Trois champs d’application de la théorie des ensembles flous en Géographie : Connaissance des territoires à risque, appréhension du changement spatio‐temporel, et régionalisation du monde

Jérôme DUTOZIA, Karine EMSELLEM, Christine VOIRON (UMR ESPACE, Nice)

2ème Table Ronde « Démarches, méthodes et approches de la connaissance incertaine », Nice, 28 juin 2013, MSHS Sud-Est, Saint-Jean d’Angély 3, Projet « Faire Science avec l’Incertitude », Axe 4 : « Territoires, systèmes techniques et usages sociaux »

Résumé :


La théorie des ensembles flous, introduite par Zadeh en 1965, suscite chez les géographes un intérêt tout particulier, puisque l’espace géographique est par essence flou, c’est-à-dire avec des limites imprécises, plus ou moins nettes et continues. Par exemple, un espace polarisé par un centre est un espace imprécis, dans la mesure où l’influence de ce centre ne s’exerce pas uniformément sur tout l’espace. On peut alors définir un cœur et des marges d’imprécision plus ou moins larges et continues. La formalisation théorique des espaces flous établit que l’appartenance d’un espace à un ensemble peut se valuer par une probabilité entre la valeur 0 (n’appartient pas) et la valeur 1 (appartient) : on arrive donc à positionner sur une échelle l’imprécision et l’incertitude géographiques.

            Les travaux des géographes utilisant cette approche se centrent autour quatre thématiques. C’est d’abord pour modéliser la perception des espaces que la logique floue est employée puisqu’un espace subjectif est toujours incertain et imprécis, parce que perçu par une connaissance imparfaite et des filtres cognitifs. Ensuite, la mesure et la spatialisation de l’évolution des territoires peuvent se réaliser par l’application de la logique floue : on peut détecter des possibilités de changement, en pointant facteurs spatiaux et lieux particuliers. Enfin, la géographie s’intéressant tout particulièrement à la délimitation des espaces, la logique floue sert à définir des régions imprécises, et par extension un découpage spatial qui admet des zones de recouvrement (Rolland-May, 2000). Un dernier axe de travail se singularise quand certains géographes utilisent la théorie des ensembles flous pour construire des faits et des règles qui formalisent le raisonnement spatial (Ruffray, 2007).

            L’objectif de cette présentation, réalisée par trois géographes, est d’exposer les intérêts de l’utilisation de la théorie des ensembles flous en Géographie, à travers trois exemples qui relèvent des domaines d’application majeurs. Une mise en perspective de ces exemples permettra d’enrichir la comparaison et montrer des possibilités de transfert vers d’autres disciplines.

            Une première approche montrera les apports des traitements flous des variables qualitatives linguistiques qui portent sur l’espace. En prenant l’exemple de la spatialisation de la coupure électrique de Barcelone survenue entre le 23 et le 25 juin 2007, nous présenterons l’intérêt d’un recours aux concepts d’espaces flous et aux méthodes de traitement de données spatiales imprécises dans le champ de l’analyse rétrospective d’évènements à risques (Dutozia, 2013). En effet, compte tenu de l’absence de données spatiales fines et exhaustives sur les périmètres de coupures électriques dans les rapports officiels, reconstruire a posteriori la dynamique spatiale de ce type d’évènements impose d’avoir recours à des sources d’informations hétérogènes, dont la fiabilité et la précision spatiale peuvent être fortement variables (presse, témoignages localisés, données quantitatives, forum internet). La fusion de données hétérogène nous conduit à mettre en œuvre une spatialisation de l’information particulière, d’une part en incluant différents niveaux de grilles imbriquées auxquelles les informations vont être rattachées en fonction de leur précision spatiale (Dutozia, 2009), et d’autre part, en prenant en compte les localisateurs et les quantificateurs flous parfois utilisés dans les récits verbaux décrivant les lieux impactés.

            Une seconde perspective ouvrira le champ du changement spatio-temporel. En effet, L’incertitude est omniprésente dans tout ce qui touche aux dynamiques, qu’il s’agisse des causalités et des mécanismes en jeu dans les processus d’évolution, des lieux et dates de survenue des changements, des impacts des changements sur le fonctionnement des territoires. La démarche habituelle s’emploie à tirer les leçons du passé de deux manières. D’une part, en appliquant aux évènements passés, le principe de la plausibilité rétrospective ; le monde est appréhendé en « re-racontant les évènements passés à la lumière de ce qui nous paraît leur conférer après coup un sens logique » (Taleb, 2008). C’est ce qui fait qu’un évènement totalement imprévisible ou une suite d’évènements surprenants paraissent explicables a posteriori. D’autre part, en considérant que le futur est contenu dans le passé. Or, cette démarche classique induit deux erreurs, l’erreur de confirmation qui découle de la tendance à focaliser l’attention sur des parties seulement de ce que nous voyons puis à généraliser à ce que nous ne voyons pas, et l’erreur de narration qui émane de notre besoin de réduire les dimensions de la complexité, de simplifier. Elle ne met pas le scientifique en situation de détecter les phénomènes rares et nouveaux puisque la connaissance se construit en se basant sur la répétition d’évènements et ne tient pas compte de ceux qui ne se produisent pas (Taleb, 2008). Ces écueils conduisent certains scientifiques à remettre en question les méthodes habituelles et à proposer des démarches non conventionnelles, voire iconoclastes (Voiron-Canicio, 2012). Nous présenterons l’intérêt de méthodes nouvelles d’anticipation du futur spatio-temporel, en géographie, qui focalisent l’attention sur la manière dont un système spatial est susceptible de réagir à un évènement, et qui mobilisent, dans la modélisation et les simulations, les notions de potentialité, de sensibilité et de réactivité, dans un contexte d’imprécision et d’incertitude (Voiron-Canicio, et alii, 2013).

            Enfin, un troisième exemple développera une approche méthodologique basée sur la logique floue pour analyser des cartes mentales réalisées à l’échelle mondiale (Didelon et alii, 2011), et ainsi régionaliser le monde. Le projet EuroBroadMap « Visions de l’Europe dans le Monde » a permis d’interroger près de 10 000 étudiants dans le monde et de récolter leurs propres délimitations spatiales des régions du monde : il s’agit donc bien de cartes mentales, aux dessins imprécis et aux contours incertains, parce que subjectifs mais aussi parce que portant sur des objets de connaissance incertains (l’Europe par exemple). En conséquence, les cartes produites contiennent des franges spatiales floues, des situations intermédiaires d’appartenance à une région que la logique floue permet de formaliser. Ainsi, des régions d’appartenance, et des cœurs et des marges d’identification régionales seront mis en évidence (Didelon et alii, 2013) pour les étudiants dans le monde.

Bibliographie


– DIDELON C., De RUFFRAY S., LAMBERT N., BOQUET M. (2011), “A World of Interstices: A Fuzzy Logic Approach to the Analysis of Interpretative Maps », The Cartographic Journal, vol. 48, pp. 100-107, May

– DIDELON C., EMSELLEM K., De RUFFRAY S., BOQUET M. (2013),Students spaces of belonging on European borders”, Colloque de l’AAG (Association of American Geographers), Avril 2013, Los Angeles (Californie – USA).

– DUTOZIA J. (2009), « Compréhension des systèmes de risques, pratiques de terrain et reconstruction à posteriori des dynamiques spatiales d’évènements à partir d’informations qualitatives, hétérogènes, incertaines, imprécises et lacunaires.», Forum Méthodologique de l’UMR ESPACE 6012 CNRS, Terrain et Analyse Spatiale, Aix-en-Provence, 18 Septembre 2009.

– DUTOZIA J. (2013), Espaces à enjeux et effets de réseaux dans les systèmes de risques, Thèse de Doctorat de Géographie, 313 p., Nice, 25 Septembre 2013.

– ROLLAND-MAY C. (2000), L’Évaluation des territoires : concepts, méthodes et modèles. Paris : Hermes Science, 381 p.

– RUFFRAY S. de (2007). L’Imprécision et l’Incertitude en géographie. L’Apport de la logique floue aux problématiques de régionalisation. Paris : Université Paris Diderot-Paris 7, mémoire d’habilitation à diriger des recherches, 284 p.

– TALEB N.N. (2008), Le cygne noir : la puissance de l’imprévisible, Editions Belles lettres.

– ZADEH L.A. (1965). « Fuzzy sets ». Information and Control, vol. 8, no 3, p. 338-353.

– VOIRON–CANICIO C. (2012), « L’anticipation du changement en prospective et des changements spatiaux en géoprospective », l’Espace géographique 2012-2, p. 99-110.

– VOIRON–CANICIO C., ARTEAU K., SANT F., TORTOROLLO N., (2013), “Assessing possible changes in a town’s buildings Fuzzy logic and 3D simulation applied to the city of Nice”, Actes du 18th European Colloquium of Theoretical and Quantitative Geography, Dourdan, septembre 2013.

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