Ces dernières années, les sources d’information de type « images » (photographies aériennes ou images satellites), pour les applications du milieu urbain, se sont multipliées. Elles constituent un secteur économique à part entière, en pleine expansion. Tout utilisateur potentiel est amené à rechercher l’information géographique (IG) la plus adaptée à ses objectifs, en fonction des tâches à réaliser. Dans ce contexte, l’objectif de cet article est de comprendre et de vérifier s’il existe un lien entre la « qualité » potentielle de l’information géographique de type image (caractéristiques des images disponibles : échelle, résolution spatiale, spectrale, temporelle) et son utilisation dans les pratiques d’aménagement. Une comparaison est menée avec un état des lieux sur la place de l’information géographique (IG) de type image en France et aux États-Unis. Le manque d’études dans ce domaine nous a conduit à effectuer une enquête en France et dans quelques pays d’Europe (entre 1999 et 2000), et à la confronter à une enquête réalisée aux États-Unis (entre 1997 et 1998). Ceci doit nous permettre d’évaluer le rôle et la place de l’image dans les pratiques des utilisateurs, en tant que données faisant partie d’une infrastructure commune de données dite de « référence », Référentiel à grande échelle en France et National Spatial Data Infrastructure aux États-Unis ; d’identifier les besoins des utilisateurs en termes de caractéristiques des données images (échelle, résolution spatiale, précision géométrique, répétitivité) ; de vérifier l’utilité et d’identifier des niches potentielles d’applications des futures images satellites dites à très haute résolution (résolution spatiale inférieure à 5 m).

Après un tour d’horizon des évolutions récentes dans ce domaine, la méthodologie des enquêtes réalisées en France et en Europe et aux États-Unis, et la comparaison des résultats relatifs aux organismes interrogés, à leur équipement en SIG, à leurs besoins en IG et à l’utilisation des données images sont présentées. Enfin, les similitudes et les différences observées entre les deux continents seront expliquées et les perspectives d’avenir dans ce domaine seront énoncées.

Toutes ces évolutions modifient radicalement les méthodes de travail des producteurs et des utilisateurs de l’IG. Il apparaît donc essentiel de se questionner sur les changements induits par l’utilisation des données « images » (photographies aériennes ou images satellites) dont l’utilisation repose sur leur intégration dans un SIG (Cuq et Gourmelon, 1996). De plus, dans le cadre des réflexions nationales sur la définition d’un Référentiel à grande échelle (RGE) sur le territoire français (depuis 1999), constitué d’une composante image (BD ortho), topographique (BD topo), parcellaire (BD parcellaire) et adresse (BD adresse) (IGN, 2001), connaître les besoins des utilisateurs apparaît indispensable.

Le questionnaire est articulé en cinq parties avec les objectifs suivants : connaître la structure de l’organisme interrogé ; connaître les activités de l’organisme en matière de données localisées (SIG) : ancienneté de l’activité, logiciels utilisés ; obtenir des informations sur les applications, les tâches des utilisateurs, les objets urbains utiles et leurs caractéristiques (échelle, précision, répétitivité) ; recenser les données utilisées en entrée et les documents produits en sortie avec leurs caractéristiques ; identifier les applications où les images satellites actuelles sont utilisées et préciser les raisons de la non-utilisation de ce type de source de données.

Ce questionnaire a été complété par l’organisation d’un atelier de réflexion intitulé « Quelles échelles pour quels besoins : l’utilité de l’IG à grande échelle pour l’étude du milieu urbain », rassemblant des professionnels de l’IG. Celui-ci a été organisé à la suite du rapport Lengagne (1999), dans le contexte plus général du développement de l’utilisation de l’IG numérique et les différentes réflexions européennes en cours (Wolfkamp, 2001 ; Van Der Haegen, 2001). L’objectif était de confronter les démarches individuelles des utilisateurs (données utilisées, problèmes rencontrés) afin de faire émerger des besoins précis (en complément du questionnaire) et de vérifier la pertinence des données disponibles sur le marché.

Enfin, 25 entretiens ont été menés auprès de collectivités locales françaises dont le rôle en tant que producteurs de données et utilisateurs d’IG à grande échelle est particulièrement important.

En combinant les modes de collecte, un taux de réponse de 15 % a été atteint ; ce faible taux apparaît toutefois suffisant pour des traitements statistiques (une enquête similaire réalisée en 1997 par la société SCOT [Galaup et De Boizesson, 1997] a obtenu 9 % de réponses). Les personnes interrogées sont des chargés d’étude (30 %) et des personnes identifiées comme responsable de la gestion des données (70 %).

Cibler correctement les services des différents organismes et la personne à même de répondre de façon pertinente a été la plus grande difficulté rencontrée. Une transmission directe du questionnaire des chargés d’étude au service chargé de la gestion des données a souvent été constatée. Il explique en partie la répartition des personnes interrogées.

Les résultats de cette enquête « globale » ont été complétés par deux enquêtes « locales » réalisées dans les États de New York (1998) et de l’Ohio (1997), dans le cadre d’un projet de couverture orthophotographique du territoire : Ohio Digital Othophotography Project et New York State Geographic Information Systems Coordination Program. Ces enquêtes ont pour objectif de définir les utilisations actuelles et potentielles des orthophotos et les besoins des utilisateurs dans le domaine des objets urbains et des caractéristiques des orthophotos.

Les organismes ayant répondu sont répartis en quatre groupes afin de comparer les résultats des enquêtes française et états-unienne. Le tableau 1 détaille la correspondance entre les organismes français et américains.

Tabl. 1
Catégories d’organismes ayant répondu en France et aux États-Unis

Catégories	Organismes : France	% réponses	Organismes : États-Unis	% réponses
collectivités locales (CL)	communautés urbaines, villes de plus de 50 000 hab., agences d’urbanisme	60	communes (non classées par taille)	25
collectivités territoriales (CT)	conseils généraux, conseils régionaux	19	county, district, conseils régionaux	50
services de l’État (SE)	administration publique (DDE, DIREN, CERTU, etc.)	16	organismes publics, administrations, ministères	15
sociétés privées (SP)	sociétés privées (gestionnaire de réseaux, bureaux d’études, etc.)	5	sociétés privées (gestionnaire de réseaux, bureaux d’études, etc.)	10

Les collectivités locales regroupent des organismes intervenant sur le territoire d’une commune, d’une agglomération ou d’une intercommunalité ; par contre les collectivités territoriales interviennent sur un territoire plus vaste (région, département).

Ancienneté de l’activité SIG.— À la fin 2000, parmi les organismes interrogés dans notre enquête 48 % ont acquis un SIG depuis plus de 5 ans, 43 % l’ont acquis dans les 5 dernières années, et 9 % possèdent un SIG depuis moins d’un an. Les organismes équipés d’un SIG depuis plus de 5 ans sont en majorité des CL et ceux équipés depuis moins de 5 ans sont des CT ou des SE (fig. 1).

Les logiciels SIG utilisés.— En France, les logiciels SIG utilisés (un organisme pouvant posséder plus d’un logiciel) sont par ordre décroissant MapInfo (40 %), ArcView (30 %), Géocity (10 %), Géoconcept, STAR et APIC (moins de 10 %). L’utilisation de MapInfo par les Services de l’État est liée à la politique de diffusion du ministère de l’Équipement en France ; néanmoins, les tâches des organismes nécessitent des outils complémentaires de dessin (Autocad) ou de gestion de données (SGBD). Cette tendance rejoint les conclusions du ministère de l’Équipement, des Transports et du Logement (METL) sur la diffusion des SIG en France dans les services de l’État (Georget, 2000). Les logiciels fonctionnant sous stations de travail (Géocity, APIC et STAR, logiciels précurseurs dans ce domaine) sont révélateurs de l’utilisation « pionnière » des SIG dans les années 1980 par les collectivités locales de grande taille comme les communautés urbaines de Lyon et de Strasbourg.

Aux États-Unis, les produits ESRI (ArcView et ArcInfo) sont deux fois plus utilisés, en particulier par les services de l’État (fig. 2). Comme en France, d’autres logiciels complémentaires de dessin sont utilisés, Autocad étant le plus répandu.

Tabl. 2
Les catégories d’utilisateurs et leurs besoins

Catégories d’utilisateurs	Applications types	Échelles utiles en France	Échelles utiles aux États-Unis
Gestionnaires du territoire (G1)Niveau opérationnel	Aménagement technique, cartographie de base (gestion de réseaux, du mobilier urbain, etc.)	1/200 au 1/500 ; 1/1000 au 1/2 000 (maximum 1/10 000)	1/600 au 1/1 200 ; 1/2 400 à 1/4 800
Analystes du territoire (G2)Niveau tactique	Planification urbaine, urbanisme pré-opérationnel, étude d’impact, observatoire	1/5 000 au 1/10 000	1/4 800 à 1/12 000
Demandeurs de synthèse (G3)Niveau stratégique	Décisions, stratégie de développement, prospective, etc.	1/10 000 au 1/1000 000	≥ 1/12 000
Administrateur de données (G4)Niveau transversal	Archivage, stockage, mise en forme, mise à jour, numérisation de données	du 1/200 au 1/1 000 000	1/600 au 1/1 000 000

Les orthophotos : caractéristiques et utilisations.— Seule la moitié des organismes français dispose d’une couverture orthophotographique, alors qu’aux États-Unis les trois-quarts des organismes en possèdent une. En France, les utilisateurs sont essentiellement des CL, tandis qu’aux États-Unis, ce sont des CT (tabl. 3). Aucune SP ne dispose de ce type de couverture, alors que 10 % des organismes américains en disposent.

Tabl. 3
Les utilisateurs des orthophotos

	Collectivités locales (CL)	Collectivités territoriales (CT)	Services de l’État (SE)	Sociétés privées (SP)
États-Unis	23 %	51 %	16 %	10 %
France	66 %	20 %	14 %	0 %

La majorité des organismes français disposent d’une couverture orthophotographique de résolution submétrique. Deux tendances ont été observées : environ 2/3 des CL et tous les SE ont une couverture de résolution de 20 à 50 cm alors que les CT possèdent une couverture de résolution de plus de 50 cm. Cette différence s’explique essentiellement par l’étendue du territoire d’étude, plus vaste pour les CT. Plus de 70 % des organismes estiment qu’une actualisation du territoire tous les 3 ans suffit. Aux États-Unis, une plus grande diversité de résolution spatiale est observée selon les types d’organismes. Toutefois, les CL et les CT disposent en majorité de résolution submétrique. Les SE et les CL disposent dans des proportions identiques d’orthophotos de résolution métrique.

Les résultats de l’enquête française et américaine mettent en évidence une utilisation croissante de ce type de données dans les SIG.

En France, l’orthophoto est utilisée, premièrement, comme support de communication permettant de présenter au public une vision objective et réaliste du territoire, facilement lisible par les élus et la population locale ; ensuite, comme une source d’information pour la création et la mise à jour de données de référence à grande échelle (mise à jour et recalage des plans cadastraux, par exemple). Plus de la moitié des organismes considèrent l’orthophoto comme une source complémentaire d’information ; toutefois de plus en plus d’organismes ne disposant pas de données de référence (organismes de petite taille le plus souvent) ont recours à l’orthophoto en tant que « référentiel ».

Aux États-Unis, ces deux types d’utilisations (support de communication et source d’information) sont également les plus répandus. Cependant, un autre type d’application est plus développé : comme « outil opérationnel » c’est un document de travail destiné aux services de police, d’incendie, d’urgence, par exemple lors d’une catastrophe naturelle (séisme, cyclone) ou humaine (incendie, explosion).

En France, ce type d’utilisation (outil opérationnel) est pour l’instant peu développé. L’exemple de l’utilisation de l’orthophoto par la ville du Havre, dans le cadre du recensement de 1999, comme document d’aide à la localisation des logements, montre l’émergence de ces nouvelles applications (Puissant, 2000).

Les images satellites : caractéristiques et utilisations.— En France, environ 30 % des organismes possèdent une image satellite. Les images les plus couramment utilisées sont des images SPOT (XS couleur à 20 m et panchromatique noir et blanc à 10 m de résolution) et, pour les utilisateurs précurseurs, des images Landsat (thematic Mapper à 30 m). La plupart des organismes sous-traite le traitement des images auprès de sociétés spécialisées. Aux États-Unis, environ 20 % des organismes disposent d’un logiciel spécifique de traitement d’images. Cette tendance, identique à celle de la France, est toutefois sous-estimée car elle ne tient pas compte des organismes sous-traitant leurs données.

L’image satellite est essentiellement utilisée par les organismes français comme source de renseignement (plus de 90 %) pour la production d’informations thématiques de type « occupation des sols », à une échelle régionale (1/25 000), principalement par les collectivités territoriales et par quelques collectivités locales (agences d’urbanisme). L’application la plus courante consiste à identifier les changements et les deux thèmes les plus étudiés sont les « espaces verts » et les « surfaces artificialisées » (1/10 000). L’image satellite est ensuite utilisée (par une minorité d’organismes) comme support de communication et fond de plan. Par contre, elle n’est jamais utilisée comme référentiel.

En résumé, les orthophotos et les images satellites n’apparaissent pas concurrentes mais complémentaires en termes d’applications, d’échelles et de couverture du territoire.

Le secteur de l’information géographique est depuis longtemps un secteur prioritaire aux États-Unis. En effet, le pays s’est doté d’un acteur public dynamique, l’US Geological Survey (USGS), fournisseur officiel de données géographiques. Sa politique agressive de sensibilisation, de distribution, et d’accessibilité aux données images (multiplication de l’offre grâce à de nombreuses collaborations avec des sociétés privées) permet la réduction des prix par un amortissement plus rapide des coûts de production. La concurrence explique aussi en partie cette politique, car l’offre s’est multipliée dans ce domaine. Certaines sociétés effectuent actuellement des « vols spéculatifs » et réalisent des couvertures orthophotographiques des grandes villes américaines tous les deux ans. Elles produisent « à perte » en réponse à des besoins estimés au préalable (sans demande directe d’utilisateurs) et peuvent dès lors assurer une disponibilité du produit dans des délais très courts (24 heures) (Puissant, 2000).

Les trois autres critères pris en considération lors de l’acquisition d’images sont : la résolution spectrale, la répétitivité des données et la couverture du territoire.

La résolution spectrale est liée au coût de production des données images. Les organismes français disposent d’orthophotos en couleurs naturelles alors que les américains se contentent souvent d’une orthophoto en noir et blanc. En France, la préférence de la couleur naturelle est révélatrice de l’utilisation fréquente de l’orthophoto comme fond de plan et support de communication en raison de son « esthétique », et de sa lisibilité par des non-initiés. Ce choix met aussi en évidence la « sous-utilisation » actuelle de ce produit. Aux États-Unis, le coût et le volume des données expliquent la préférence d’orthophotos noir et blanc, en particulier pour des études urbaines.

D’autres critères de choix ont été mentionnés par quelques organismes français : la répétitivité des données, la couverture du territoire ; les difficultés techniques liées au logiciel et à l’interprétation des données constituent un frein à l’utilisation d’images car elles poussent les utilisateurs à sous-traiter, multiplient les coûts, et souvent augmentent les délais de livraisons. L’inadaptation des nomenclatures (le plus souvent avec la nomenclature du POS) et la difficulté d’automatisation des procédures d’extraction d’objets spécifiques (espaces verts, surfaces imperméables) sont également des freins à l’utilisation de l’image. Ce problème s’explique par le fait que les utilisateurs ont besoin d’extraire des objets et leurs attributs (surfaces, forme, etc.) plutôt que des zones.

Tabl. 4
Applications et images utilisées

Applications	Échelles	Résolution	Précision géométrique	Données images actuelles
Niveau opérationnel :Aménagement technique	1/200 au 1/500	20 cm	15 à 50 cm	Orthophoto
Cartographie de base	1/1 000 au 1/2 000	20 à 50 cm	15 à 50 cm	Orthophoto
Niveau tactique :Planification du territoire	1/5 000 au 1/10 000	50 cm à 1 m ; 1 à 5 m	± 1 m	Orthophoto, Ikonos-2, Quickbird-2, Orbview-3, SPOT 5
Niveau stratégique :Prospective	1/10 000 au 1/100 000	≥ 5 m ; 10 à 30 m	± 10 m à 100 m	IRS, SPOT, Landsat, Quickbird-2, Orbview 3

Un exemple d’application potentielle est l’utilisation des images très haute résolution pour la gestion des risques (naturels et technologiques) en milieu urbain, et plus précisément pour la gestion de « l’après-crise ». En effet, ces images permettent de visualiser, d’évaluer et de cartographier les dégâts, mais aussi d’estimer les secours à mettre en œuvre (Hofstee et Tariel, 2000). Un autre exemple d’application concerne les études de la végétation intra-urbaine. Plus précisément, les images très haute résolution devraient permettre de différencier les strates de végétation (arbustive, herbacée), d’analyser la morphologie de la végétation (arbre isolé, alignement, bosquet) et de préciser la fonction des espaces verts (publics ou privés) selon leurs environnements directs (Weber et al., 2002).

Ainsi pour jouer un rôle en tant que support de communication, l’image satellite devra être en couleurs naturelles (uniformes), directement interprétables par les utilisateurs non spécialistes et atteindre une précision géométrique au moins métrique ; et pour être utilisée en tant que source d’information, elle devra être disponible sous la forme de produit à valeur ajoutée avec une typologie d’objets adaptée à la nomenclature du Plan d’occupation des sols, permettant une actualisation au moins annuelle, selon un découpage très flexible, et de coût abordable. Des techniques d’automatisation, de compression d’images devront également être développées, et le problème des ombres portées devra être limité afin de favoriser l’utilisation de l’image « brute ». Au-delà même de toutes ces difficultés, l’utilisation de l’image satellite par les professionnels (et en particulier par les chefs de service responsables de l’aménagement et de l’urbanisme) reste tributaire de leur volonté et de leur degré de sensibilisation.

Dans ce contexte, les produits images dits THR (très haute résolution) devraient permettre d’atteindre des échelles de l’ordre du 1/10 000. Toutefois, un gain de résolution spatiale n’améliore pas forcément l’exactitude des procédés automatiques d’extraction d’objets lors du passage d’une résolution de 20 m à 10 m (Cushnie, 1987). Il reste à vérifier si le passage à de plus fines résolutions a le même impact. Ces questions sont actuellement approfondies afin de définir des profils d’utilisateurs types de données images THR et de leurs applications, et de définir les caractéristiques idéales d’un capteur destiné au milieu urbain.

L’utilisation des données images apparaît plus développée aux États-Unis. Cette différence est essentiellement liée au dynamisme de sensibilisation et de production (sous-traitance) du fournisseur public de données géographiques (USGS). En effet, sans une sensibilisation et un travail de communication auprès des utilisateurs, les produits images ne sont pas des produits spontanément demandés par les utilisateurs ni utilisés couramment. Toutefois, lorsque le produit est connu, une demande existe.

Le coût et la résolution spatiale ont été identifiés, en France et aux États-Unis, comme les deux principaux critères de choix lors de l’acquisition d’une image. Un coût de production moins élevé aux États-Unis a été observé. Ce coût explique en partie l’utilisation de l’orthophoto par de nombreuses collectivités territoriales. En effet, ces organismes ont un territoire d’étude plus vaste que les collectivités locales et ont besoin d’une résolution moins fine (0,5 à 1 m). En France, au regard du coût de production des orthophotos, seuls les organismes ayant un territoire d’étude restreint peuvent se permettre d’acquérir une orthophoto.

Dans ce contexte, si des efforts sont réalisés pour sensibiliser les utilisateurs, pour développer des produits à valeur ajoutée adaptés à leurs besoins, à des prix raisonnables et sur un territoire d’étude flexible (agglomération, département, région), les images THR constituent une véritable source d’information potentielle. En effet, une résolution de 5 à 1 m devrait permettre d’atteindre au moins des échelles de l’ordre du 1/15 000 au 1/10 000 : catégorie d’échelles utilisées par de nombreux organismes français et américains, pour la planification du territoire (niveau tactique).