Contenu du sommaire : Cartographie 4.0 : naviguer avec les cartes du XXIe siècle

Observer, comprendre et prévoir de manière intégrée l'historique, le fonctionnement et l'évolution du système Terre soumis aux changements globaux est un enjeu fondamental de recherche et une nécessité pour la mise en œuvre des objectifs du développement durable. Cela nécessite des infrastructures interopérables permettant d'accélérer l'extraction, l'analyse, la diffusion et l'usage intelligent des données, des indicateurs et des modèles issus des systèmes nationaux et internationaux d'observation. Destinés aux scientifiques, aux acteurs publics et à ceux de l'innovation, ces produits et services sont accessibles via des portails dédiés, contribuant aux missions spatiales, à celles des réseaux d'observation et venant en appui des politiques de développement durable. Coordonner, fédérer et optimiser l'ensemble des institutions, dispositifs et moyens existants constitue une des ambitions importantes de l'IR système Terre, qui a aussi une vocation européenne et internationale dans ce domaine.

La visualisation est un mode privilégié de l'interaction des utilisateurs avec l'information géographique, et sa représentation efficace est d'autant plus importante que les données sont massives et hétérogènes et que les utilisateurs et les usages sont variés. Au-delà de la visualisation de données 2D sur un écran ou une carte papier, la visualisation de données 3D pose de nouveaux défis et nécessite des outils appropriés : volume des données, multiplicité des formats, stylisation et gestion des parties visibles, modes d'interaction et de navigation...iTowns est une plateforme technologique de l'IGN qui permet de visualiser des données géographiques 3D via le Web et propose des fonctions d'interaction avancées dans un environnement métrologique.Initialement développé par les laboratoires de recherche de l'IGN comme un outil de visualisation de données images et LiDAR issues de la cartographie mobile (c'est-à-dire acquises au moyen d'un véhicule équipé de capteurs), iTowns a évolué et permet aujourd'hui de naviguer de façon immersive au sein d'un très grand volume de données 3D, et ce dans toute la gamme d'échelles, depuis l'espace jusqu'au sol. Des interfaces sont également disponibles pour la manipulation de ces données. Désormais moteur de visualisation 3D du Géoportail1, iTowns s'enrichit continuellement de nouvelles fonctionnalités : en sus de la visualisation en 3D du territoire pour le grand public, il permet de développer des applications Web à usage professionnel pour co-visualiser différents types de données, les annoter, procéder à des analyses, des mesures...

Par son caractère universel, la carte représente un outil de communication et d'analyse pertinent. Visualiser et cartographier des données spatiales sont deux actions de plus en plus présentes dans la communication quotidienne. Dans cet article, nous proposons un descriptif de l'héritage de la cartographie et de son évolution actuelle, conséquence de l'apport des techniques, de l'informatique et des nouvelles technologies :la réalité virtuelle ;les méthodes de stéréographie et d'anaglyphie ;l'holographie ;la simulation 4D.La carte se renouvelle sans cesse, et son développement facilite la visualisation de phénomènes jusqu'alors non représentés, comme les réseaux enterrés, les flux urbains...Elle ouvre ainsi la voie à la conception de multiples outils d'aide à la décision et s'adresse à un très large éventail de métiers.

Version moderne de la cartographie géologique 2D, la modélisation géologique 3D est appelée à jouer un rôle fondamental dans l'exécution des missions relevant du Référentiel Géologique de la France. Elle intègre des données variées, relatives tant à la surface qu'à la profondeur, et permet une représentation cohérente, bien qu'imparfaite, du sous-sol. Elle permet aussi au (géo) modélisateur de tester et de visualiser des hypothèses de façon à éprouver la pertinence de ses interprétations. Les outils développés et mis en place au BRGM reposent sur des modèles géostatistiques sous-jacents. La méthode du champ de potentiel, simple et flexible, faite de relations géologiques et de champs stochastiques, assure l'intégration des données sous une forme cohérente et permet de chiffrer les incertitudes. Ainsi, loin de s'opposer, l'interprétation du géologue et la représentation stochastique peuvent se nourrir l'une de l'autre.

La troisième dimension que la photogrammétrie apporte à la cartographie, a d'abord été utilisée par l'armée. Mais, dès les années 1990, cette technologie émergente intéresse le monde de la recherche privée. Les images, dites « de synthèse », affichant encore leurs limites en matière de crédibilité tant sur le plan artistique qu'économique, la photogrammétrie va alors s'imposer comme l'un des enjeux de la recherche à destination des usages des industries du cinéma, de l'animation, du jeu vidéo, de la VR... Dans ce contexte, XD Productions, déjà très présent sur les logiciels de capture de mouvements pour l'animation 3D, va orienter ses recherches sur la vidéo volumétrique et développer des algorithmes de photogrammétrie dynamique. XD Productions va mettre au point un studio capable de réaliser la modélisation 3D automatique d'acteurs réels en mouvement. Pour contribuer à la réalisation d'un premier long-métrage cinéma appelé à valider son innovation, XD Productions a fait appel à l'ILOI, l'un de ses partenaires historiques qui, dès 1995, a fait de la formation à la création numérique un enjeu de développement pour un territoire insulaire, La Réunion.

Depuis l'essor de l'Internet, les cartes semblent être partout. Et pourtant, au plan de la production comme celui de la réflexion, elles sont détrônées par la visualisation. Cette dernière approche renvoie à des questions de méthode et d'épistémologie, qui absorbent celles de la cartographie, et à des productions liées à des données complexes, multidimensionnelles, et parfois massives. Si leur sémiologie graphique fut quelque peu anarchique, celle-ci se réinvente avec l'arrivée d'un nouveau type d'acteur : les designers-programmeurs. Au final, un espace de dialogue prometteur émerge, qui invite physiciens, informaticiens et géographes à débattre ensemble des apports heuristiques et épistémologiques de la cartographie et de la visualisation.

La connaissance précise d'un territoire est un élément clé pour son aménagement et son développement durable. Elle passe par une modélisation et une cartographie précises, et ce à différentes échelles, allant jusqu'à celui d'un bâtiment et de son intérieur. Les enjeux sont multiples : expansion urbaine, valorisation du territoire, transports et infrastructures...La démarche GéoBIM allie les compétences de la modélisation et de la représentation de l'ensemble des domaines du bâtiment (BIM) et de la cartographie conventionnelle (Géo) afin d'offrir une approche globale et multiniveaux en réponse au besoin de mutualisation de l'information cartographique.Des travaux de recherche et de normalisation ainsi que des expérimentations contribuent à cette démarche GéoBIM, dont l'objectif est de converger sur les formats, les outils et les modalités d'échange de cette information cartographique/géographique nécessaire à la visualisation, à la compréhension et à l'analyse de notre environnement et des projets visant à son développement.

L'émergence des smartphones a rebattu les cartes du secteur de la cartographie en démocratisant l'accès aux cartes numériques et en permettant à de nouveaux services de mobilité d'émerger. Ces services s'appuient notamment sur les progrès des capteurs et les informations remontées, consciemment ou non, par les utilisateurs.De leur côté, les principaux acteurs de la cartographie se transforment progressivement en méga-plateformes de mobilité, obligeant les acteurs traditionnels à revoir leurs positions stratégiques.Ces mutations posent un certain nombre de questions liées à la propriété des données cartographiques ainsi qu'à la diffusion des informations personnelles des utilisateurs, les réponses susceptibles d'y être apportées sont parfois loin d'être évidentes.

Des cartes papier aux systèmes de navigation numériques sur écran tactile, l'évolution de la navigation a été un facteur particulièrement important dans l'essor de l'automobile et de la mobilité. La cartographie routière est à l'aube d'une nouvelle révolution. Sa métamorphose, débutée il y a vingt ans de cela, s'est opérée à travers la combinaison de deux facteurs clés : la géolocalisation par satellite et la transformation numérique. Alors que la finalité de la cartographie routière était de permettre à un conducteur de déterminer sa position et de lui proposer un itinéraire pour aller d'un point A vers un point B, l'émergence des systèmes de conduite automatisés se traduit par la délégation de plus en plus de fonctions de conduite à l'intelligence artificielle. Cette délégation sera totale avec l'avènement du véhicule autonome, pour l'essor duquel une nouvelle cartographie en haute définition sera essentielle. C'est le nouvel enjeu sur lequel travaille TomTom, l'un des leaders mondiaux des technologies de géolocalisation.

La mise en œuvre de la Planification de l'espace maritime (PEM) nécessite de disposer de données pertinentes. Le déroulement spatio-temporel des usages maritimes et les interactions conflictuelles ou synergiques entre activités constituent des éléments de connaissance indispensables, mais ils sont particulièrement délicats à obtenir dans le milieu marin. Cet article présente synthétiquement une série de méthodes et de résultats obtenus dans le cadre de plusieurs projets de recherche opérationnelle. L'objectif est d'illustrer comment l'analyse des données de l'Automatic Identification System (AIS) peut produire des informations adaptées à la PEM à différents niveaux scalaires pour caractériser le trafic maritime (couloirs de navigation, réseau hiérarchisé de routes maritimes), la pêche maritime (zones et intensités supposées de pêche) et les interactions entre usages. Des exemples élémentaires de géovisualisation interactive de l'information produite sont proposés dans la perspective de faciliter l'analyse exploratoire des résultats.

Service innovant unique au monde, Farmstar valorise les images satellites et des modèles agronomiques pour aider les agriculteurs dans leurs décisions d'apport d'azote en cours de campagne. Son succès, avec plus 16 000 agriculteurs abonnés exploitant plus de 700 000 hectares, s'explique par sa grande précision sur un élément minéral qui, d'une part, est, en France, avant l'eau, le principal facteur limitant la production agricole tant en quantité qu'en qualité, et qui, d'autre part, peut être responsable d'une baisse de la qualité des eaux (augmentation de la teneur en nitrates des nappes phréatiques). Les bénéfices générés concernent la rentabilité économique (gains de rendement, réduction des doses d'intrants, récolte de grains de meilleure qualité) et les enjeux environnementaux et sociétaux (en évitant tout type d'excès d'azote, en traçant et en justifiant les interventions des agriculteurs). Par ailleurs, grâce aux cartes de zonage livrées aux agriculteurs, chacun d'eux peut faire varier les doses nécessaires en fonction des besoins des plantes en différents points d'une même parcelle.Cette réussite enviée par beaucoup résulte de l'agrégation de compétences complémentaires entre les agronomes d'ARVALIS et les experts en télédétection d'Airbus.

Les satellites d'observation de la Terre ont démontré depuis de nombreuses années leur potentiel pour la gestion des catastrophes naturelles, industrielles ou des crises humanitaires. Des services de cartographie numérique d'urgence se sont développés pour fournir de l'information géographique basée sur l'imagerie spatiale aux acteurs chargés de la prévention des risques, de la gestion de crise et de la reconstruction. Aujourd'hui, plusieurs dispositifs sont opérationnels et apportent régulièrement un soutien aux services de sécurité civile, aux organisations humanitaires, aux compagnies d'assurance ou aux acteurs locaux. La Charte Internationale « Espace et catastrophes majeures » permet de mobiliser les ressources satellites pour répondre aux besoins de la gestion de crise lors de catastrophes majeures, partout dans le monde. Le dispositif européen Copernicus Emergency Management Service (EMS) offre, quant à lui, à la demande, des cartographies en support aux opérations de gestion de crise, de prévention, de mitigation et de relèvement. Des initiatives régionales sont également en train de se développer. La France est un pionnier et un acteur majeur dans ce domaine, tant par les actions initiées par son agence spatiale, le CNES, que par l'implication de la Sécurité civile et l'investissement du service de cartographie rapide strasbourgeois d'ICube-SERTIT.Le domaine de l'observation de la Terre ne cesse d'évoluer en faveur d'une utilisation de la cartographie numérique d'urgence à des fins de sécurité intérieure. Si les services de sécurité civile en sont les principaux utilisateurs pour la conduite de leurs opérations de gestion de crise, d'autres acteurs commencent à intégrer cette technologie dans leurs plans d'action.

Le littoral de la Guyane française se caractérise par une dynamique sédimentaire et géomorphologique unique au monde, sous l'effet de la migration de bancs de vase. Afin de favoriser le recensement, la création et la diffusion des connaissances à son sujet, la DEAL et le BRGM ont initié la mise en place d'un Observatoire de la Dynamique Côtière de Guyane (ODyC), en 2014. Conformément aux attentes de la Stratégie nationale de gestion intégrée du trait de côte, l'ODyC rend publiques l'ensemble des données collectées en la matière. Des outils modernes, tels qu'un site Internet et une base de données documentaire, ont été déployés. Depuis septembre 2018, une carte interactive accessible via le portail GéoGuyane poursuit l'objectif de fédérer l'ensemble des partenaires travaillant sur la bande côtière. L'ODyC s'affirme ainsi à travers ces outils venant en appui d'une gestion durable des littoraux de la Guyane.A characteristic of French Guiana's coast is unique in the world, namely the sedimentation and geomorphological processes stemming from the movement of banks of silt. To list sites where this is happening and develop and diffuse knowledge about this process, government agencies (DEAL and BRGM) set up an observatory in 2014 : Observatoire de la Dynamique Côtière de Guyane (ODyC). In compliance with the national strategy for an integrated management of the coastline, the ODyC publishes all the data it collects. Modern tools, a website and a documentary database have been developed. Since September 2018, an interactive map (accessible via GéoGuyane) has been made in pursuit of the objective of federating all partners working on the coastline. These tools support a sustainable management of coastal areas in French Guiana.

La construction et la représentation des diagnostics d'état des eaux sont complexes du fait du nombre des paramètres à intégrer (polluants chimiques, état bactériologique et physique, présence de la faune et de la flore, état quantitatif...) et des différentes échelles pertinentes (depuis le diagnostic local nécessaire aux usages de loisirs jusqu'au diagnostic global à l'échelle d'un fleuve ou d'une nappe utilisée pour l'alimentation en eau d'une métropole). Les outils numériques sont utilisés par les agences de l'eau pour partager les informations et faire participer le public à la mise à jour des diagnostics d'état des eaux. L'agence Seine-Normandie vient d'ouvrir le portail Géo-Seine-Normandie, qui permet aux usagers de l'eau de contribuer à l'élaboration de l'état des lieux 2019. L'agence Rhône-Méditerranée-Corse, quant à elle, gère pour son compte et celui des cinq autres agences l'application « Qualité Rivière », qui permet à tout un chacun d'accéder aux données cartographiées d'état des eaux.

Les plateformes régionales d'information géographique jouent un rôle important dans l'évolution des pratiques des acteurs locaux en matière de réutilisation et de valorisation des données géolocalisées. Le CRIGE (Centre régional de l'information géographique) de Provence-Alpes-Côte d'Azur est la tête de pont du réseau des CRIGE, que pilote l'Afigéo (Association française pour l'information géographique).Elles s'appuient toutes sur un socle de missions couvrant l'acquisition, la collecte, l'intégration, la diffusion et l'accompagnement à la valorisation de données géographiques de référence et métiers. Structures neutres, souples et ouvertes, elles facilitent et encouragent le travail collaboratif, les expériences participatives et les projets innovants dans le domaine de la production et des usages d'informations géographiques.Par leurs actions en matière d'ouverture des données, de création d'outils performants pour leur diffusion et leur mise en valeur, de mise en réseau d'acteurs divers et variés, elles contribuent à la modernisation des métiers et des pratiques de la cartographie.

Avec le développement d'Internet et le besoin clairement exprimé à l'échelle internationale de faciliter l'accès, l'utilisation et le partage de données géographiques, dans l'optique d'une transparence de l'action publique, nous voyons émerger, depuis près de vingt ans, des Infrastructures de données géographiques (IDG), dont le circuit de diffusion de l'information s'étend bien « au-delà des frontières de leurs organisations d'origine » (Gautreau et Noucher, 2013).En créant une IDG régionale, les acteurs guadeloupéens ont montré leur volonté de participer à la coconstruction de la circulation de l'information géographique à différentes échelles.C'est ainsi qu'en 2016, KaruGéo – le portail d'information géographique de la Guadeloupe – voit le jour. En mutualisant leurs moyens, l'État, le Conseil régional, le Conseil départemental et le Parc national de la Guadeloupe, proposent, via un outil Web, un ensemble de fonctionnalités permettant la construction et la circulation du patrimoine de données régionales « socles » et/ou « métiers ».

À première vue, la cartographie numérique est un outil fantastique. Alors que la plupart des cartes papier sont obsolètes à peine éditées, qu'elles ne sont jamais au bon format ou à l'échelle pertinente, la cartographie numérique se veut répondre à toutes ces difficultés d'accès. D'un simple clic, chacun peut accéder à l'information cartographiée, géolocalisée, à jour, et fournie par différents prestataires de services, publics ou privés.En pratique, pourtant, ce n'est pas aussi simple...

Les technologies de Blockchain permettent le stockage et la transmission d'informations, de manière transparente et sécurisée et sans l'intervention d'un organe central de contrôle. Le champ d'expérimentation de ces technologies est vaste, notamment leur mobilisation au service de la lutte contre le changement climatique. Dans ce contexte, nous discutons dans cet article le potentiel de ces technologies pour accélérer la mise en œuvre de l'Accord de Paris sur le climat, en tant qu'elles peuvent permettre de créer de la transparence et d'accroître la vérifiabilité des données relatives aux émissions de gaz à effet de serre et l'interopérabilité d'initiatives prises localement dans ce domaine. Nous présentons, dans ce cadre, un « prototype » de registre du carbone basé sur la Blockchain et développé en partenariat avec la Caisse des Dépôts, ainsi qu'avec la coalition des initiatives de Blockchain climatique (Climate Chain Coalition), soutenue par l'ONU Climat, et que nous avons concouru à initier durant le One Planet Summit qui s'est tenu à Paris, en décembre 2017.