et les méthodes. Java propose d’ailleurs toute une série de classes prédéfinies, organisée en packages. Les packages permettent la concaténation de plusieurs classes. Figure 28 : Tableau des principaux packages Java Nom java.lang java.util java.io javax.swing Java.sql Descriptif Ce package fournit des classes qui sont fondamentales pour la conception du langage Java. Il contient les classes de base. Il contient des structures de données. (la classe Date par exemple) Il fournit des classes pour manipuler et gérer des flux de données Il contient tout ce qui a trait aux composants graphiques tels que les boutons, les listes déroulantes, boîtes de dialogue, etc… Ce package permet l’accès, la connexion et le traitement de bases de données relationnelles en SQL. Source : docs.oracle.com ; Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 Ainsi, BeanShell est un outil qui permet de créer des applications en appelant des classes, en déclarant des variables, en utilisant des boucles, etc… 18 « Introduction à la Programmation Orientée Objet, Eric Ségoillot, publié en 2004 et mis à jour en 2011. 37 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 3.3.2. Le développement de scripts BeanShell pour la génération de graphiques Pour la génération de graphiques nous avons utilisé la bibliothèque JFreeChart. JFreeChart est une bibliothèque Java open-source qui permet d’afficher des données sous forme de graphiques. Elle possède de nombreux avantages : - Cette bibliothèque est gratuite. - C’est une API (Application Programming Interface) qui supporte de nombreux types de graphiques (barres, lignes, courbes, camembert…) - Une documentation conséquente (mais toutefois payante) - Plusieurs types d’exports des graphiques (PDF, EPS, SVG, PNG, JPEG, …) Pour utiliser cette bibliothèque, il faut la télécharger. Elle est disponible sur le site http://www.jfree.org/jfreechart/ . La présentation d’un exemple de script développé pour obtenir des graphiques s’impose. Pour cela, nous resterons sur l’exemple des données de la densité de population issues de NEDUM. L’objectif est de créer des graphiques d’évolution, à savoir des graphiques représentant des données à des dates différentes. Nous disposons de fichiers ASCII GRID de densité de population pour les années 2027, 2047 et 2067. Après avoir effectué les requêtes SQL présentées précédemment : la vectorisation puis la création d’une table avec toutes les moyennes de densité de population à des dates différentes (voir figure 26) le développement d’un script BeanShell permet la création d’un graphique sous forme de courbe d’évolution. Figure 29 : Première étape du script BeanShell pour générer des graphiques Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Dans un premier temps, il convient de charger la bibliothèque JFreeChart avec la fonction « AddJAR » pour pouvoir disposer de toutes ses classes nécessaires à la génération de graphiques. Puis grâce à la fonction « import », il faut importer les classes Java standard, 38 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 les classes d’OrbisGIS et les classes de la bibliothèque JFreeChart qui seront nécessaires par la suite. Figure 30 : Deuxième étape du script BeanShell pour générer des graphiques Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Dans un second temps, nous appelons des classes propres à OrbisGIS qui permettent la gestion de données. Ainsi, nous spécifions que nous voulons avoir accès aux données de la table « avg_densite_population » (voir figure n°26). Figure 31 : Troisième étape du script BeanShell pour générer des graphiques Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Ensuite, nous appelons la classe Iterator du package java.util qui contient des classes en lien avec les structures des données. Avec la méthode « hasNext » de la classe Iterator, nous réalisons une boucle « While » dans laquelle nous spécifions que tant qu’il y a un enregistrement ou une ligne dans la table de données, nous voulons récupérer les valeurs x et y. Le [0] correspond à la première colonne qui est dans notre cas l’année, et le [1] à la deuxième colonne de ma table qui est relatif à la densité moyenne. Puis nous ajoutons les x et y récupérés par la boucle dans le « XYSeries » qui est la courbe. Dans cet exemple, nous souhaitons l’affichage d’une seule courbe, ainsi nous avons défini un seul « XYSeries ». Néanmoins, il est possible de définir plusieurs « XYSeries ». Cela est notamment intéressant dans les cas où il est souhaitable, dans un même graphique, de représenter plusieurs courbes représentant l’évolution de la densité moyenne de population sur l’aire urbaine toulousaine, mais en fonction de différents scénarios. 39 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 32 : Quatrième étape du script BeanShell pour générer des graphiques Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Enfin, dans un dernier temps, il convient de spécifier les paramètres du graphique : la légende, le titre, la couleur du fond, etc… Mais aussi, la fenêtre dans laquelle s’affiche le graphique avec la taille notamment. Ce script BeanShell permet donc la génération d’un graphique contenant les données de la table « avg_densite_population » avec en x, les années et en y, la densité moyenne de population. Figure 33 : la génération d’un graphique d’évolution de la densité moyenne de la population Source : Données NEDUM ; Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) 40 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Néanmoins, nous pouvons constater quelques manques à la visualisation de ce graphique. En effet, les années s’affichent en nombre entier, alors qu’il serait souhaitable que celles-ci soient en format « date ». D’après mes recherches, cela est possible en travaillant avec les classes DateAxis et TimeSeries de la bibliothèque JFreeChart. Par ailleurs, les ordonnées commencent à la valeur 0, alors qu’il serait plus visuellement esthétique d’avoir un graphique, qui zoomerait sur les valeurs de la courbe, ainsi il conviendrait de modifier les paramètres du graphique. Ces manques sont dus à plusieurs raisons. D’une part, par un manque de temps dans la mission de stage pour développer ces scripts. En effet, avant de pouvoir développer, il a fallu prendre en main l’outil BeanShell et le langage Java mais aussi la bibliothèque JFreeChart. Les recherches et les tests réalisés pour comprendre le fonctionnement de ces outils sont des étapes assez longues. D’autre part, je n’ai pas eu la documentation et les tutoriels (documents payants) de la bibliothèque JFreeChart durant mon stage, ainsi il m’a été difficile de « creuser » toutes les possibilités et fonctions de celle-ci. Par ailleurs, la documentation gratuite sur internet, via les forums par exemple, est peu présente. 3.3.3. Des scripts BeanShell pour l’automatisation des requêtes SQL Les requêtes SQL permettent d’interroger et de faire des traitements sur des bases ou tables de données. Pour cela, il faut écrire manuellement le nom des tables, des champs, etc. Or, nous souhaitons faire en sorte que l’utilisateur ait le moins d’actions possible à réaliser pour le traitement des données. En effet, pour un utilisateur novice en SIG et en requêtes SQL, il s’avèrerait relativement difficile de pouvoir réaliser des traitements sur les données. Ainsi, pour simplifier l’utilisation, nous avons fait le choix de combiner un script BeanShell avec les requêtes SQL déjà développées. En effet, l’objectif ici est d’automatiser les traitements des fichiers et des données. A travers l’exemple de la densité de la population toujours, nous pourrons illustrer la manière dont nous procédons pour l’automatisation. Grâce au BeanShell, nous pouvons déclarer des variables et faire des boucles de manière à ce que les instructions données soient exécutées si les conditions explicitées sont respectées. 41 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 34 : Première étape du script BeanShell pour automatiser les requêtes SQL Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Dans un premier temps, nous déclarons la variable « pathinfonds » qui est de type caractère. Celle-ci nous permet d’avoir le chemin où sont stockés les fonds de carte qui nous serviront pour la visualisation, à savoir les limites communales et les cours d’eau principaux. Le principe consiste ensuite à exécuter une requête SQL, en écrivant SQL(« la requête à exécuter ; ») ; Cette fonction permettant d’appeler des requêtes SQL via le BeanShell sera utilisée tout au long du script, pour réaliser les différentes requêtes nécessaires. Le fait de déclarer une variable pour le chemin du dossier contenant les fichiers nécessaires permet de ne pas avoir à recopier manuellement ce chemin dans le script. Pour faire appel à cette variable, nous concaténons donc les actions que nous voulons réaliser avec cette variable, grâce au symbole de concaténation qui est : + variable +. Nous déclarons deux autres variables de ce même type pour avoir les chemins des dossiers dans lesquels sont stockées les fichiers de données de sorties (voir l’arborescence figure 5). Nous en déclarons deux même si ce sont les mêmes chemins. La différence se trouve dans le fait où une variable (« pathin ») sera utilisée par les requêtes SQL, tandis que l’autre (« pathin2 ») sera exploitée par la classe Java File du package java.io. En effet, pour faire appel à des chemins dans les requêtes SQL, il faut les encadrer par des apostrophes (‘chemin’), alors qu’en Java, le chemin doit s’écrire tel quel. Figure 35 : Deuxième étape du script BeanShell pour automatiser les requêtes SQL Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) 42 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Dans un second temps, nous déclarons une variable « year » de type entier. Celle-ci contiendra les années, qui sont une des composantes des noms de fichiers de densité de population. En effet, ceux-ci prennent la forme suivante : name_year.asc, soit ici, densite_de_population_year.asc. Ainsi, seule l’année change dans le nom du titre. L’objectif ici est de pouvoir exécuter les requêtes SQL précédemment expliquées sans que l’utilisateur soit obligé d’entrer manuellement les années. Pour cela, nous initialisons la variable « year » à 2000. Puis, nous créons une boucle « While » dans laquelle nous spécifions que la variable « year » doit être inférieure ou égale à 2100. A la fin de cette boucle, nous réinitialisons la variable year telle que « year = year +1 ». Cela permet de balayer toutes les années entre 2000 et 2100 disponibles dans le répertoire spécifié. Puis, dans cette boucle « While », nous faisons appel à la classe File, et nous donnons l’instruction que, si le fichier existe dans le répertoire, les requêtes SQL qui suivent soient exécutées. Si le fichier n’existe pas, alors aucune action n’a lieu. Figure 36 : Troisième étape du script BeanShell pour automatiser les requêtes SQL Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Les requêtes SQL à exécuter sont toutes celles que nous avons expliquées précédemment. Dans notre cas, dans le répertoire spécifié par le chemin (via la variable « pathin »), nous avons 3 fichiers : - densite_de_population_2027.asc densite_de_population_2047.asc densite_de_population_2067.asc Ainsi, la boucle va commencer à 2000 puis augmenter à chaque fois d’une année, elle va permettre d’exécuter les requêtes SQL pour ces trois fichiers puisque ce sont les seuls existants dans le répertoire. Suite à cela, nous obtenons donc les mêmes fichiers que nous avions en écrivant les requêtes SQL, mais cette fois, nous n’avons pas eu besoin d’écrire manuellement le nom des fichiers. Cette automatisation est intéressante dans la mesure où l’utilisateur n’a même pas à se soucier des fichiers présents dans le répertoire. Le script BeanShell va balayer tout le répertoire et réaliser les traitements demandés en fonction de la présence des fichiers. 43 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Ainsi, en expliquant dans un premier temps les outils logiciels utilisés et l’environnement de développement, puis dans un second temps les outils de développement qui ont permis de répondre aux objectifs du stage, nous avons pu avoir un aperçu des méthodes et techniques employées lors de ce stage. Il convient maintenant de faire un retour d’expériences sur toutes les connaissances, et compétences acquises lors de ce stage ainsi que les limites et difficultés rencontrées tant au niveau technique que scientifique 44 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 IV. 4.1. RESULTATS ET RETOUR D’EXPERIENCES Les développements actuellement réalisés Comme nous l’avons vu dans la partie précédente, pour proposer un outil de visualisation des indicateurs pour le projet ACCLIMAT qui puisse à la fois permettre une représentation cartographique et graphique, et qui permette à des utilisateurs, même débutants en SIG, de pouvoir utiliser cet outil, nous avons dû développer des requêtes SQL et des scripts BeanShell. Dans un premier temps, nous nous proposons de présenter brièvement les indicateurs développés et disponibles actuellement. Malgré cela, nous avons été confrontés à certaines limites dans le processus de visualisation des indicateurs, c’est ce que nous listerons dans un deuxième temps. 4.1.1. Les indicateurs disponibles aujourd’hui A l’heure actuelle, plusieurs développements ont été réalisés dans le but de visualiser les indicateurs définis. Certains indicateurs ne nécessitent pas de calcul et sont des données de sortie de modèles que nous exploitons directement. C’est le cas de l’exemple présenté en troisième partie avec la densité de population : les données peuvent être visualisées directement après l’étape de vectorisation. Ces indicateurs sont au nombre de 8 (dont la densité de population) : - Le confort thermique (UTCI) et le coût des loyers sont au format ASCII et font donc l’objet des mêmes requêtes et développements que la densité de population. La répartition des secteurs d’activités, l’âge des bâtiments, le type d’îlots, le type de chauffage et la hauteur des bâtiments sont des données de sortie de GENIUS, et sont des indicateurs directement visualisables par OrbisGIS. Cependant, ces données étant stockées dans des fichiers vecteur, l’étape de vectorisation n’est pas nécessaire. Si nous souhaitons visualiser ces indicateurs en courbe d’évolution selon plusieurs dates, le script BeanShell à développer est le même que pour la densité de population. Il faut créer une nouvelle table qui contiendra la moyenne des valeurs pour chaque année. Les autres indicateurs nécessitent des calculs qui sont développés dans les requêtes SQL. Beaucoup de ces indicateurs se calculent en croisant des champs de données du modèle GENIUS. Les données de ce modèle étant en fichier vecteur, l’étape de vectorisation n’est pas nécessaire. Ainsi, pour ces calculs d’indicateurs, il faut via des requêtes SQL, créer de nouvelles tables avec les champs qui contiendront les valeurs des calculs. Les requêtes SQL pour le calcul de la plupart de ces indicateurs sont déjà développées. D’autres indicateurs nécessitant des calculs se basent sur des fichiers ASCII, et ne sont pas un simple croisement de données. C’est le cas du calcul des 10 et 90 percentiles pour calculer les températures extrêmes sur une période par exemple. Pour ces indicateurs, la phase 45 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 préalable de vectorisation est nécessaire. Les requêtes SQL pour calculer les percentiles sont déjà développées. Comme nous l’avons vu, pour la visualisation des indicateurs, 3 types de développements sont nécessaires selon l’indicateur. - Les indicateurs qui sont des données de sortie des modèles sont visualisables directement. Si ces données sont au format ASCII, il convient de vectoriser via l’utilisation d’une requête SQL. Et pour générer des graphiques, le script BeanShell est à mettre à jour en fonction de l’indicateur sélectionné. Ces développements sont finis. Ainsi, tous les indicateurs de ce type peuvent être visualisés. - Les indicateurs qui nécessitent un calcul : soit un calcul entre deux champs de la table, soit le calcul des percentiles, sont aussi à l’heure actuelle développés. Les indicateurs de ce type peuvent donc être visualisés. Néanmoins, au cours du stage j’ai été confrontée à des défis de type technique. 4.1.2. Les défis à relever durant le stage Un des premiers défis à relever a été d’acquérir des compétences en autonomie surtout pour le BeanShell et le langage Java. En effet, au sein de l’équipe, il y avait un manque de compétences en ce qui concerne le logiciel OrbisGIS, les requêtes SQL et le BeanShell. Cela est dû par le départ d’un de mes maîtres de stage en début de mission. Celui-ci était informaticien et devait être mon encadrant principal. Suite à son départ, mon défi a donc été de chercher par moi-même les solutions possibles pour atteindre les objectifs fixés dans la mission, et cela grâce aux nombreux échanges et réunions de travail avec les personnes de l’équipe du projet. Malgré le développement de nombreuses requêtes SQL et de scripts BeanShell, la visualisation des résultats n’a pas été toujours possible. Et cela pour une raison principalement : durant le stage, tous les fichiers de données de sortie des modèles n’étaient pas disponibles. Ainsi, pour certains indicateurs, nous sommes toujours en attente de fichiers de données de sortie, pour pouvoir les visualiser. Néanmoins, l’objectif du stage n’était pas de visualiser tous les indicateurs mais plutôt de développer les outils nécessaires pour la visualisation des indicateurs dont les données arriveront dans un second temps. Ainsi, les requêtes SQL et les développements en BeanShell étant déjà fortement avancés, il sera aisé de visualiser ces indicateurs une fois toutes les données de sortie des modèles disponibles. Malgré ces quelques difficultés rencontrées, le stage a été une expérience professionnelle formatrice dans laquelle de nombreuses compétences ont été approfondies ou acquises. 46 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 4.2. Les compétences acquises durant le stage Durant ce stage de 5 mois, de nombreuses compétences techniques ont pu être approfondies, mais aussi de nouvelles compétences ont été acquises. Par ailleurs, le fait de travailler dans une structure de recherche d’une part, et d’être intégrée au sein d’une équipe d’autre part, a aussi été source d’enrichissement professionnel. 4.2.1. Les compétences techniques Après une prise de recul sur tout ce qui a été réalisé tout au long de ce stage, il est évident que de nombreuses compétences ont été acquises. En effet, dans un premier temps, pour développer l’outil de visualisation, il fallait développer des requêtes SQL mais aussi des scripts en BeanShell. Durant ma formation en Master 2, j’avais déjà acquis les bases en langage SQL. Mais les traitements effectués en stage ont réellement permis d’approfondir mes connaissances dans ce domaine. Par contre ce n’est pas le cas de l’outil BeanShell que j’ai totalement découvert au cours du stage. En effet, cet outil m’était inconnu. Par ailleurs, bien que je connaissais les principes de la Programmation Orientée Objet et du langage Java, je n’avais jamais eu affaire à celui-ci auparavant. Ainsi, l’outil BeanShell a dû être pris en main. Et il est devenu une nouvelle compétence à mon actif. Dans un second temps, durant l’étape de réflexion sur les indicateurs, de nombreuses thématiques, inconnues ou presque, ont été abordé. Il a fallu s’approprier celles-ci. Ainsi, j’ai pu apprendre beaucoup de matière dans le domaine de la climatologie et la météorologie, grâce notamment aux nombreuses discussions avec toute l’équipe du projet, principalement composée de météorologues. Par ailleurs, de nombreux apprentissages m’ont été transmis dans le domaine du bâtiment, et notamment en ce qui concerne les consommations énergétiques des bâtiments grâce à l’arrivée de Delphine Chouillou dans l’équipe. 4.2.2. L’apport du travail en équipe Le fait de travailler au sein d’une équipe, et cela dans une structure de recherche, a aussi participé à enrichir cette expérience professionnelle de fin d’étude. En effet, durant ma mission de stage, j’ai dû rechercher et analyser les solutions envisageables pour répondre aux objectifs fixés. Ainsi, être force de proposition a été un aspect essentiel de mon stage. De plus, être intégrée au sein d’une équipe impliquait que je doive présenter et expliquer les avantages et inconvénients des solutions envisagées, dans le 47 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 but de faire des choix de méthodologie à adopter. De nombreuses réunions de travail ont donc eu lieu durant le stage, dans lesquelles mes prises de paroles ont été importantes pour pouvoir présenter mes avancées. C’est ainsi que j’ai pu progresser en expression orale, en prenant la parole, mais surtout en présentant des techniques et méthodes inconnues parfois par les autres personnes de l’équipe. Par ailleurs, le fait de travailler sur un logiciel SIG encore en développement m’a permis d’être en contact très régulièrement avec les développeurs du logiciel. J’ai même pu les rencontrer une fois en me déplaçant à Nantes avec certaines personnes de l’équipe. Ces échanges avec les développeurs ont été très enrichissants. 48 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 CONCLUSION Dans le cadre du projet Adaptation au Changement CLIMatique de l’Agglomération Toulousaine (ACCLIMAT), un système d’indicateurs a été défini pour évaluer l’évolution du climat, mais aussi l’évolution de la ville et l’adaptation du milieu urbain au changement climatique. Celui-ci permet de synthétiser l’information de manière cohérente et d’offrir un outil d’analyse et d’aide à la décision. Pour optimiser la diffusion des informations résultant des indicateurs, un outil de visualisation des indicateurs a été développé. Pour cela, mes compétences en géomatique et cartographie, mais aussi en urbanisme et aménagement du territoire ont largement été requises mais aussi approfondies durant ce stage. Comme nous avons pu le voir tout au long du rapport de stage, de nombreux développements ont dû avoir lieu pour la création de cet outil de visualisation. Avant même le développement de l’outil de visualisation, de nombreuses recherches sur les solutions envisageables ont ponctué les premières semaines de mon stage. Puis une fois, les choix faits en matière de méthodologies à adopter, nous avons commencé les développements principalement via des requêtes SQL mais aussi des scripts en BeanShell. La combinaison des deux permet de représenter les indicateurs cartographiquement d’une part, puis graphiquement d’autre part. Ainsi, nous pouvons désormais visualiser les indicateurs sous forme de cartes mais aussi avec des graphiques d’évolution ou de comparaisons. Pour compléter et optimiser cet outil de visualisation, mon stage va se poursuivre avec un emploi d’une durée de trois mois en sein du CNRM. 49 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 ANNEXES Annexe 1 : Les formats des données de sortie des modèles. Un raster est une matrice ou une grille de cellules ou pixels organisées en lignes et en colonnes. Chaque cellule contient une valeur représentant des informations : la température par exemple. Les rasters peuvent être des photographies aériennes numériques, des images satellite, ou encore des images numériques. 19 La résolution du raster dépend de la taille des cellules. Le type vecteur est un mode de représentation géométrique sous plusieurs formes : des points, des polygones et des lignes. Chacun de ses objets est associé à des attributs ou informations contenus dans une table attributaire. Figure 37 : Schéma de comparaison entre le type raster et le type vecteur Source : www.notre-planete.info Dans le cadre du projet ACCLIMAT, les fichiers de type raster sont au format ASCII, et les fichiers vecteur au format SHP (shapefile). Il convient de présenter les caractéristiques de ces deux types de format. Le format ASCII, « American Standard Code for Information Interchange » (Code américain normalisé pour l’échange d’information), est un code qui permet de conserver des données sous forme numérique. Dans le cadre de la mission, des fichiers ASCII GRID sont à 19 www.arcgis.com, site consulté en juillet 2012. 50 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 notre disposition. Les ASCII GRID sont des fichiers qui permettent de coder des données raster en ASCII. Ce type de fichier est composé d’un en-tête spécifiant le domaine géographique, la résolution, et les coordonnées géographiques, suivi des valeurs de chaque cellule de la grille. L’extension de ces fichiers est .asc. Figure 38 : Schéma récapitulatif des caractéristiques des fichiers au format ASCII GRID avec un échantillon de données de densité de population issues du modèle NEDUM Réalisation : Camila Legroux, Master 2 SIGMA – Université de Toulouse II – Le Mirail, 2011 / 2012 Les fichiers ASCII GRID sont exploitables avec des logiciels SIG uniquement si ils ne contiennent qu’une seule donnée par cellule ou maille. En effet, dans le cas contraire, le logiciel SIG ne pourrait lire le fichier dans la mesure où il y aurait plus de données que de cellules (nombre de colonnes x nombre de lignes). En ce qui concerne les fichiers vecteur dont nous disposons dans le cadre du projet, ils sont au format Shapefile (.shp) ou « fichier de formes ». Ce format a été initialement développé par ESRI mais il est désormais devenu un format standard et utilisé par de nombreux logiciels SIG commerciaux ou libres. Comme nous l’avons mentionné antérieurement, le format shapefile contient les informations liées à la géométrie (ponctuelle, linéaire et surfacique). Néanmoins, pour être lu, un fichier au format shapefile doit être accompagné de deux autres fichiers ayant le même nom. D’une part, un fichier DBF, ou Data Base File, qui contient toutes les données attributaires relatives aux objets géométriques contenus dans le shapefile. D’autre part, un fichier SHX qui stocke l’index des géométries. L’avantage avec ces fichiers est que nous pouvons disposer de plusieurs informations ou données par géométrie. 51 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Figure 39 : Exemple de la table de données issues du modèle GENIUS. Conception et Réalisation : Camila Legroux, master 2 SIGMA 2011/2012 (Capture d’écran : Août 2012) Ici, le champ PAGENUMBER correspond au numéro ou identifiant de chaque géométrie. Puis, pour chaque géométrie, plusieurs informations ou données sont disponibles (plusieurs champs). En visualisant un shapefile issu du modèle GENIUS, nous constatons que les géométries prennent la même forme que les mailles ou cellules d’un fichier ASCII GRID. En effet, le modèle GENIUS se base sur une grille composée de cellules de 250 x 250 mètres. L’avantage d’avoir les données de sortie du modèle GENIUS sous forme de fichier Shapefile est que pour chaque maille, nous disposons de plusieurs données. Cela facilite notamment le calcul d’indicateurs, par exemple. 52 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Annexe 2 : Tableau détaillé des indicateurs Nom de l’indicateur Calcul de l’indicateur Variables nécessaires CLIMAT Températures extrêmes Ilots de chaleur urbains Force du vent 10 percentiles des températures moyennes sur la ville, sur les 90 jours d’hiver ; T2M (température à 2 mètres) journalière, pour 90 90 percentiles des jours. – SURFEX températures moyennes sur la ville, sur les 90 jours d’été. T2M moyenne en ville entre T2M moyennes entre 22h et 22h et 2h – T2M moyenne à 2h – SURFEX la campagne entre 22h et 2h Force du vent journalier par par maille à 10 mètres au dessus du sol, puis à 1.4 mètre au - 90 percentiles sur l’année dessus des bâtiments. – SURFEX - Moyenne maille ; annuelle CONFORT DE L’HABITANT Confort thermique Pas de calcul : les données de UTCI (Urban thermal sortie sont exploitables comfort Indicator) – directement. SURFEX - Nombre d’habitants par maille ; Surface de logement m² de plancher où l’usage est de type - Type d’usage par maille ; résidentiel/habitant/maille - m² de plancher par maille GENIUS - Nombre d’habitants Nombre d’habitants / maille maille ; Habitant ayant un jardin où l’îlot est « pavillon privatif continu » ou « discontinu » / - Type d’îlot Nombre d’habitant total GENIUS / Temps de transport en - Temps de transport en - Temps de transport en voiture et de transport en voiture par maille * 2 (pour voiture par maille ; commun avoir des allers-retours 53 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 domicile/travail) - Temps moyen de transport - Temps de transport en en voiture sur toute la ville * commun par maille 2 NEDUM - Temps de transport en commun par maille * 2 (pour avoir des allers-retours domicile/travail) - Temps moyen de transport en commun sur toute la ville *2 - (Nombre de personnes utilisant les transports en - Nombre de personnes Fréquentation des transports commun par maille/ Nombre utilisant les transports en en commun d’habitants de la maille) * commun par maille ; (en cours d’étude de 100 NEDUM faisabilité en fonction des (Nombre de personnes données de sortie Nombre d’habitants par utilisant les transports en disponibles, questionnement maille ; commun dans la ville / sur l’existence des données) Nombre d’habitants total de GENIUS la ville) * 100 SOCIO ECONOMIE Densité de population Pas de calcul : Les données Densité de population par de sortie sont directement maille exploitables NEDUM Densité de bâti m² de plancher / ha m² de plancher par maille GENIUS coût NEDUM ; Coûts des loyers des loyers – Coût des loyers en € par m² de plancher où le type - type d’usage par maille ; d’usage est résidentiel - m² de plancher ; GENIUS - Nombre d’habitants par maille ; Taille des ménages Nombre d’habitants Nombre de ménages / - Nombre de ménages par maille GENIUS 54 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Répartition d’activités des secteurs Pas de calcul : Les données Type d’usage par maille sont directement exploitables GENIUS Coût des transports - Coût annuel des transports voiture : distance (en cours d’étude de en parcourue en voiture en km * faisabilité car le calcul devra se faire directement en sortie prix de l’essence moyen pour un kilomètre de plateforme) Coût du loyer moyen mensuel / maille /habitant ; Coût de la vie Coût du transport en voiture / maille / habitant ; (en cours d’étude de faisabilité en fonction des (coût du loyer + coût du Revenu moyen / maille données de sortie transports) / revenu moyen / habitant (questionnement disponibles, questionnement sur l’existence de cette sur l’existence des données) donnée). NEDUM ENERGIE - Consommation énergétique pour la climatisation par maille de 2000x2000m (pour Consommation énergétique l’instant) par an ; Consommation énergétique pour la climatisation en pour la climatisation SURFEX kWep / m² de plancher / an - m² de plancher par maille GENIUS - Consommation énergétique pour le chauffage par maille de 2000x2000m (pour l’instant) par an ; Consommation énergétique Consommation énergétique pour le chauffage en kWep / pour le chauffage SURFEX m² de plancher / an - m² de plancher par maille GENIUS - m² de plancher par maille ; Bâtiment climatisé type d’îlots (nous Surface de plancher climatisé considérons que les mailles / surface de plancher totale de « bureau » sont climatisées) ; 55 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 GENIUS - Consommation annuelle pour le chauffage ; Consommation totale - Consommation annuelle énergétique kWep climatisation + kWep pour la climatisation ; chauffage / m² / an SURFEX - m² de plancher GENIUS - Production énergétique photovoltaïque par maille ; Potentiel de production énergétique photovoltaïque - m² de plancher (en cours d’étude de Production énergétique en faisabilité car certaines kWep/m²/an données de sortie nécessaires GENIUS (mais production au calcul sont actuellement énergétique PV n’existe pas inexistantes.) encore) Secteur à énergie positive (en cours d’étude de faisabilité car certaines données de sortie nécessaires au calcul sont actuellement inexistantes.) - Production énergétique photovoltaïque par maille ; Production énergétique - Consommation énergétique photovoltaïque – totale par maille ; consommation énergétique totale (énergie positive si le résultat est supérieur à 0) GENIUS (mais production énergétique PV n’existe pas encore) ENVIRONNEMENT Jardin privatif Surface totale de la maille – - Surface totale bâtie ; (surface totale bâtie + surface de routes + surfaces - Surface de routes ; végétales) - Surfaces végétales Surfaces végétales = surfaces végétales publiques : jardins publics, parcs urbains… GENIUS Surface d’espace public par habitant - Surfaces végétales par Surfaces végétales par maille maille ; végétal / nombre d’habitants par - Nombre d’habitants par maille maille 56 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 GENIUS Consommation d’eau (en cours d’étude de annuelle faisabilité en fonction des Consommation données de sortie totale d’eau sur toute la ville disponibles, questionnement sur l’existence des données) - Surface toiture végétalisée par maille ; Toiture végétalisée (en cours d’étude de Surface toiture végétalisée / - Surface totale bâtie par faisabilité en fonction des Surface totale bâtie par maille données de sortie maille disponibles, questionnement sur l’existence des données) GENIUS - m² de plancher par maille ; - captation de CO2 par la végétation par maille ; Rejet CO2 - rejet de CO2 climatisation et chauffage (à calculer avec (en cours d’étude de un ratio en fonction de la faisabilité en fonction des Rejet de CO2 en kg / an / consommation énergétique données de sortie surface de plancher kWh) ; disponibles, questionnement sur l’existence des données) - rejet de CO2 transports par maille GENIUS AMENAGEMENT DU TERRITOIRE Age des bâtiments Pas de calcul : Les données Age des bâtiments par maille sont directement exploitables GENIUS Type d’îlots Pas de calcul : Les données Type d’îlots par maille sont directement exploitables GENIUS Type de chauffage Pas de calcul : Les données Type de chauffage par maille sont directement exploitables GENIUS Hauteur des bâtiments Pas de calcul : Les données Hauteur des bâtiments par sont directement exploitables maille 57 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 GENIUS Surface artificialisée Surface totale bâtie / surface Surface totale bâtie totale GENIUS - Surface totale bâtie par maille ; Surface consommée par Surface totale bâtie / Nombre l’arrivée de nouveaux - Nombre d’habitants par d’habitants arrivants maille GENIUS Taux de renouvellement du Pourcentage de changement Type d’îlots par maille parc urbain de type d’îlots GENIUS 58 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Annexe 3 : Les versions du logiciel OrbisGIS Versions : numéros et noms Dates 4.0 beta – La Rochelle En cours de développement 3.0.2 – Barcelona Novembre 2011 3.0.1 – Barcelona Avril 2011 3.0 – Barcelona Janvier 2011 3.0 beta – Barcelona Juillet 2010 2.2.0 – Paris Décembre 2009 2.1.0 – Vienne Juin 2009 2.0.0 – Ostrava Janvier 2009 1.2.0 – Naoned Août 2008 1.1.0 – Boston Juillet 2008 1.0.0 – Girona Juin 2008 Source : http://www.orbisgis.org 59 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Annexe 4 : Equipe de développeurs du logiciel OrbisGIS Nom Statut Titre Fonction l’équipe dans EQUIPE PERMANENTE Erwan BOCHER Ingénieur Recherche l'IRSTV-CNRS Ecole Centrale Nantes Gwendall PETIT Ingénieur d'étude à Ingénieur l'IRSTV-CNRSgéomatique Ecole Centrale de Nantes en Responsable formation et support autour d’OrbisGIS Jean-Yves MARTIN Maître de conférence Docteur à l'Ecole Centrale de informatique Nantes en Expert scientifique Alexis GUEGANNO Ingénieur d'étude à l'IRSTV-CNRS Ecole Centrale de Nantes Assistant ingénieur à l'IRSTV-CNRS Ecole Centrale de Nantes en Cartographie et traitement d’image Nicolas FORTIN Antoine GOURLAY de Docteur à géographie - géomatique de Ingénieur informatique et en Responsable de en l'atelier SIG de l'IRSTV et du projet OrbisGIS Assistant ingénieur Interface utilisateur en informatique et calcul scientifique Étudiant à l’École Étudiant Centrale de Nantes informatique en GDMS core (20102012) CONTRIBUTEURS Michaël MICHAUD Ingénieur production Paris Maxence LAURENT Ingénieur à la Haute Ingénieur Ecole d’Ingénierie et informatique de Gestion – Suisse en Cartographie thématique et Open Geospatial Consortium Olivier ERTZ Professeur à la Haute Ingénieur Ecole d’Ingénierie et informatique de Gestion – Suisse en Cartographie thématique et Open Geospatial Consortium IGN de Ingénieur – 60 Responsable du développement de la librairie de projection pour le projet OrbisGIS Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Arnaud LEPETIT Ingénieur d’étud au Ingénieur laboratoire ESO de géomatique l’Université de Rennes 2 en Cartographie thématique et base de données spatiotemporelles ANCIENS DEVELOPPEURS Adelin PIAU Technicien supérieur Fonction dans en informatique l’équipe de septembre 2010 à décembre 2010 Pierre-Yves FADET Ingénieur informatique en Fonction dans l’équipe d’octobre 2009 à juin 2010 Thomas LEDUC Docteur informatique en Fonction dans l’équipe d’avril 2007 à décembre 2008 Fernando GONZALEZCORTES Ingénieur informatique en Fonction dans l’équipe d’avril 2007 à décembre 2008 Source : http://www.orbisgis.org 61 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 Annexe 5 : Diagramme de Gantt 62 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 TABLE DES ILLUSTRATIONS Figure 1 : Organigramme du projet ACCLIMAT au sein du CNRM : ...................................... 8 Figure 2 : Schéma récapitulatif des partenaires du projet ........................................................ 9 Figure 3 : Schéma du fonctionnement de la plateforme ACCLIMAT ...................................... 11 Figure 4 : Schéma récapitulatif des scénarios thématiques..................................................... 13 Figure 5 : Schéma représentant l’organisation de l’environnement de développement ......... 15 Figure 6 : Grandes étapes prévues pour le stage .................................................................... 16 Figure 7 : Les personnes ressources du stage ......................................................................... 17 Figure 8 : Tableau récapitulatif des structures professionnelles rencontrées. ........................ 19 Figure 9 : Schéma récapitulatif de l’approche Top-down et Buttom-up ................................. 20 Figure 10 : Les principales données de sortie du modèle SURFEX ........................................ 21 Figure 11 : Les principales données de sortie du modèle NEDUM couplé à SLEUTH .......... 22 Figure 12 : Les principales données de sortie du modèle GENIUS ........................................ 22 Figure 13 : Schéma récapitulatif du système d’indicateurs pour le projet ACCLIMAT ......... 24 Figure 14 : Interface du logiciel OrbisGIS (version 4.0) ........................................................ 25 Figure 15 : Les modules de l’interface d’OrbisGIS ................................................................. 26 Figure 16 : Traduction de requêtes SQL pour vectoriser des fichiers raster, de la version 3.0.2 à la version 4.0. ............................................................................................................... 27 Figure 17 : OrbisGIS, un logiciel doté d‘une console SQL ..................................................... 28 Figure 18 : Exemple de visualisation d’un fichier ASCII GRID : la densité de population en 2027 (modèle NEDUM) ........................................................................................................... 29 Figure 19 : Requête SQL pour vectoriser des fichiers ASCII GRID........................................ 30 Figure 20 : Exemple de visualisation d’un fichier ASCII GRID, avec un échantillon de données de densité de population............................................................................................. 31 Figure 21 : Comparaison de la visualisation d’un fichier ASCII GRID et d’un fichier vecteur .................................................................................................................................................. 32 Figure 22 : Visualisation de la densité de population en 2027 ............................................... 33 Figure 23 : Echantillon de la table de densité de population créée : ...................................... 34 Figure 24 : Requêtes SQL pour créer une nouvelle intégrant le calcul d’une moyenne ......... 34 Figure 25 : Table de densité moyenne de population de l’aire urbaine toulousaine en 2027. 35 Figure 26 : Table des densités moyennes de population de l’aire urbaine toulousaine en 2027, 2047 et 2067 ............................................................................................................................. 35 Figure 27 : OrbisGIS, un logiciel doté d‘une console BeanShell ............................................ 36 Figure 28 : Tableau des principaux packages Java................................................................. 37 Figure 29 : Première étape du script BeanShell pour générer des graphiques....................... 38 Figure 30 : Deuxième étape du script BeanShell pour générer des graphiques ..................... 39 Figure 31 : Troisième étape du script BeanShell pour générer des graphiques ..................... 39 Figure 32 : Quatrième étape du script BeanShell pour générer des graphiques .................... 40 Figure 33 : la génération d’un graphique d’évolution de la densité moyenne de la population .................................................................................................................................................. 40 Figure 34 : Première étape du script BeanShell pour automatiser les requêtes SQL ............. 42 Figure 35 : Deuxième étape du script BeanShell pour automatiser les requêtes SQL ............ 42 Figure 36 : Troisième étape du script BeanShell pour automatiser les requêtes SQL ............ 43 Figure 37 : Schéma de comparaison entre le type raster et le type vecteur ............................ 50 Figure 38 : Schéma récapitulatif des caractéristiques des fichiers au format ASCII GRID avec un échantillon de données de densité de population issues du modèle NEDUM..................... 51 Figure 39 : Exemple de la table de données issues du modèle GENIUS. ................................ 52 63 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 BIBLIOGRAPHIE / SITOGRAPHIE - ATHAMENA Khaled, mémoire de Master 2 Sciences et Techniques des Environnements Urbains : Indicateurs pour l’analyse de la contribution d’un projet urbain à ilot de chaleur. Dirigé par Marjorie MUSY, Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Nantes, 2008. - BOUTAUD Aurélien, thèse de Doctorat Science et Génie de l’Environnement : Le développement durable : penser le changement ou changer le pansement ? Bilan et analyse des outils d’évaluation des politiques publiques locales en matière de développement durable en France : de l’émergence d’un changement dans les modes de faire au défi d’un changement dans les modes de penser. Dirigée par Christian BRODHAG, Ecole nationale supérieure des mines et Université Jean Monnet à SaintEtienne. Février 2005. - Agenda 21 de la ville de Toulouse, Mairie de Toulouse. - Etat de l’art des indicateurs et des outils de calcul de consommation énergétique et de gaz à effet de serre – de l’échelle du quartier à celle de l’agglomération, ADEME, 2011. - Le développement durable en Midi-Pyrénées. Synthèse et enjeux. Les Dossiers de l’Insee n°153, INSEE, Région Midi-Pyrénées et ARPE Midi-Pyrénées, 2011. - Les indicateurs synthétiques, Séminaire de l’observation urbaine, Jean-Michel FLOCH, 2007. - Le Grand Pari(s) du changement climatique ? Villes, métropoles, et nouveaux défis de la météorologie urbaine. Conférence internationale « Faire la ville durable. Inventer une nouvelle urbanité. » Julien Desplat, Valéry Masson, Grégoire Pigeon, Cécile Demunck. 20 et 21 janvier 2011. - Evaluation des impacts du changement climatique sur l’estuaire de la Gironde et prospective à moyen terme. SAGE Estuaire de la Gironde et Milieux associés. 2009. 64 Camila LEGROUX, Master 2 SIGMA, Université de Toulouse, 2011 / 2012 - Les indicateurs de la stratégie nationale de développement durable 2010-2013. INSEE et le Ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie. Juillet 2010. - Analyse de la vulnérabilité et des opportunités d’un territoire face au changement climatique. Document de travail du bureau d’étude RHONALPENERGIE Environnement. 2011. - Confort thermique ressenti, Analyse des campagnes expérimentales 2005 – 2006, Fabrice De Oliveira et Sophie Moreau, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB), 2007. - Le confort thermique, dossier disponible sur http://www.energieplus-lesite.be/, 2012. - Redéfinir la notion de confort thermique, Guide pratique pour la construction et la rénovation durables de petits bâtiments, février 2007. - http://www.territoires-durables.fr - http://www.ville-echirolles.fr/developpement-durable/ - http://www.citergie.ademe.fr/ - http://hdr.undp.org/fr/statistiques - http://climcity.cap-sciences.net - http://www.ecosociosystemes.fr/vulnerabilite - http://www.amica-climate.net/ 65