Géo-graphie des circulations maritimes

Supposons que l’on souhaite cartographier de manière cohérente les mouvements des transports maritimes.

Ce billet présente une communication à SAGEO’2016. Elle décrit une famille de solution apportée au problème général de l’effet spaghetti surgissant inévitablement lors de la cartographie de matrices de flux denses. Cette solution consiste à agir sur le fond de carte (maillage de la zone d’étude) afin de le rendre cohérent avec le fond de la carte (une circulation maritime) ; elle relève donc du traitement de l’information géographique sous-jacente à la cartographie de ces flux maritimes.
Trois types d’approches sont en effet envisageables pour cartographier un mouvement :
– une approche statistique ou mathématique ; 
– une approche graphique ;
– une approche géographique – cartographique.

L’exploration empirique de cette solution liée à l’information géographique a été rendue possible grâce à une petite collaboration que j’ai eu la chance de réaliser avec Claire Lagesse, dans le cadre du groupe fmr (flux, matrices, réseaux) en lien avec le programme ERC Worldseastems, coordonné par César Ducruet.

L’examen d’une action sur la géographie pour servir de support à la cartographie d’un flux maritime a en effet mobilisé les Listes Lloyd’s (2008) compilées dans Worldseastems, en complément de fichiers NaturalEarth pour l’information géographique. Passons les nombreux traitements réalisés par plusieurs autres collègues sur ces listes pour obtenir une base de données générale décrivant in fine les trajectoires (Lij) de différents types de navires transportant de port en port (i) des conteneurs, par delà les mers du monde. Les trajectoires étant pondérées, nous les qualifions de flux OD (Fij), que l’on a symétrisé pour éviter de gérer les problèmes inhérents aux sens de circulation.

Cette base disposant également d’une épaisseur temporelle, seule l’année 2008 est considérée ici.

Ce qui est intéressant ici est de pouvoir disposer d’une très quantité importante de liens qui sont par ailleurs pondérés, de sorte que les solutions manuelles de cartographie des mouvements correspondants ne sont pas applicables. Cette situation est assez exceptionnelle car en pratique, les routes et leur sémantique ne sont pratiquement jamais connues simultanément : on accède généralement soit aux routes ou soit aux tableaux de déplacement ; l’une ou l’autre information pouvant être utilisée en complément éventuel de données décrivant les navires d’un côté et les ports de l’autre.

Si les cartes telles celles de Marine Traffic et consorts (voir ci-après) décrivent très précisément les routes empruntées par les navires, les lignes pourtant esthétiquement colorées mais à l’épaisseur identique ne signifient rien en termes de quantités transportées, ni sur les opérations de transport maritime. On ne sait absolument pas qui transporte quoi et qui passe par où depuis où. Les données AIS figurent quant à elles, très finement, les positions spatio temporelles des navires, elles ne décrivent pas précisément leurs routes.

On voit donc l’intérêt de l’exploration réalisée ici qui permet d’explorer de nombreuses routes caractérisées selon plusieurs variables.

La cartographie des données de trajectoires réalisée en première intention – selon une logique de flux consistant à tracer un lien droit pondéré entre les OD – sur l’espace transméditerranéen est celle-ci.

Carte 1. Volume de flux maritimes euro-méditerranéens

Au niveau théorique, on observe (avec satisfaction) que les liaisons présentant les tonnages les plus importants – les liens les plus larges – sont également les plus courts (i.e. s’expriment à courte distance) ; la couleur des liens étant fonction de leur densité. Inversement, les lignes qui sont les plus grandes transportent les quantités les moins importantes, en termes de tonnages ; elles s’expriment sur longue distance. Ce sont elles qui brouillent la carte, répondant alors à la définition de l’effet-spaghetti (Voir ici).

Cette carte soulève deux familles de problèmes :
– au niveau graphique : l’image est visuellement trop complexe pour pouvoir être lisible (effet-spaghetti), des informations permettant le repérage sont inexistantes, alors même que les données sont projetées ;
– au niveau thématique : la cartographie de ces flux de marchandises, réalisés par voie maritime, est absurde, car elle décrit des échanges impossibles dans la réalité. Ce transport conteneurisé n’est pas supposés franchir des continents comme le laisse supposer la carte 1.

Pourquoi on en arrive là ? A faire des cartes de flux à ce point absurdes ?
Parce que l’espace géographique concerné par ces échanges n’est pas pris en compte dans la cartographie.
Comment est-ce possible de faire une carte (géographique) sans considérer l’espace (géographique) ?

– Le problème général : les contraintes géographiques exercées sur l’expression de ces échanges, les caractéristiques de ce type de transport par des navires circulant sur les mers du globe, ne sont pas prises en compte dans la modélisation cartographique (quand bien même ils l’auraient été dans leur modélisation numérique). C’est pourquoi les flux franchissent les mers et les terres de manière indifférenciée.

Existe t-il des solutions ?
Plusieurs solutions sont en réalité envisageables, et elles sont plus ou moins opérantes.
L’une d’entre elles consiste à cartographier des flux maritimes … dans leur espace de définition, à savoir l’espace maritime. Bah oui.

Dis comme cela paraît très simple. Pourquoi ne pas l’avoir fait plus tôt ?
Parce que ce n’est justement pas si facile : les solutions automatisées / automatisables existantes (de type edge bundling) se sont révélées finalement peu opérantes sur ce type de flux.
Nous avons toutefois trouvé une solution, présentée ci-dessous.

– la solution : adopter une logique de mouvements, c’est-à-dire un raisonnement qui conduit à cartographier des mouvements maritimes et non des flux maritimes. Cela suppose dans ce cas particulier de considérer l’espace géographique d’expression de ces échanges (ici l’espace des océans) dans le processus cartographique, dans le dessin du flux, à le forcer à rester en mer.

On notera au passage que c’est cette posture qui consiste à ne pas considérer la géographie des échanges étudiés dans la fabrique cartographique qui rend les cartes de flux terrestres fausses, sinon peu intéressantes pour l’analyse thématique. Le même type de raisonnement pourrait ainsi être appliqué à des flux terrestres de type migratoire – la situation est différente pour les flux aériens.

L’approche géographique consiste à agir sur l’information géographique – cartographique qui va servir de support à la représentation, donc sur le maillage (territorial ou spatial). Précisons au passage que le volet cartographique de cette approche varie en fonction du support, il peut être mis en œuvre sur un support statique (comme ci-dessous) ou bien animé / interactif, pour une représentation active (ou animée) du mouvement.

Pour représenter des flux, rappelons que l’implantation spatiale est bi ponctuelle, alors qu’elle est linéaire dans la représentation d’un mouvement ; cette dernière éventualité ne pouvait être directement mise en place car la connaissance de la trajectoire (voir ci-dessous) n’est pas suffisamment précise, autrement dit, nous ne disposons par de nœuds suffisants pour pouvoir résoudre l’effet d’itinéraire posé par ce type de carte.

Mobiliser l’information géographique consiste donc ici à trouver une solution pour contraindre les trajectoires des navires à s’exprimer sur des routes d’un espace maritime (en rouge ci-après)  niveau mondial et non librement (en bleu ci-dessous), le résultat apporté étant incohérent avec la thématique.

La méthode mise en œuvre (par Claire Lagesse entre autres) comporte trois étapes :
– une segmentation de l’espace maritime, en le reconstruisant sous la forme d’un maillage théorique, formellement un graphe sur lequel il serait possible de circuler ;
– sur ce graphe, une reconstitution des trajectoires de navires entre des nœuds donnés (des ports), en utilisant logiquement une métrique de plus court chemin ;
– une agrégation des trajectoires ainsi reconstituées pour former des routes maritimes théoriques et a peu près cohérentes.

Deux possibilités de représentation de ces mouvements maritimes, selon deux approches ont ensuite été examinées sur la sélection de trajectoires impliquant l’espace euro-méditerranéen. Ce qui m’intéressait en particulier à ce stade était de voir comment cette contrainte spatiale (de localisation à terre des ports et des routes en mer) pouvait influer sur le rendu cartographique de ces flux maritimes, en mode discret et continu.

L’approche discrète prenait pour support le maillage maritime reconstitué, pour une cartographie de la fréquence du trafic sur les routes maritimes calculées. Pour éviter de gérer les problèmes graphiques liés aux sens de circulation et à l’orientation des lignes (les flèches etc.), les données de traffic ont été transformées en volume bilatéral.

Carte 2. Volume de mouvements euro-méditerranéens – approche discrète

Cette carte (en bleu) des fréquences de navires met en évidence les grandes artères et corridors de ce trafic maritime – elle peut être considérée comme une variante des cartes précédente décrivant la densité du trafic maritime.
Elle a notamment permis de valider l’hypothèse selon laquelle 80% du trafic maritime mondial se concentre sur des arcs inter portuaires de moins 5 000 km. Une variante de cette carte consiste à représenter les tonnages transportés sur ces mêmes lignes (en rouge ci-dessus).

L’approche continue pour une cartographie des mêmes quantités pondérées par la fréquence de lignes maritimes est présentée ci-dessous (Carte 3).

Carte 3. Volume de mouvements euro-méditerranéens – approche continue

Cette carte des volumes transportés révèle les lignes de force de l’espace maritime euro-méditerranéen, elles sont caractérisées par une desserte inégale des ports, et une dépendance à l’Asie via le canal de Suez.

On montre ainsi que, à la différence de la représentation cartographique classique des flux (Carte 1), selon une logique de flux, la cartographie d’un mouvement s’inscrit nécessairement ces mêmes flux dans un territoire (maritime, ici).

En inscrivant l’analyse dans un environnement purement géomatique, pour explorer des solutions cartographiques, agissant sur l’information géographique sous-jacente, on montre d’une part, le rôle joué par l’espace, via le maillage géographique (le fond de carte) dans la représentation de ces déplacements, d’autre part, l’importance d’une réflexion théorique menée en amont sur le type de carte à réaliser au regard de la thématique (flux ou mouvement du transport maritime).

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Références :
Bahoken F., Lagesse C., Ducruet C. (2016), L’approche cartographique de la représentation du mouvement spatial. L’exemple des flux commerciaux maritimes euro-méditerranéens, in Actes de la conférence internationale Spatial analysis and geomatics (SAGEO’2016), Nice, 6-9 Décembre, pp. 44-60.

Bahoken F., (2015), Éléments pour une représentation (carto)graphique des matrices de flux »,  M@ppemonde, n°115, 16 p. Accéder

 

 

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