Smartpop

Smartpop (Planifier spatialement la croissance de la population en Wallonie et, en particulier, à Liège pour façonner les Smart Cities)


A propos du projet

L’espace urbain concentre la population mais également des risques liés à la densification et imperméabilisation des sols (pollutions, chaleurs, inondations, …). SmartPop a pour but de développer des outils prédictifs opérationnels pour que l’ISSeP améliore son analyse des risques sanitaires et environnementaux liés à l’urbanisation. En développant la collaboration avec le centre de recherche du Vito et l’Université Libre de Bruxelles (promoteur du doctorat), les méthodes de cartographie de l’occupation du sol, de désagrégation de la population, et de modélisation des deux seront adaptées aux circonstances et données wallonnes. Ce projet exploite les nouvelles acquisitions et données existantes en Région Wallonne (données satellitaires, LIDAR en association avec des données Système d’Information Géographique – SIG). SmartPop propose deux échelles intégrées : 1ha pour la Wallonie et une approche plus fine pour l’échelle locale (Liège). Pour la ville de Liège, ces outils permettront de répondre aux objectifs stratégiques de ville intelligente ou « smart cities ». Le développement territorial régional doit intégrer ces concepts de prospectives spatiales et démographiques sur toute la Wallonie. Le doctorat permettra la valorisation scientifique des résultats. Les produits seront mis à disposition et présentés sur le géoportail wallon et dans l’Etat de l’Environnement. Les résultats de ces analyses seront utilisés dans les missions d’analyse de risque sanitaire (SIGENSA) et pollution de l’air (PMLab) de deux directions et amélioreront les outils et la visibilité de l’ISSeP et de la Wallonie.


Objectifs

Construire les « Smart Cities » (villes intelligentes) de demain est un enjeu aussi bien pour les pouvoirs publics régionaux que locaux. Quand la population se concentre dans l’espace restreint urbain, l’extension des surfaces imperméables (routes, bâtiments, parking,…) augmente les risques de chaleur (« urban heat island »), d’inondation, d’encombrement des déchets, de mobilité, et de pollutions pour la population qui y réside et l’ensemble du territoire. La concentration de la population représentant une cible mais également une source de risque (modèle source-transfert-cible). L’étude de ces risques nécessite des données géolocalisées de densité de population potentiellement touchée. Comprendre l’évolution temporelle de ces risques sanitaires nécessite des modèles prédictifs de l’évolution des surfaces urbanisées et de la population dans ces zones.

SmartPOP propose d’une part, de désagréger et, d’autre part, de prédire la population sur base de l’occupation du sol. Les statistiques démographiques en secteurs statistiques seront, d’abord, désagrégées ou redistribuées spatialement sur base de la carte d’occupation du sol wallonne (COSW). Ensuite et à l’échelle de la ville de Liège, d’autres données géographiques comme le LIDAR, les photographies aériennes, les données cadastrales, et les données GSM permettront d’augmenter la précision spatiale de la COSW. Enfin, l’utilisation du sol et la population seront modélisées dans le temps pour réfléchir sur la stratégie spatiale d’une « smart city».

Les cartes d’évolution temporelle de densité de la population et d’occupation du sol sont des outils de décision pour les décideurs (administration wallonne –SPW- et ville de Liège). Développer des modèles de prédiction de l’évolution de l’occupation du sol et de la densité de population répond aux objectifs d’optimisation des ressources naturelles, de stratégie d’utilisation des sols et des territoires. A l’échelle régionale, Smartpop propose une approche spatiale intégrée entre la Wallonie, Bruxelles et la Flandre afin d’éviter les effets frontières qui n’existent pas dans la propagation des risques. A l’échelle de la zone test de Liège, l’approche sera réalisée à une échelle plus fine pour répondre aux besoins stratégiques de la ville. Pour l’ISSeP, ces produits seront intégrés dans nos modèles de risques liés aux installations de gestion des déchets miniers (IGDRisk), à la qualité de l’air (PMLab) et à la pollution diffuse (SIGENSA).


Approche scientifique

Pour une gestion durable de l’environnement, des ressources et du territoire, nous devons savoir précisément où et quand la population change. L’analyse des risques que courent la population ne peut se faire sans ces deux paramètres. Deux échelles et deux études de cas sont envisagées : la Wallonie dans son ensemble (Area Of Interest Wallonia – AOIW) et la ville de Liège comme cas particulier (AOIL). SmartPop propose une méthodologie en trois étapes afin d’améliorer les modèles de risques développés par l’ISSeP pour l’administration.

  1. La première étape consiste à développer un algorithme de désagrégation des statistiques démographiques sur la COSW. (AOIW)
  2. Dans la seconde étape, les données aériennes, satellitaires et annexes seront intégrées afin d’améliorer la COSW sur la zone urbaine test pour développer une méthodologie opérationnelle. L’algorithme de désagrégation sera adapté à cette COSW améliorée. (AOIL)
  3. Dans un troisième temps, un modèle de simulation de l’occupation du sol dans le temps sera développé pour la Wallonie. L’algorithme de désagrégation sera également adapté pour simuler la densité de population. (AOIW)

 

Les rapports suivants seront fournis aux utilisateurs impliqués et les cartes seront disponibles en geoservices ou plateformes web:

  • Algorithme de désagrégation de la population et cartes de densité de la population (AOIW)
  • Méthode d’amélioration de l’occupation et de l’utilisation du sol (AOIL)
  • Validation des processus sur base des données du registre de la population (AOIL) (données précises de la ville de Liège)
  • Modèle d’évolution de l’occupation du sol avec des scénarios pour 2010-2050 (AOIW)

Les modèles de risques développés à l’ISSeP intègreront les cartes de population pour améliorer leurs résultats.

Les différents workpackages sont intégrés comme suit (voir diagramme de Gantt) :

  • WP1 : gestion de projet et coordination (ISSeP) : Les taches de planification, de coordination, d’organisation de réunions et de rapportage seront effectuées par l’ISSeP. En particulier, l’ISSeP développera son réseau d’interlocuteurs au niveau du SPW en environnement (DEMNA, DRCE, Cellule SIG) et en aménagement du territoire (DGO4) et les liens avec les services de la ville de Liège.
  • WP2 : amélioration de l’occupation et utilisation du sol (ISSeP/ULB) : Développement d’une approche précise et reproductible de mise à jour de la carte d’occupation du sol en optimisant l’utilisation les données aéroportées (orthosphotos, LIDAR), satellitaires (Pleiades) et ancillaires (GSM, PICC, IGN, Pds…) dans une classification orientée-objet en utilisation du sol. L’analyse de la qualité de la classification orientée-objet et de la méthode seront analysées à l’aide des données précises disponibles à la ville de Liège.
  • WP3 : Carte de densité de population (ISSeP/Vito) : En adoptant les algorithmes dasymétriques développés par le Vito, une procédure de désagrégation des statistiques démographiques (fournies par secteurs statistiques) sur une grille régulière en fonction des classes d’occupation du sol sera développée et appliquée à la région wallonne sur base du COSW2007 et des données plus précises sur les zones résidentielles lorsqu’elles existent (PICC).
  • WP4 : Modélisation de l’utilisation du sol (Vito/ISSeP) : Le modèle multi-agent par automates cellulaires contraint sera adapté et nourrit par les données existantes pour la Wallonie afin de simuler l’évolution de l’utilisation du sol et de la population. Ce modèle intègre trois sous modèles représentant les dynamiques régionales (population, emploi, activités économiques), les contraintes spatiales (plan de secteur, zones naturelles, topographie, sols, routes) et les interactions au niveau des cellules de 100x100m. Les règles de compétition entre les utilisations sont établies au niveau de la cellule.
  • WP5 : Un plan d’interaction avec les utilisateurs afin de développer à la demande les produits dérivés des modèles (statistiques de répartition des ressources, cartes de peri-urbanisation, fragmentation du paysage,…). La valorisation en interfaces web, geoservices diffusés par le géoportail, présentations et publications fait partie des objectifs de SmartPop. Une enveloppe budgétaire y est dédicacée.