Modélisation de structures habitées à partir d'une approche de graphe

A graph-based model for the representation of land spaces

• Auteur / Autrice : Mathieu Domingo
• Direction : Christophe Claramunt, Rémy Thibaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géomatique
• Date : Soutenance le 14/12/2016
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche de l'Ecole navale (Brest)
• Jury : Président / Présidente : Françoise Gourmelon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Claramunt, Rémy Thibaud, Françoise Gourmelon, Jérôme Gensel, Marie Hélène de Sède-Marceau, Géraldine Del Mondo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Gensel, Marie Hélène de Sède-Marceau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système d'information géographique

Tissu urbain

Mots clés libres

Modèle de Graphe

Syntaxe Spatiale

SIG

Aménagement du territoire

Espace urbain

Espace rural

Graph model

Space Syntax

GIS

Spatial Planning

Résumé

Appréhender l’organisation spatiale d’un territoire urbain ou périurbain génère un vaste champ de questionnements concernant la distribution et les propriétés du bâti, du parcellaire et des voies de circulation, et les interrelations de cet ensemble d’objets géographiques avec les usages de la cité. Cette thèse a pour objectif de proposer un modèle de représentation et de quantifier la structuration d’un tel espace afin de mieux en appréhender les usages. Cette démarche de modélisation repose sur la caractérisation des relations spatiales existantes entre les éléments remarquables identifiés. Afin de prendre en compte les entités d’un tel territoire et les relations spatiales qui les caractérisent, nous caractérisons un modèle de graphe où les noeuds représentent respectivement les bâtiments, les parcelles, et les routes, et les arcs correspondent aux relations topologiques de connexion, adjacence ou intersection, de ces éléments. Afin de quantifier les propriétés d’un territoire, une mesure de centralité du bâti, une mesure de connectivité locale du bâti, une mesure de densité du bâti et une mesure de la compacité du réseau de circulation sont proposées et formalisées. Ces mesures sont adaptables aux contextes ruraux, périurbains et urbains grâce aux paramètres permettant d’ajuster l’échelle d’observation et d’analyse. Le modèle et les mesures proposés sont implémentés dans le Système de Gestion de Bases de Données relationnel PostgreSQL avec prise en compte de l’extension spatiale PostGIS pour des applications grand public. L’application sur un cas d’étude, la commune de Guissény, tend à rendre opérationnel le modèle de graphe proposé et permet d’examiner les capacités d’analyse de la structuration spatiale de chaque mesure identifiée.

Understanding the spatial organization of a given territory generates a wide range of urban planning and research issues such as the distribution and properties of buildings, parcels and roads, and the relevance of it in terms of uses. The research developed by this thesis model the structuring of space, this being one of the first steps towards a better characterization, study, interpretation and simulation of the evolution of such objects.The structuring of space relies on the characterization of the spatial relationships between remarkable elements: buildings, parcels and road networks. Since existing models do not combine these elements, this thesis proposes a graph model that integrates all of them. The nodes represent buildings, parcels, and roads respectively, and the arcs correspond to the topological connection relationships, adjacency or intersection, of these elements.In order to quantify the properties that emerges from a given territory, a building centrality measure, a building local connectivity measure, a building density measure and a road network compactness measure have been proposed and formalized. These measures adapt to the rural, peri-urban and urban contexts thanks to the parameters that allow to adjust, scale of observation, and analysis. The model and measures proposed are implemented in the relational database management system PostgreSQL with PostGIS extension. The application on a case study, the village of Guisseny, makes the proposed graph model operational and allows to examine the spatial structuring analytical capacities of each measure.