Wiki du Master Géographies Numériques

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====== Exemple d’application : Étude de l’évolution d’une population d’une métropole ======
 
**__Introduction :__**

Dans cette partie du manuel de géomatique, nous allons aborder un exemple d'application : l'étude de l'évolution d'une population dans une métropole. Pour cela, nous allons voir comment les techniques de géomatique peuvent être utilisées à cette fin. La géomatique est un domaine interdisciplinaire qui intègre la géographie, les statistiques et l'informatique. Grâce à l'utilisation de techniques avancées d'analyse de données spatiales, elle peut aider à prendre des décisions éclairées pour résoudre les défis urbains en matière de développement durable et de planification territoriale.

Dans le cas de l'étude de l'évolution d'une population dans une métropole, la géomatique permet de fournir des informations sur les tendances démographiques, la croissance, la distribution selon l'âge et le sexe, ainsi que la densité de population. Ces informations sont utiles pour évaluer les besoins en infrastructures tels que les écoles, les hôpitaux, les logements et les transports.

En utilisant des techniques de géomatique, il est également possible d'évaluer l'impact des politiques publiques et des initiatives de développement sur l'évolution de la population d'une métropole. De plus, en combinant les données démographiques avec des données environnementales et économiques, il est possible de mieux comprendre les facteurs qui influencent la croissance de la population et les tendances migratoires.

La géomatique est un domaine précieux pour les professionnels du développement urbain et les élus qui cherchent à comprendre et à améliorer la qualité de vie des habitants d'une métropole. C'est pourquoi, dans ce chapitre, nous allons développer l'étude de cas sur l'évolution d'une population dans une métropole grâce à la géomatique. Nous expliquerons les étapes, de l'obtention des données à la manipulation des données, en passant par la création de cartes, et nous terminerons par l'analyse des données.
 


**__II-Développement :__**

//Etape 1 : Obtention des données de population//

L’obtention des données est l’étape la plus cruciale pour l’étude car c’est l’élément qui permet de construire tout le reste de l’étude. C’est pour cela qu’il faut prendre des sources fiables et pertinentes. Pour étudier l’évolution de la population d’une métropole, il faut collecter et traiter différents types de données, notamment les données démographiques, les données sur les mouvements de la population, les données géographiques, socio-économiques et historiques. 
   
Les données démographiques vont permettre d’analyser sur un territoire défini le nombre d’habitants, les catégories d’âge et la situation socio-professionnelle de la population. Ensuite, les données sur le mouvement vont permettre d’étudier les trajets de la population afin de mieux savoir les déplacements des habitants pour aller au travail ou pour les études par exemple. Mais aussi ces données vont permettre de savoir le type de transport que ces personnes utilisent (trains, bus, métros, tramways, vélo, à pied ou voiture). Pour le troisième jeu de donnée qui est l’information géographique, il va permettre d’avoir des détails sur la zone d’étude, notamment sur la géographie physique tels que : le relief, l’hydrographie, la végétation et l’occupation du sol et la géographie administrative avec les centres urbains, les limites communales et les limites administratives. Et pour finir les informations sur la géographie urbaine avec l’urbanisation, la densité de population et les lieux de concentrations. Après avoir vu les données géographiques, il y a les données socio-économiques qui donnent l’occasion d’obtenir les conditions socio-économiques de la population, notamment le niveau de vie, la scolarité et l'emploi. Pour finir il est aussi important d’avoir les données historiques pour pouvoir étudier sur une plus longue période l’évolution de la population pour une métropole. 

Comme dit précédemment il est important de prendre toute ces données sur des sites ou des sources fiables car ces données sont le squelette de cette étude. Par exemple pour les données démographiques il est possible de les obtenir sur le site l’INSEE, Pour le cas des données sur les mouvements il est également possible de les obtenir grâce à l’INSEE (https://www.insee.fr/fr/accueil). Pour le troisième jeu de données géographiques, nous pouvons les retrouver sur le Géoportail (https://www.geoportail.gouv.fr/) avec des cartes sur l’occupation des sols avec Corine land cover, les limites administratives, les parcelles cadastrale ou encore le réseau hydrologique. Pour les données socio-économique et historiques il est possible d’y accéder comme pour les deux premiers sur le site de l’Insee. Pour finir toute ces données ne sont pas accessibles seulement sur les sites que j’ai cités, mais dépendent de la zone d’étude par exemple pour la métropole de Lyon un site internet regroupe toutes les données et s’appelle Datagrandlyon.gouv (https://data.grandlyon.com/). Ces sites sont dit open data, cela signifie qu'elles sont disponibles de manière gratuite et sans restriction d'accès.

//Etape 2 : Manipulation générales des données// 

La géomatique est un domaine vaste et multidisciplinaire qui englobe plusieurs branches connexes comme les SIG (Systèmes d’information Géographique) qui offrent des outils pour la manipulation, l’analyse et la visualisation des données récoltées précédemment. Ils vont permettent d’étudier les tendances et les relations spatiales d’une zone d’étude. Pour cela il existe de nombreux logiciel SIG qui permettent cela : comme ArcGIS qui offre une grande variété de fonctionnalités pour l'analyse, la visualisation et la gestion des données, géographiques, QGis qui est un logiciel open-source et gratuit qui offre des fonctionnalités similaires à ArcGIS, GeoDa qui est dédié à l'analyse spatiale et à la visualisation des données ou encore RStudio qui est un langage de programmation utilisé pour le traitement de données et l’analyse statistique.
Une fois choisi un logiciel SIG qui convient le mieux à l’analyse, il faut intégrer les données dans celui-ci. Elles peuvent être sous différentes formats de fichiers tels que CSV, Shapefile, GéoJSON KML etc. Une fois ces données chargées, il est important de nettoyer et normaliser les données. Cela inclut la suppression des entrées dupliquées, la correction des erreurs et la normalisation des valeurs.

//Etape 3 : Exemple de cartes pour la représentation d'une population // 

Pour cette étape, quand les données sont nettoyées, il faut utiliser les données sur la population pour créer une série de cartes de densités de la population d’une métropole pour chaque année disponible. Une fois les cartes créées il faut ajuster les paramètres pour obtenir les meilleurs visuels possibles. Cela peut se faire avec l’ajustement des couleurs, par exemple avec des couleurs plutôt chaudes pour représenter les endroits de fortes densités. On peut aussi utiliser la symbologie par cercles proportionnels : des cercles de différentes tailles pour représentent la quantité de population d'une aire urbaine. Plus la valeur de la variable est élevée dans une zone, plus le cercle est grand.

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//Figure 1 : carte de l’évolution de la population des aires urbaines en France//

-	Carte de chaleur : elle permet facilement la visualisation de la distribution des données grâce aux couleurs qui représentent la densité d'une variable dans une zone géographique donnée. Les couleurs les plus couramment utilisées sont le rouge et le bleu en fonction de la forte ou faible densité de population

-	Symbole gradué : cette symbologie permet une variation de couleurs entre les zones de forte densité et de faible densité, pouvant passer du rouge au blanc. Pour les classer il est préférable de ne pas dépasser les 7 classes.   

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//Figure 2 : carte du nombre d’habitants par km² des communes françaises//


Après avoir réalisé les cartes de densité de population pour la métropole, on peut y ajouter des couches supplémentaires afin d’aider à déterminer les relations entre l’évolution de la population et d’autres facteurs. Ces autres couches vont également pouvoir donner un contexte à ces cartes de densité. Dans ces couches nous pouvons ajouter, comme vu précédemment les limites administratives, les transports, les axes routiers et ferroviaires, les réseaux hydrologiques ou encore le relief etc.   

//Etape 4 : Analyse//

Une fois les cartes de répartition de la population dans la métropole réalisées, est venu le moment d’analyser ces résultats. Avec l’ensemble des cartes réalisées sur plusieurs années, il est possible d’observer sur la métropole les endroits qui se développent ou au contraire les zones qui se dépeuplent. Prenons l’exemple de Saint-Étienne Métropole où le centre de Saint-Etienne n’a cessé de diminuer en population durant plusieurs décennies alors que la métropole, à l’inverse, n’a fait qu’augmenter en population, comme cela est expliqué dans Serge Maury et Philippe Bertrand (2014). 
Par la suite pour avoir une analyse plus précise il est possible de créer des graphiques qui retracent l’évolution de la population pour une métropole. Ces graphiques peuvent être sous différentes formes : par exemple en courbes pour observer l’évolution du nombre d’habitants dans la métropole pour chaque année, en bâton avec le nombre d’habitants pour l’aire urbaine de la métropole et pour la ville principale de la métropole, ce qui va permettre de voir l’évolution à la fois du centre et de l’agglomération. De plus, il existe d’autres méthodes afin analyser l’évolution de la population d’une métropole il est possible d’utiliser une méthode statistique comme la régression pour simuler l’évolution future de la métropole. La méthode de la régression calcule la relation estimée entre une variable dépendante et une ou plusieurs variables explicatives. Par exemple les infrastructures routières et ferroviaires ont un impact sur l’augmentation de la population dans une métropole, mais il peut y avoir plusieurs variables explicatives comme les écoles, les infrastructures hospitalières etc. Pour finir l’analyse on peut comparer la métropole étudiée avec une autre métropole similaire (populations et secteur d’activités) afin de comparer la métropole d’étude en termes de croissance démographique.

Toutes ces analyses à partir des cartes réalisées et des graphiques vont permettre de situer les zones où la population a le plus augmenté ou diminué au fil du temps, mais également de développer des nouveaux axes d’amélioration des infrastructures pour continuer à développer la croissance de la population.  De plus ces analyses vont contribuer à améliorer au bien être des gens, dans le but de toujours renouveler la ville pour que la population reste dans la métropole.

**__III-Tuto application sur QGIS :__** 

Après avoir compris la méthode pour étudier l’évolution d’une population d’une métropole voici un petit tuto pour se former sur QGIS afin de réaliser les manipulations. Ce tuto retracera les étapes expliquées tout au long ce document. 

1.Afin de calculer la densité de population d'une métropole, importez la couche shapefile des communes de France (https://www.data.gouv.fr/fr/) dans QGIS.

2.Une fois la couche insérée, utilisez l'option "Sélectionner des entités par valeur" pour choisir la métropole sur laquelle vous souhaitez travailler en vous basant sur les critères suivants : NOM_COMM, CODE_ARR ou INSEE_COMM. Vous pouvez saisir soit le nom correspondant à la métropole, soit un numéro.

3.Une fois les entités sélectionnées, enregistrez cette couche en cliquant sur "Exporter" puis "Sauvegarder les entités sélectionnées sous".

4.Après avoir enregistré la couche, vous pouvez procéder au calcul de la densité de population. Pour cela, accédez à la fonctionnalité "Calculatrice de champ" et saisissez "DENSITEPOP" dans le champ "Nom". Choisissez le type "Nombre décimal (réel)" et effectuez le calcul en divisant la population par la superficie dans le champ "Expression". Une fois terminé, cliquez sur "OK" pour afficher la densité de population dans la table d'attributs.

5.Ensuite, ajustez la symbologie de votre couche en accédant aux "Propriétés de la couche". Remplacez le style "Symbole unique" par défaut par un style "Gradué". Sélectionnez la colonne "DENSITEPOP" dans la liste déroulante correspondante. Choisissez ensuite le mode d'intervalle qui convient le mieux à vos besoins (intervalle fixe, intervalle égal, ruptures naturelles, etc.) et définissez le nombre de classes de préférence à 7. Une fois les paramètres choisis, appuyez sur "Classer" puis sur "OK".

6.Pour finir, créez une carte en cliquant sur "Nouvelle mise en page". Ajoutez un titre, une légende, une échelle, une source, un auteur, une flèche indiquant le nord et la date. Répétez ces étapes pour chaque année couverte par votre étude.
 

**__IV-Conclusion :__** 

En conclusion, l'étude de l'évolution de la population d'une métropole à travers une approche géomatique peut fournir des informations précieuses pour les professionnels de l’aménagement urbain, les élus politiques et les chercheurs. L’utilisation de logiciels SIG permet de visualiser les changements de la population et d’identifier les tendances démographiques. Grâce aux analyses des cartes et des graphiques les acteurs majeurs du territoire peuvent prendre des décisions et faire des choix plus précis sur les aménagements qui doivent être mis en place dans l’agglomération comme des services publics, des parcs, des lieux de loisirs, l’accès à l’éducation, les transports en commun ou encore les réseaux routiers et ferroviaires. Cela permet de dire que tous les outils de la géomatique sont d’une grande aide dans l’objectif de rendre une métropole ou ville plus durable et d’avoir une gestion plus efficace de celles-ci.

Il est important de réaliser des visualisations sous différents formats comme des cartes ou des graphiques car cela permet d’avoir une approche plus précise du sujet. Une seule visualisation ne permet pas de rendre compte de toutes les informations sur un territoire. Les cartes sont plus pertinentes pour visualiser rapidement les zones de faibles et fortes densités avec les infrastructures qui jouent un rôle et les graphiques permettent de mieux comprendre la répartition socio-économique dans une métropole et de voir l’évolution de la population sur plusieurs années. De plus nous avons vu qu’il faut aussi utiliser les statistiques avec la régression afin de voir s’il y a des liens entre la population et d’autres variables. 

Pour finir, ces études sur l’évolution des populations sont importantes car elles permettent de comprendre le dynamise de la population, comme le déclin ou la croissance de la population, la répartition géographique et les changements dans les structures d’âge et de sexe. Celle-ci vont permettre peut servir à prévoir les besoins et identifier les défis futurs.

Marceau L’Hospital, M1GéoNum 2022-2023


__**Bibliographie**__

Nicolas Cauchi-Duval, Vincent Béal et Max Rousseau, Rapport « La décroissance urbaine en France : des villes sans politique » 2016, https://journals.openedition.org/eps/6112

Henri Leridon, Rapport « World population outlook: Explosion or implosion?”,  https://www.cairn-int.info/article-E_POPSOC_573_0001--.htm

Serge Maury, Philippe Bertrand, Rapport « Saint-Étienne Métropole : de réelles évolutions, mais toujours des difficultés à retenir ses habitants » Insee Rhône-Alpes, 19/12/2014
https://www.insee.fr/fr/statistiques/1285636


__**Sources :**__

Insee : https://www.insee.fr/fr/accueil

Observatoires régionaux de la santé (ORS) : https://www.ors-idf.org/

Grand Lyon la métropole : https://data.grandlyon.com/

SIG Ville: https://sig.ville.gouv.fr/

IGN : https://www.ign.fr/


**__Figures :__**

Figure 1 : carte de l’évolution de la population au sien des aires urbaines en France
https://www.observatoire-des-territoires.gouv.fr/densite-de-population

Figure 2 : carte du nombre d’habitants par km² des communes françaises
https://www.observatoire-des-territoires.gouv.fr/densite-de-population