L'urbanisation des plaines alluviales à l'échelle globale – GloUrb

GloUrb cherche à caractériser l’empreinte de l’urbanisation et ses effets sur les socio-écosystèmes de plaine alluviale à partir de données existantes, de fouilles de données en ligne, d’imageries satellites, de traitement du signal, et d’informations collectées localement et globalement (interviews d’acteurs de l’eau, analyse de textes juridiques, données économiques).
Dans le WP1, nous caractérisons les changements paysagers de près de 300 agglomérations à partir de données existantes. Nous avons recensé les bases de données mondiales disponibles pour étudier ces changements et les interpréter selon la localisation, le contexte socio-économique et physiographique local. L’extraction des patrons est réalisée à partir d’une couche d’information représentant l’assèchement ou au contraire la mise en eau des corridors fluviaux et des plaines alluviales au cours des 40 dernières années. Une typologie des situations est proposée à partir d’une démarche statistique. L’analyse des causalités est aussi abordée statistiquement à partir d’un échantillonnage de type BACI et de données d’observation.
Dans le WP2, nous explorons un nombre plus réduit d’agglomérations (n=50) pour lesquelles nous analysons des données de télédétection multi-temporelles afin de fournir des informations sur l’occupation des sols à l’échelle annuelle sur trois décennies. L’objectif est de disposer d’un nombre d’indicateurs de changement plus conséquents et de nouvelles techniques de segmentation à la fois spatiales (longitudinalement et latéralement) et temporelles en s’appuyant sur des outils de traitement du signal et de classification, fondés sur des réseaux de neurones.
Le WP3 s’intéresse aux conséquences sociales et écologiques de l’urbanisation. Pour identifier les enjeux sociaux associés aux rivières dans les traversées urbaines, nous avons développé une méthode de webscraping afin de collecter les informations textuelles caractérisant un couple « ville-rivière » sur le web. Le corpus obtenu a été analysé par des méthodes qualitatives et textométriques afin de déterminer des mondes lexicaux spécifiques qui permettent de souligner les enjeux. Ces résultats sont confrontés localement avec des interviews de gestionnaires locaux, une analyse des données économiques et de textes juridiques afin de les mettre en regards des enjeux existants. Sur le volet écologique, nous avons extrait les données biologiques des villes et de leur bassin versant dans le but de comparer les communautés (animales et végétales) urbaines par rapport aux communautés locales sur la base d’un indicateur issu de techniques d’estimation/raréfaction (ici iNEXT) : la richesse spécifique.
Le WP4 est centré sur le développement d’une interface de suivi de ces changements et de géolocalisation des secteurs menacés qui s’appuie sur un système d’information en ligne pour donner à voir les changements et promouvoir une gestion durable, intégrée et adaptative des corridors fluviaux.

A l’issue de ces deux premières années, nous avons acquis des résultats prometteurs et nous commençons à interfacer les différentes briques produites. Une cartographie des 996 agglomérations localisées en plaine alluviale a été réalisée. Pour 300 d’entre elles, nous avons analysé les évolutions paysagères sur 40 ans : stabilité, augmentation ou réduction des surfaces en eau en distinguant six situations géographiques : le corridor fluvial ainsi que la plaine alluviale dans la traversée urbaine, à l’amont et à l’aval de la ville. Nous commençons à interpréter les résultats et identifier les facteurs explicatifs des différentes situations. L’objectif principal du WP2 est d’extraire des informations sur l’occupation des sols pour les périodes où les produits open source ne sont pas disponibles. Cela nous aide à récupérer des données historiques, à combler les lacunes dans les séries temporelles existantes et identifier de nouvelles métriques de transformation des paysages. Une méthode de super-résolution a aussi été développée pour améliorer la résolution spatiale des données Landsat, permettant de surveiller les changements fluviaux. Sur le volet socio-environnemental, les résultats montrent la diversité des enjeux. 14 mondes lexicaux ont été identifiés et une première carte mondiale des villes présente les enjeux dominants. Ces environnements apparaissent à la fois comme des espaces dangereux, soumis à l’inondation, récréatifs, à mettre en valeur ou abritant différentes ressources. Les discours du web sur l’environnement sont soumis à la fracture numérique opposant un nord pour lequel les informations du web sont plutôt riches et un Sud moins pourvu. Sur le volet écologique, les résultats montrent une richesse spécifique des communautés urbaines significativement inférieure à celle des communautés locales pour huit des douze groupes étudiés. Une première interface de visualisation a été développée. Il est possible de localiser les quelques 300 villes sélectionnées, de disposer de données statistiques les concernant et de réaliser des classifications. On peut également visualiser ville par ville la couche cartographique représentant l’assèchement ou au contraire la mise en eau des corridors fluviaux et des plaines alluviales au cours des 40 dernières années. L’interface présente aussi une carte mondiale de l’enjeu dominant par ville à partir des pages moissonnées par les moteurs de recherche. L’information est également accessible par ville. Un dernier module permet de visualiser spatialement et graphiquement l’information accessible dans OpenStreetMap. Pour faciliter la communication interne, 3 journées scientifiques ont été organisées avec les membres du projet et des lettres mensuelles sont envoyées tous les mois. Un webinaire « Rivières menacées, une approche globale » a été proposé au grand public afin de commencer à mettre en débat les enjeux socio-environnementaux associés aux dynamiques d’urbanisation des plaines alluviales.

2025 est une année charnière, du fait de la production des premières couches d’information et du lancement de nouvelles actions s’appuyant sur ces résultats. A partir de la cartographie des changements de surface en eau, nous allons réaliser une typologie des principales dynamiques de changement, explorer la géographie associée et analyser plus spécifiquement les causes potentielles. Pour les villes où les changements paysagers sont importants, différents indices planimétriques seront analysés longitudinalement à toutes les dates disponibles afin de dater et caractériser le changement et en interpréter les causes. Afin d'augmenter la résolution spatiale des données Landsat de 30 m à 10 m, une base de données composées de couples d’images Sentinel-2/Landsat a été créée. Celle-ci doit ainsi permettre l'entraînement d'une méthode de super-résolution et la production de nouveaux indicateurs. Une méthode d'apprentissage profond est également en développement afin de transposer une cartographie d'occupation des sols d'une année de référence vers une période antérieure ou ultérieure afin d’augmenter la fréquence des produits cartographiques disponibles afin d'obtenir une cartographie annuelle complète des villes ciblées.
Afin d’analyser les enjeux, visibles et invisibles à travers l’information textuelle du web, une campagne d’entretiens est en cours auprès de gestionnaires. Nous confronterons également cette information avec des données concernant la pollution de l’eau et les changements paysagers marquants. La question de la place du cours d’eau dans les représentations sociales, qui est importante pour comprendre les changements fluviaux, fera l’objet d’un travail spécifique de droit comparé et d’une analyse des discours urbanistiques des fronts d’eau. Les enjeux extractivistes seront enfin abordées en couplant une approche des changements paysagers avec une approche économique. Concernant les effets écologiques de l’urbanisation, plusieurs axes sont étudiés tels que (1) comparer la répartition des espèces invasives entre zones urbaines et bassins versants, (2) représenter la différence symétrique des espèces présentes dans la zone urbaine et le bassin versant, (3) produire une base de données des communautés urbaines et des communautés de bassin versant raréfiées, et (4) relier ces résultats aux pressions de l'urbanisation telles que l'étalement urbain, la croissance démographique, la richesse ou les polluants.
Les développements en matière de géovisualisation viseront à enrichir le module du WP1 et à incorporer les approches du WP2, en permettant notamment une visualisation sous forme de flux. Enfin, les analyses du WP3 seront enrichies par des données visualisables quant aux conséquences sociales de l'urbanisation des plaines alluviales. Nous envisageons également l’intégration de données écologiques. Ces développements permettront d’offrir une vision encore plus intégrée des interactions entre les différents enjeux abordés dans le projet.

Les premières communications :

- Doctoriales Sciences Sociales de l'Eau ; 4-6 Décembre 2024, Bordeaux
=> Bajemon L., Vaudor L., Piégay H. (2024). « Ok Google, parle-moi des rivières. » Approche critique des discours du web. hal.science/hal-04826312v1

- Semaine Écologie, Environnement, Biodiversité, 3e édition, CNRS Institut Ecologie Environnement. “Comprendre les socio-çosystèmes pour agir”. Journée Lyon / Saint-Etienne, Jeudi 30 Mai 2024
=> Belletti B. et al. (2024). Urbanisation des plaines alluviales : nouvelles perspectives à l'échelle globale. hal.science/hal-04801964

- 2024 AAG (America Association of Geographers) Annual Meeting. April 16-20 2024, Honolulu, Hawaii

=> Hartten C., Powell A., Safely B., Burcar W., Piégay H., Chin A. (2024). Exploring Downstream Changes in Channel Width Influenced by Engineered Structures. hal.science/hal-04802062

=> Wilson G., Herrera J., Butler M., Sheikh M., Wellman K., Chin A., Rey L., Piégay H. (2024). Urbanization and Development of an ‘Artificial’ Floodplain. hal.science/hal-04802080

=> Lee S. Melton E., Wheeler-Barajas J., White A., Piégay H., Chin A. (2024). Changes in Sediment Size Distribution Through a Rapidly Urbanizing River Basin. hal.science/hal-04802111


- 3rd International Conference RHAR2023 “River Health: assessment to restoration”; 12-14 Octobre 2023, Indian Institute of Technology (BHU) Varanasi; Lien : conferences.iitbhu.ac.in/rhar/

=> Bajemon L., Vaudor L., Piégay H. (2023). Global scale approach of socio-environmental stakes and conflicts related to floodplain urbanization. hal.science/hal-04297279

=> Bourgeau F., Belletti B., Colas F., Vaudor L., Piégay H. (2023). Global scale assessment of riverscape effects on floodplain urbanization. dumas.ccsd.cnrs.fr/BIOEENVIS/hal-04295270v1

L'équipe Glourb sera très présente à la prochaine conférence IsRivers programmée à Lyon en juillet 2025

GloUrb aborde la question complexe de l'urbanisation des plaines alluviales depuis les années ‘80 à l’échelle du globe à partir d’une approche interdisciplinaire et intégrée. Écosystèmes vulnérables et très menacés notamment par l’urbanisation, les plaines alluviales sont pourtant essentielles à nos sociétés. GloUrb répond à un besoin de références globales pour mieux comprendre les processus en jeu et les conséquences sur les socio-écosystèmes (urbanisation proprement dite, résilience urbaine, altération écologique, biodiversité, justice environnementale); expliquer ces tendances et distinguer l’influence respective des facteurs de contrôle aux échelles locale et globale; informer et sensibiliser les acteurs des territoires et le grand public à ces enjeux. GloUrb caractérisera l’empreinte de l’urbanisation et ses effets sur les socio-écosystèmes à partir de données existantes, de fouille de données en ligne, de télédétection et de traitement du signal et s’appuiera sur un système d’information en ligne pour promouvoir une gestion durable, intégrée et adaptative des corridors fluviaux via notamment une interface de suivi de ces changements et de géolocalisation des secteurs menacés.