Afin d’endiguer le phénomène des îlots de chaleur urbains (ICU), une première étape consiste à les identifier, afin de savoir où et comment agir. Pour cela, les systèmes d’information géographique (SIG) permettent de modéliser une carte précise en recoupant des données de bâti et d’occupation du sol, complétées éventuellement des données de capteurs et d’images satellite. Explications.
Comment lutter contre les effets des îlots de chaleur urbains grâce au SIG
Les systèmes d’information géographique (SIG) peuvent servir de plateforme centralisée pour établir une carte précise des îlots de chaleur sur un territoire. Pour cela, ils vont traiter différents jeux de données et générer une carte dynamique.
Définition de l’ICU et rôle joué par le SIG dans la gestion des îlots de chaleur
Un îlot de chaleur urbain (ICU) est une zone où l’on constate une élévation localisée des températures, qu’il s’agisse des températures maximales de jour ou de nuit. L’îlot de chaleur est généré par divers éléments dont la forme urbaine, la densité du bâti, les matériaux utilisés pour la voirie et les bâtiments, l’absence de végétalisation… sans oublier l’utilisation des climatisations individuelles qui accélèrent le phénomène. Un SIG sert à géolocaliser sur une carte de nombreuses données du territoire. Il peut ainsi être utilisé pour cartographier les ICU et préparer la mise en place d’un plan d’action pour endiguer le phénomène.
Quels sont les avantages potentiels pour une collectivité pour aménager son espace public ?
Les collectivités qui identifient et réduisent le phénomène des îlots de chaleur sont globalement plus résilientes face aux vagues de chaleur. Elles préservent la qualité de vie des habitants et l’attractivité de leur territoire. Grâce à une carte des ICU, il est possible d’établir des relations entre ce phénomène et d’autres éléments du territoire, comme les formes urbaines, et lancer des réflexions sur les projets d’urbanisme. Avec un monitoring en temps réel des ICU, il est également possible de lancer des alertes auprès de publics fragiles.
Quels sont les avantages potentiels pour les citoyens ?
Pour les habitants, moins d’îlots de chaleur signifie un meilleur confort d’été, une réduction de risques sanitaires et aussi des dépenses énergétiques liées à la climatisation. La carte des ICU, si elle est partagée avec les citoyens, peut les sensibiliser aux bonnes pratiques pour limiter le phénomène et prendre, si nécessaire, des mesures d’urgence.
Quels sont les moyens à mettre en place ?
Cartographier les ICU via un SIG passe tout d’abord par l’exploitation de divers jeux de données, principalement des données du bâti et d’occupation du sol, pour établir une classification des zones climatiques locales (LCZ). Il s’agit d’une classification reconnue internationalement qui décrit des zones selon 17 classes, caractérisées notamment la morphologie des rues, celle du bâti, les revêtements du sol, etc. Une fois cette classification LCZ réalisée, le SIG pourra en déduire une carte des îlots de chaleur.
Quelles sont les étapes de mise en œuvre ? Quelles solutions possibles ?
Étape 1 – Mobiliser les différentes directions métier : pour mener un projet de cartographie des ICU, il faut se rapprocher des équipes en charge du SIG qui possèdent une expertise dans le domaine de la gestion et le traitement des données géographiques. Les équipes de la voirie et des espaces verts gagneront également à participer au projet. Il est aussi intéressant de se pencher sur des collectivités de taille similaire qui ont réalisé ce type de projet ou se sont posées ce type de réflexion (Paris, Grenoble, agglomération parisienne, Lyon, ….).
Étape 2 – Rassembler les données et bases de données déjà disponibles : la plupart des données nécessaires sont disponibles en open data ou sont déjà utilisées par les équipes en charge du SIG. Citons notamment le BDTopo de l’IGN (qui donne notamment la hauteur des bâtiments), le Plan Cadastral Informatisé (PCI), les données produites par le territoire sur la structure des espaces verts et de la voirie, les données de densité de la population (Insee), sans oublier des données de températures, notamment celles de Météo France, ou encore les données de la collectivité sur les espèces d’arbre plantés (arbres feuillus en été, …) ou sur les surfaces imperméables.
Étape 3 – Ajouter éventuellement des capteurs et des images satellites : avec les données du bâti et d’occupation du sol, une classification des LCZ est déjà possible. Pour avoir une carte plus détaillée et des données en temps réel, il peut être pertinent d’enrichir le modèle avec des données de capteurs IoT et/ou d’images satellite.
Les capteurs IoT, qui prennent souvent la forme de petites stations météo, mesurent en général la température, ainsi que l’humidité et la qualité de l’air. Il convient d’optimiser leur localisation, en fonction des points chauds. Ces points chauds seront visibles sur des images thermiques des satellites, qui donnent une vision à un instant « T » des températures sur l’ensemble du territoire. Coupler les données satellites à celle de l’IoT est le « nice to have », indiquent les acteurs du secteur. Cela permet d’avoir des informations complètes sur l’ensemble du territoire (grâce au satellite) et plus détaillées sur certaines zones stratégiques (grâce à l’IoT).
Enfin, ces données peuvent être complétées par des informations terrain pour évaluer aussi le « ressenti » des températures. Les habitants peuvent être mis à contribution. Des QR Codes peuvent par exemple être déployés sur des points chauds, renvoyant vers un questionnaire en ligne.
Étape 4 – Préparer les données : ces données doivent souvent être traitées et enrichies. Par exemple, des conversions peuvent être nécessaires sur les photos satellite pour en améliorer la résolution. Tout cela peut être fait via le SIG, dont les dernières versions intègrent de l’extrapolation de pixels par IA.
Étape 5 – Produire la classification LCZ : une fois les données prêtes, l’équipe en charge du SIG doit établir une méthode de géotraitement, c’est-à-dire la « recette » qui va permettre de classer les différentes zones du territoire selon la classification LCZ. Elle peut éventuellement se faire accompagner d’une expertise externe (bureau d’études) pour cette étape.
Étape 6 – Identifier les îlots de chaleur : la classification LCZ ne donne pas encore la carte des îlots de chaleur, mais juste une vision climatique du territoire. Elle doit être associée à des données météo, et éventuellement aux mesures de températures de capteurs IoT ou de photos satellite, qui vont « calibrer » le modèle. Ce sont d’abord les historiques des données qui seront utilisés pour générer une première carte. Elle pourra être mise à jour régulièrement (carte dynamique) grâce aux nouvelles données de Météo France, des capteurs ou des photos satellite. Cette carte peut prendre la forme d’une application web, avec plusieurs couches d’informations, pour être utilisées par les différents services concernés.
A partir de cette cartographie, il est alors possible de valoriser les îlots de fraîcheur urbain (IFU) : elle recense les lieux d’accueil, de halte et de repos accessibles au grand public et repérés comme sources de rafraîchissement par rapport à leur environnement proche en période chaude ou caniculaire. La valorisation de ces IFU peut s’appuyer sur des données cartographiques liées aux arbres, aires de stationnement, jardins familiaux et réserves incendies, tracés des liaisons douces, localisation des plans d’eau, zones Natura 2000 et ZNIEFF, localisation des forêts, ou localisation des bassins d’orage.
Comment mesurer la réussite de l’action ?
- Exhaustivité de la cartographie : toutes les zones du territoire sont bien couvertes par les données de manière homogène et de qualité équivalente. Il n’y a pas de « trou dans la raquette » ;
- Ergonomie et fonctionnalités : l’application carte correspond bien aux usages des différents utilisateurs (métiers, élus et potentiellement les citoyens), avec différents niveaux de lecture ;
- Pérennité du modèle : la justesse du modèle se maintient sur la durée. Des contrôles réguliers doivent être réalisés, notamment par des vérifications terrain.
