CRDP

Accueil > Les numéros > DocSciences 6 : L’espace pour gérer la Terre

Un oeil sur les villes

L’utilisation de l’imagerie spatiale, stimulée notamment par l’avènement de la très haute résolution, permet de mieux comprendre les dynamiques urbaines, notamment dans les grandes métropoles, où elle constitue une source d’information irremplaçable.

Chaque décennie voit s’accroître considérablement la proportion des citadins parmi les habitants de la planète. Enjeu majeur de sécurité et de développement, la ville devient un marché important pour les technologies spatiales qui apportent des éléments de réponses aux interrogations des pouvoirs publics face à un avenir très incertain. Ainsi, la télédétection spatiale trouve dans les scènes urbaines de nombreux domaines d’application.

JPEG - 301.3 ko
Une vision mondiale des lumières nocturnes (© Nasa, 2000)
On constate, sur cette vue satellite, l’inégalité de développement économique. Ici, les lumières visibles de nuit sont les régions peuplées et consommatrices d’énergie.

MISE À JOUR DES SYSTÈMES D’INFORMATION GÉOGRAPHIQUE URBAINS

Le système d’information géographique (SIG) (Voir en bas de page) est devenu un outil courant pour la gestion du territoire urbain. L’image aérienne ou spatiale peut y contribuer si elle a fait l’objet d’un traitement géométrique qui la rend superposable aux autres couches cartographiques. Elle permet alors une mise à jour de l’information, soit sous la forme d’un fond visuel qui facilite la communication et permet des saisies ponctuelles, soit à partir d’indicateurs déduits des textures ou des valeurs radiométriques et destinés à caractériser le milieu urbain : matériaux, espaces verts, géométrie du réseau de rues, etc.

CARTOGRAPHIE 3D DES BÂTIMENTS

La photogrammétrie est une technique qui permet depuis plus d’un siècle de cartographier des altitudes sous forme de courbes de niveau. L’utilisation d’images numériques a permis le développement de méthodes automatiques pour la cartographie 3D des espaces naturels. En revanche, l’automatisation est moins concluante pour les espaces bâtis, qui posent des problèmes spécifiques liés aux façades verticales (altitudes discontinues, parties cachées...). On voit ainsi les SIG urbains jouer le rôle de véritables villes virtuelles, pour lesquelles les photographies des façades doivent être acquises depuis le sol, la télédétection aérienne ou spatiale restant destinée à une vision de haut et à la construction de la géométrie d’ensemble.

SUIVI DE LA CROISSANCE URBAINE

L’image est un traceur de l’histoire qui peut révéler, sous la forme de couronnes concentriques, les limites anciennes d’une ville. L’observation de la limite actuelle met en évidence la croissance urbaine, un phénomène qui associe une évolution de la société et la transformation inexorable d’espaces naturels en espaces urbains. Tous les capteurs imageurs, qu’ils soient sensibles à la géométrie du paysage, à la couleur, à la rugosité, à la photosynthèse ou aux échanges thermiques, sont en mesure de localiser le front périurbain sur lequel se produit cette transformation. Une résolution spatiale (Voir en bas de page) trop fine est cependant à éviter, les qualificatifs « urbain » et « rural » s’appliquant plus volontiers à des surfaces de l’ordre de l’hectare au moins.

JPEG - 105.7 ko
Extension des quartiers nord de la ville de Macapá en Amazonie (© Cnes, 2003)
Sur l’estuaire de l’Amazone, l’extension rapide de la ville de Macapá, plus de 300 000 habitants. Les quartiers nord ont un plan quadrillé. Les constructions s’arrêtent aux limites des zones humides.

CARTOGRAPHIE DES RISQUES

Les risques naturels comme les inondations, les séismes ou les mouvements de terrain peuvent avoir des conséquences catastrophiques en milieu urbain, compte tenu des densités élevées de population et des fortes concentrations d’enjeux économiques et sociaux. Pour certains risques (pollutions, maladies, etc.), la société urbaine est à la fois menace et victime. La cartographie des risques consiste à confronter des zones potentiellement dangereuses avec les caractéristiques de la population. Toutes ces informations sont généralement déduites d’une combinaison de données spatiales et in situ. Cette confrontation peut être quantitative ou prendre une forme dynamique par le calage d’un modèle décrivant la menace (par exemple une inondation ou une épidémie) sur les données de télédétection. Citons enfin l’utilisation, à des fins de surveillance, de capteurs spécialisés dans la mesure de certains paramètres physiques, par exemple : la thermographie infrarouge qui permet de cartographier, par des acquisitions nocturnes, les émissions de chaleur, indicatrices de défauts d’isolation thermique ; l’interférométrie radar différentielle, sensible à des déformations centimétriques de la surface de la Terre qui est susceptible de mettre en évidence des affaissements d’origine naturelle ou industrielle (pouvant être engendrés par d’anciennes mines ou carrières). S’il est indéniable que l’avènement de la très haute résolution spatiale a fortement encouragé l’usage de l’imagerie spatiale pour toutes ces applications en milieu urbain, il convient de préciser que toute échelle d’observation apporte son lot d’information. Ainsi, dès les années 1970, les capteurs Landsat MSS, avec des résolutions proches de l’hectomètre, permettaient déjà une caractérisation très pertinente des tissus urbains, basée sur l’analyse des textures et des signatures spectrales. Enfin, quatre décennies d’observation de la Terre constituent une profondeur historique propice à la cartographie de l’évolution récente des villes, même si la variation des échelles d’observation limite le pouvoir de comparaison entre dates. On assiste aujourd’hui à la fusion de deux types de méthodes : l’analyse fine du tissu urbain à partir d’images panchromatiques à très haute résolution (longtemps l’apanage de la photographie aérienne) et l’analyse d’images à plusieurs bandes spectrales. Cette seconde méthode vise par exemple à identifier des matériaux ou à détecter une activité photosynthétique, donnant ainsi une signification biophysique aux radiométries. Ces deux approches ont longtemps été développées séparément : traditionnellement appelées photo-interprétation et télédétection, elles ont progressivement fait l’objet de tentatives d’automatisation. Récemment, la disponibilité d’images en couleur à très haute résolution spatiale (proche du mètre) contribue à en faire une seule et même méthode d’analyse géographique, particulièrement prisée en milieu urbain. Cependant, avec l’amélioration des résolutions spatiales, des méthodes d’interprétation qui avaient fait leurs preuves sur les milieux naturels ont été testées sur des scènes urbaines, mais des difficultés propres à l’essence même de la ville sont apparues.


SIG : Le système d’information géographique (SIG) est un environnement logiciel qui permet de gérer et consulter une base de données géographiques. Retour au texte

Résolution spatiale : Distance au-dessous de laquelle un instrument imageur ne peut plus séparer deux objets ponctuels (c’est la véritable « acuité visuelle » du capteur). Retour au texte

En savoir plus

Voir également : la galerie « la Terre vue de l’espace »

Livres

  • Weber C., Images satellitaires et milieu urbain, Hermès, Paris, 1995.
  • Liverman D., Moran E.F., Rindfuss R.R. & Stern P.C. Editeurs, People and Pixels : Linking Remote Sensing and Social Science, National Academy Press, Washington.
  • SFPT, Actes du colloque « Pixels et Cités », in Revue française de photogrammétrie et de télédétection, numéro spécial 173-174.

Sites internet