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  Accueil > Activités de recherche 2004-2007 > Diagnostic Territorial : Démarches et Représentations
 

GCART :
Groupe sur la Cartographie Animée
et la Représentation des Territoires

 

1/ Les objectifs

Fort d'une expérience accumulée depuis plusieurs années en cartographie, ce groupe de travail intersite a été mis en place dès 2003, pour répondre aux questions concernant l'apport de l'animation et des nouvelles technologies de l'information et des communications dans la cartographie.

Les exemples de sites WEB consacrés à la cartographie et autres atlas interactif ne manquent pas, mais répondent-ils à des critères vraiment précis, font-ils appel à des méthodes élaborées ?

Ceci pose plusieurs problèmes, les uns d'ordre techniques (avec quels outils ?), les autres d’ordre sémiologiques (comment trouver d'autres formes de représentations) et enfin, géographiques (comment faire apparaître des discontinuités dans une animation chronologique, comment faire apparaître des structures géographiques tout en évitant les artefacts).

 

2/ Le groupe

Ce groupe est constitué de personnes ayant des compétences et des approches différentes dans les domaines et les métiers de la géographie : approche par les acteurs, ou par le biais de l’analyse spatiale ; des compétences dans les domaines du paysage, de l’urbain, du périurbain, des transports, de la modélisation… ; des cartographes, des spécialistes de l’analyse exploratoire ; d'autres enfin, ont une bonne expérience du multimédia, de l’internet ou simplement de l’édition.

Ce groupe est animé par Guérino Sillère (CNRS, Montpellier) et compte parmi ses membres :

  • Sandrine Alinat (Cira, Montpellier)
  • Patrick Brossier (Université, Montpellier III)
  • Christian Carrié (Université Montpellier III)
  • Joël Charre (Université, Avignon)
  • Jean-Paul Cheylan (CNRS, Montpellier)
  • Loic Grasland (Université, Avignon)
  • Didier Josselin (CNRS, Avignon)
  • Lahouari Kaddouri (Université, Avignon)
  • Mounir Redjimi (Université, Avignon)
  • Samuel Robert (CNRS, Nice)
  • Laurent Ségura (ATER, Avignon)
  • Madeleine Sintès (CNRS, Nice)

 

3/ Méthodes

La réflexion sur la cartographie animée a rapidement amené à la nécessité de clarifier la terminologie employée et à identifier des principes de construction des animations. L'option a-t-elle été prise de travailler à partir d'objets, appelés objets spatio-dynamiques, et de délimiter par la meme occasion notre champ d'étude ; qu'est-ce que la cartographie animée et surtout, peut-elle s'appliquer à tous les domaines  ?
Mais la première question est la suivante : à quoi peut servir l'animation ?

a/ les variables définissant un objet spatio-dynamique

L’approche par les « objets » a permis dans un premier temps de dépasser les limites que l’on peut rencontrer avec des cas concrets.

L’objet spatio-dynamique est un « objet » décrit par deux variables, la première étant la « géométrie » et la seconde « l’état ».

La géométrie peut-être fixe ou variable : il s’agit ici d’une approche purement morphologique, l’objet pouvant changer de forme ou non.

L’état, est une notion qui s’appuie sur une approche binaire : l’objet est présent ou absent ; il est « utilisé » ou non.
L’intérêt de raisonner sur des objets a permis de prendre en considération n’importe quel phénomène ou structure spatiale : la rivière en crue ou non, mais aussi des objets plus complexes tels que la diffusion urbaine, la migration, le front pionnier, le réseau urbain….

Le champ de la cartographie animée s’applique lorsqu’on a un objet pouvant être décrit par une « géométrie », un « état », et par une localisation (ou spatialisation). L’objet en question est alors objet spatio-dynamique.

Description d'un objet
spatio-dynamique

Les objets spatio-dynamiques sont par ailleurs dépendants de trois variables ; celle du temps, de l’échelle, et de la vitesse. Ces dernières sont considérées comme des curseurs sur lesquels on intervient, pour ralentir l’animation, pour prendre en compte ou non les ruptures du temps, pour zoomer (nous employons plutôt le terme de changement de niveau d’observation).

L’échelle : dans le cas d’un réseau ferroviaire, on peut considérer à grande échelle que l’on a un objet à géométrie fixe, avec un état qui varie. Il suffit ensuite de prendre une échelle plus petite, en prenant en considération des portions plus grandes du réseau, pour que celui-ci ait une géométrie variable (nouvelle ligne ou suppression). et un état qui varie plus rapidement (l’objet est utilisé ou pas, mais avec un pas de temps beaucoup plus rapide).

Le temps : c’est la variable qui sans doute détermine le plus fortement les animations. Il s’agit ici du temps utilisé  dans les animations. Celui-ci revêt plusieurs formes :

  • continu : c’est le temps des phénomènes permanents et évolutifs, comme par exemple la dynamique de la population. Dans le cas de la représentation de série chronologique, on dispose le plus souvent d’une série de séquences (c’est l’état aux moments t0 et t1), mais entre les deux, il manque la dynamique ; l’animation par le biais de l’interpolation va s’attacher à retranscrire cette dynamique. La vitesse est identique entre t0, t1 jusqu’à tn ; mais elle peut varier en fonction des périodes entre deux recensements.
  • discontinu : ce temps est utilisé pour représenter les phénomènes momentanés comme la diffusion urbaine, ou le front pionnier. Le but est de représenter ces périodes d’accélération, puis de ralentissement, voire d’arrêt ou de disparition, en utilisant les interpolations, mais aussi un système de séquençage (reprendre par exemple une même image plusieurs fois pour simuler une stagnation). On introduit enfin dans les interpolations des phases d’accélération, ou de ralentissement en faisant varier la vitesse.
  • Cyclique : dans ce cas, les phénomènes sont suivis d’un retour à l’état initial. Les migrations touristiques, ou pendulaires peuvent être représentées par cette forme du temps. On s’attache à retranscrire ceci, par l’utilisation d’interpolations qui traduisent la dynamique du phénomène dans sa phase « croissante », puis à faire de même pour la phase « décroissante », et revenir à l’état initial.

Ces choix ont été retenus en fonction des travaux de J-F Allen sur les représentations du temps.

Les représentations du temps

La vitesse est dépendante de la variable temps : la vitesse est aussi synonyme de mouvement, dans le temps, dans l’espace, et le plus souvent, les deux à la fois. Lorsque la vitesse est combinée au temps, on affiche la dynamique des processus spatio-temporel.

L’animation a pour but, de mettre en évidence des dynamiques spatiales, en représentant ces dynamiques entre un temps t0 et un temps tx.

La seconde partie du schéma ci-contre nous a permis d'élargir le concept des objets spatio-dynamique. Ainsi ces derniers sont plus largement décrit non plus par deux variables, soit la géométrie et l'état, mais aussi par un attribut. Ceci implique une notion d'héritage.

b/ Interactivité

L’interactivité a pour principe de donner à l’utilisateur la possibilité d’intervenir sur l’animation ; elle a aussi pour objectif d’apporter un supplément d’information (affichage d’une nomenclature jusqu’alors masquée, zoom sur une partie de la carte avec changement du niveau d’observation, affichage de « couches » comme le réseau routier, etc…).

Tout ce qui relève du changement de niveaux d’observation, de déplacement, de l’affichage ou pas de nomenclatures, d’élaboration de scénarii, de changement dans la discrétisation, font partie du domaine de l’interactivité.

L'interactivité est un outil pédagogique dans le sens où elle permet à l'utilisateur de construire sa carte, ou de voir apparaître au fur et à mesure des formes, des objets géographiques, des structures, en permettant à l’utilisateur un cheminement didactique.La méthode consistant à mettre au point une animation, reprend l’ensemble de ces critères. C’est la scénarisation.

 

4/ Vers une nouvelle sémiologie

La plupart des expériences réalisées ont montré que les variables dites «bertiniennes» ne peuvent plus convenir lorsqu’on aborde le domaine de l’animation. Pour répondre aux exigences de l’animation, l’option a été prise de s’orienter vers les domaines de la scénarisation et des « impacts visuels». Le scénario est là pour bâtir l’animation : comment va-t-on procéder, quels outils va-t-on donner à l’utilisateur. Les effets visuels sont utilisés quant à eux, pour s’assurer que le message de l’animation passe bien, ou mieux, pour empêcher d’introduire des artefacts qui conduiraient à des erreurs d’interprétation.

a/ Quelques règles de base

La plupart des essais ont démontré qu’un grand nombre d’objets affichés et en mouvement, introduisait automatiquement une difficulté de lecture. L’exemple de la variation de la population au niveau communal, selon différents recensements, est typique de ce qu’il faut éviter.

La couleur : si sur le papier il est possible d’afficher jusqu’à 9 teintes de couleurs, pour une animation il faut se contenter d’un dégradé en 5 teintes, surtout lorsqu’on utilise la technique du fondu-enchaîné ou l’interpolation, où les couleurs se mélangent durant le processus.

Les types de représentation : les objets surfaciques sont mieux perçus que les objets ponctuels. En effet pour des cartes choroplèthes, le fait d’avoir des surfaces qui ne varient pas ou moins en ce qui concerne les limites, améliore la lisibilité ; le lecteur se concentre sur le changement de couleur uniquement. La géométrie est fixe, l’état est changeant.

Un autre objet surfacique mais un peu particulier est le cercle. L’emploi de plusieurs teintes de couleur avec les cercles, est aussi à déconseiller ; le lecteur doit suivre et interpréter un changement de taille, donc maîtriser visuellement une géométrie variable, et un état (changement de couleur). La variation simultanée est particulièrement difficile à interpréter.

Les objets ponctuels se rattachent à l’inverse du cercle, à la variable « état ». On peut utiliser la couleur, en combinant les effets d’apparition ou de disparition. La lecture se fait selon une seule variable, mais il faut que les figurés soient suffisamment gros pour que la couleur soit perçue.

b/ L’animation pour qui ?

S’il existe dans le champ de la cartographie « conventionnelle » des niveaux de réalisation selon différents publics (grand public, décideurs, experts), de même on retrouve ces niveaux lorsqu’il s’agit d’animation cartographique. Une typologie des animations a permis de distinguer les animations dites « brutes », de celles ayant recours à des outils plus sophistiqués. Dans le même ordre d’idée, on distingue les animations temporelles, des animations atemporelles.

L’animation de niveau 1 consiste par exemple à afficher une série chronologique avec un temps continu. On raisonne ici en « séquences », en collant aux données.

Le niveau 2, consiste à s’affranchir des données ; on représente les dynamiques et les structures d’objets géographiques complexes en utilisant des seuils. Par exemple en travaillant sur la dynamique urbaine, plutôt que d’essayer de tout représenter, il est apparu plus judicieux de mettre en place des seuils, pour ne retenir que les éléments déterminants.

Enfin un troisième niveau est apparu : après cette première « épure » (niveau 2) il est possible de s’orienter vers une modélisation graphique ; dans ce cas, on représente le phénomène par le biais d’un modèle, comme celui du « centre-périphérie » par exemple.

c/ Le temps dans l’animation

Dans les animations, il faut distinguer deux temps : celui du phénomène, et celui de l’animation. On représente le temps par le temps de l’animation, en prenant en compte les ruptures, les cycles… Le scénario doit reprendre ces éléments avec par exemple des phases d’accélération et de ralentissement. 

Il arrive parfois que le temps ne joue pas de rôle ; par contre celui de l’animation reste toujours présent. C’est le cas lors d’un survol dans un bloc diagramme par exemple. Le temps de l’animation a un début (la première image), mais pas de fin.

d/ Nouvelle présentation, nouveaux outils

Empruntés aux techniques du dessin animé plus que du film proprement dit, ils sont un moyen d’aide à la lecture et à l’interprétation. Il s’agit dans le cadre de l’animation, de renforcer le « trait » plutôt que de coller à une réalité toute relative. Le but est de transmettre par l’animation cartographique le bon message, donc sans ambiguïté

La transparence : il s’agit d’appliquer à un objet sur la carte, une transparence pour simuler l’apparition ou au contraire la disparition. Les valeurs sont comprises entre 0% (objet invisible à l’instant t0) et 100% (objet totalement visible à t+n). Entre le temps t0 et tn, l’objet apparaît progressivement, ce qui laisse le temps au lecteur de percevoir le phénomène. Dans le cas contraire, rendre visible ou pas sans l’effet de transparence, dans un laps de temps donné, revient à rendre l’information quasi inexistante : le lecteur ne peut percevoir des éléments qui apparaissent à un endroit de la carte, pendant que d’autres disparaissent, et ce de façon quasi instantanée.

Exemple 1 : l'utilisation des effets de transparence
Certaines limites dans l'utilisation des transparences apparaissent ici.
Certes le nombre de couleur est restreint, et l'essentiel du message délivré est préservé, à savoir: un déclin des zones rurales, au profit d'un renforcement de l'axe rhodanien qui tend sur la dernière période à s'estomper.
Toutefois le passage d'une période à l'autre induit forcément un mélange des couleurs qui vient perturber la lecture.

L’effet de trace : cet outil est utilisé pour « préparer » la lecture. Plus précisément, on affiche au temps t0 une première image (c’est l’état), puis celle du temps t2 (ce que ça va devenir), pour revenir à t1 (le changement). Au temps t2, on utilise un effet de transparence (apparition, puis disparition) ; il s’agit avant tout d’alerter le lecteur.

Le zoom : on distingue deux sortes de zooms ; le premier consiste à agrandir toute l’image. Le second permet d’agrandir une partie seulement ; on parle dans ce cas de changement de niveau d’observation, en affichant de nouveaux éléments. Par exemple on peut afficher la carte des densités de population par canton, puis agrandir une région où le niveau d’observation sera cette fois la commune, auquel on rajoute par exemple le réseau routier, ou tout simplement celui des cours d’eau. Cet apport d’information permet de mieux interpréter les densités.

 

5/ Premiers résultats et publications

À partir des prototypes mis en place, un protocole de test a été élaboré, d’abord au sein de l’équipe, puis élargi aux étudiants en master, sur le site d’Avignon. Ces protocoles sont liés aux présentations faites lors des réunions.

Ces premiers résultats, montrent que la méthodologie avec le concept d’objets spatio-dynamiques est bonne, (même si elle doit être affinée).

En 2005, quelques résultats ont été présentés lors du séminaire SAGEO, par plusieurs membres du groupe Gcart.
Au début de l’année 2007, d'autres travaux seront diffusés sur ce site, et sur celui de la revue M@ppemonde ; un projet éditorial sur ce sujet fera l’objet d’un dossier spécial dans la revue.

Exemple 2 : lorsque trop d'information nuit à l'information.
Le nombre de classes à été fixé à 7, mais dans les tons bleus il est difficile de distinguer quoique ce soit, en particulier parce-que les cercles sont petits.
En ajoutant les variations par département on brouille l'ensemble de l'animation; c'est l'effet de « tâche ».
Autre « effet » utilisé: le signal ; les noms apparaissent pour les villes de 100 000 hab. et plus.

Le manque d'interactivité est mal perçu. L'animation démarre automatiquement, et l'utilisateur n'a aucun moyen de l'arrêter.

 

Exemple 3 : vers une simplification avec des éléments d'interactivité.
La même animation mais cette fois avec 5 classes de couleurs: en comparant avec l'exemple 2, on ne peut pas parler d'une perte d'information et le gain en lisibilité est évident.
On a rajouté des éléments d'informations: ici le tracé des autoroutes, qui ne passe pas n'importe où, et au regard des villes qui changent de classe c'est un apport d'information supplémentaire.
Enfin l'utilisateur maîtrise le cours de l'animation en pouvant stopper celle-ci, et en reprendre le cours ensuite.

 

Exemple 4 : élimination des redondances
L'emploi de la couleur ne se justifie pas. Si celà apporte un plus sur le papier, lorsqu'il s'agit d'animation, cette redondance d'information est multipliée et brouille considérablement le message à faire passer au lecteur.
Tous les cercles sont donc de la même couleur; ce qui importe c'est le changement de taille et non pas une classification selon le nombre d'habitant.
Dans cet exemple le renforcement de l'axe rhodanien est flagrant. Le phénomène de périurbanisation est beaucoup mieux montré; même Valence apparaît avec son réseau urbain.
Enfin élément à ne pas négliger; cet exemple « tourne » plus vite (à raison d'un doublement d'images par seconde). Comme quoi la vitesse est une variable déterminante, au même titre que le temps.

 

Les exemples réalisés par la suite ne manquent pas; la revue M@ppemonde contient des illustrations animées, résultant du groupe de travail Gcart. Un CD-ROM « Atlas de France » illustre aussi les différents moyens de mettre à profit l'animation cartographique. (à paraître, à la Documentation française).

La derrnière étape consistera à modéliser, ou à prendre en compte des éléments de modélisation. Un groupe de travail pour le prochain quadrienal de l'UMR ESPACE, s'est mis en place pour répondre à cet objectif.

 

6/ Bibliographie

Ouvrages et documents sur la cartographie

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Brunet R., 1987, La carte, mode d'emploi, Fayard/reclus, Paris

Comité Français de Cartographie, 1988, Théorie de l'expression et de la représentation cartographiques et exercices pratiques, fascicule n° 117-118, bulletin n° 3-4, septembre/décembre  1988, CFC, Paris

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Sémiologie et représentations

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Géovisualisation, cartographie animée, interactive ou multimédia

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Autres ouvrages abordant la cartographie

Brunet R., 1997, Champs et contrechamps, raisons de géographe, Mappemonde, Belin

Cambrézy L., de Maximy R. (Ed.), 1995, La cartographie en débat, représenter ou convaincre, Editions Kathala et Orstom, Paris

Cauvin C., Reymond H., Serradj A., 1987, Discrétisation et représentation cartographique, Reclus Mode d'emploi, Maison de la Géographie, Montpellier

Cromley R. G., 1992, Digital cartography, Prentice Hall, London

Gould P., Bailly A., 1995, Le pouvoir des cartes, Brian Harley et la cartographie, Anthropos, Economica

MacEachren A. M., 1995, How map works, representation, visualization, design, Guilford Press

MacEachren, A. M., Kraak M.-J., (Ed), Cartography and Geographic Information Science, vol. 8, n° 1, janvier 2001, Special issue on geovisualization, Journal of the American congress of on surveying and mapping

Monmonier M. S., 1985, Technological transition in cartography, University of Wisconsin Press

Monmonier M. S., 1993, Comment faire mentir les cartes ou du mauvais usage de la géographie, Flammarion, Paris

Rhind D. W., Taylor D.R.F., 1989, Cartography, past, present and future, International Cartographic Association, Elsevier, London and New York

Service Technique de l'Urbanisme, 1982?, Chiffres et cartes : une union réfléchie, GIP reclus, Montpellier

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Wood C. H., Keller C. P., 1996, Cartographic design : theoretical and practical perspectives, Wiley, USA

 

Analyse (spatiale) graphique et exploratoire

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Zeitouni K. (Ed.), N° spécial « Data mining spatial » Revue internationale de Géomatique, vol. 9, n°4, 1999.

 

Revues

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Josselin D., Fabrikant S., (Ed.), Cartographie animée et interactive, Revue Internationale de Géomatique, Hermès Lavoisier, 13(1), 2003.

Assalin S., Ségura L., « Cartographie animée de la diffusion spatiale : Application à la migration des patronymes », Cybergéo n°284, 2004.

Monmonier M., « Strategies for the visualization of geographic time-series data », Cartographica, 27(1), 1990, p. 30-45.

Ségura L., « Analyse spatiale  et cartes animées : construction d’un prototype d’animation des dynamiques démographiques », N° spécial « cartographie animée et interactive », vol. 13, n°1/2003, Revue Internationale de Géomatique, Hermès, Lavoisier, Paris, 2003.

Theriault M. et Claramunt C., « La représentation du temps et des processus dans les SIG : une nécessité pour la recherche interdisciplinaire », Revue Internationale de Géomatique , 1999, 9 (1 ), pp. 67-99.

 

 

 

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