MARRAKAIR : UNE SIMULATION PARTICIPATIVE POUR OBSERVER LES ÉMISSIONS ATMOSPHÉRIQUES DU TRA- FIC ROUTIER EN MILIEU URBAIN - Hal
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13ièmes Rencontres de Théo Quant Besançon, 17-19 Mai 2017
MARRAKAIR : UNE SIMULATION PARTICIPATIVE POUR
OBSERVER LES ÉMISSIONS ATMOSPHÉRIQUES DU TRA-
FIC ROUTIER EN MILIEU URBAIN
Justin Emery1 , Nicolas Marilleau2 , Nadège Martiny3 , Thomas Thévenin1 , Tri
Nguyen-Huu2 , Mohamed Ait Badram4 , Arnaud Grignard4 , Hassan Hbdid4 , Ah-
med Laatabi4 , Saad Toubhi2
Laboratoire ThéMA
UMR 6049 CNRS - Université Bourgogne Franche-Comté1
UMI UMMISCO-IRD/Université de Cadi-Ayyad2
UMR 6282 Biogéosciences-Équipe CRC
Université de Bourgogne-Franche-Comté3
MIT Media Lab4
Mots-clefs - Pollution atmosphérique automobile, Trafic routier, Capteurs urbains, Simu-
lation multi-agents, Simulation participative
CONTEXTE ET OBJECTIFS DE Les derniers événements de pollution atmo-
L’ETUDE sphérique de Novembre 2016 à l’échelle de
l’agglomération Parisienne 2 montrent que
D’après l’Organisation Mondiale de la la gestion des flux de trafic routier, comme
Santé (OMS), la pollution de l’air est le la circulation alternée, constitue un des le-
principal risque environnemental pour la viers majeurs en vue d’améliorer la qualité
santé dans le monde 1 (OMS, 2013). À de l’air en milieu urbain.
l’échelle locale, la pollution atmosphérique
agit sur quelques kilomètres et se mani-
feste à proximité des sources de pollution DONNEES ET MÉTHODES
comme la proximité aux sites industriels.
En milieu urbain, le premier contributeur MarrakAir est un projet axé sur la pro-
aux émissions de NOx , CO, ou PM1 0 dans blématique du développement durable et
l’atmosphère est le trafic routier (CITEPA, porté par le laboratoire ThéMA, l’Institut
2014). La pollution atmosphérique automo- de Recherche pour le Développement (IRD)
bile (PAA) se caractérise en effet par l’émis- et l’Université Cadi Ayyad (UCA). Il syn-
sion de composés toxiques et cancérigènes thétise plusieurs travaux de recherche sur
directement émis par les moteurs. L’inten- la pollution de l’air, le trafic routier et la
sité des émissions est à relier au nombre modélisation informatique afin de propo-
de véhicules présents sur la route, à leurs ser à un large public un outil de compré-
vitesses et aux caractéristiques de leur mo- hension et de sensibilisation aux effets de
torisation. En effet, les mesures de qualité la PAA en milieu urbain. Développée sous
de l’air montrent que les concentrations de la plate-forme de modélisation GAMA 3
polluants sont de deux à trois fois plus in- (Taillandier et al., 2014 ; Grignard et al.,
tenses à proximité des axes routiers qu’en 2013), l’application intègre non seulement
fond urbain (Fenger, 1999 ; OMS, 2006). une simulation du trafic routier (démarche
1. Communiqué de presse du 17 Octobre 2013 de l’OMS et de l’agence internationale de recherche sur
le cancer : « Pollution de l’air extérieur : une cause environnementale des décès associés au cancer » :
2. http ://www.airparif.asso.fr/actualite/detail/id/183
3. http ://gama-platform.org/
http://thema.univ-fcomte.fr/theoq 182
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SCAUP) mais aussi une méthodologie de hicules. Les véhicules, une fois créés, se dé-
calcul des émissions de PAA (COPERT). placent sur les routes, en tenant compte des
La démarche SCAUP a été exploitée pour interactions locales avec la voirie (type de
la simulation du trafic routier sur la ville de route, sens de circulation) et les autres vé-
Marrakech dans une perspective d’associer hicules. En se basant sur le référentiel spa-
la méthodologie COPERT au sein même du tial OpenStreetMap, ce sont les routes qui
modèle. supportent l’ensemble des attributs décri-
vant l’infrastructure et permettant de régir
les déplacements des véhicules (vitesse de
Simulation multi-agents du trafic rou- circulation, type de route, ...)
tier : SCAUP
Développée et expérimentée sur la ville de
La démarche SCAUP (Simulation multi- Dijon, cette approche exploratoire se veut
Agents à partir de Capteurs Urbains pour généralisable à d’autres espaces urbains dis-
la Pollution atmosphérique automobile) si- posant d’un réseau de mesure du trafic rou-
mule le trafic routier urbain à partir d’un tier (Emery, 2016). En effet, pour le fonc-
réseau de capteurs mesurant le trafic rou- tionnement du modèle, il est nécessaire d’y
tier (Emery, 2016). La relation entre les inclure trois types de données comme illus-
capteurs et les véhicules s’opère à partir des tré en figure 1 : i. Un réseau routier urbain
données de comptages, permettant d’initia- (arc et nœuds) ; ii. La localisation des cap-
liser la simulation de SCAUP. Le capteur teurs ; iii. Les comptages associés aux cap-
est employé comme un générateur des vé- teurs.
Figure 1 – Schéma d’intégration des agents et de l’environnement de simulation du trafic
routier avec la démarche SCAUP
La simulation du trafic routier avec SCAUP visualisées à chaque pas de temps, directe-
est établie toutes les minutes, afin de repro- ment sur le réseau routier ou extraites au
duire les mouvements de circulation rou- sein d’un tableur de données.
tière sur l’ensemble du réseau pendant 24h.
L’observation du trafic routier s’opère sur
chacun des axes du site d’étude en mesu-
rant le nombre de véhicules passant toutes
les 15 minutes. Ces données peuvent être
http://thema.univ-fcomte.fr/theoq 183
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Estimation de la pollution atmosphé- les cycles à haute vitesse traduisent une cir-
rique automobile : méthodologie CO- culation plus fluide » (SETRA, 2009, p. 5).
PERT Ces courbes d’émissions, dont un exemple
pour les NOx est donné en figure 2, appa-
Le couplage avec la méthodologie CO- raissent adaptées pour tester une première
PERT s’appuie sur le référentiel communi- approche de couplage à partir de SCAUP
qué par SETRA (2009), qui permet de dis- pour le calcul intégré des émissions de PAA.
poser de facteurs d’émissions unitaires te-
nant compte de la vitesse moyenne de cir- Notons que nous avons fait le choix de nous
culation pour plusieurs catégories de véhi- inscrire dans une approche parcimonieuse
cules. Il est important de relever que les (KISS) en choisissant de simuler un parc
facteurs unitaires sont définis pour un vé- automobile moyen, et en distinguant seule-
hicule moyen du parc automobile en circu- ment deux types de véhicules particuliers
lation, et de plus, les facteurs d’émissions (VP) en fonction de leur carburant : les VP
pour une vitesse donnée sont des valeurs essence et les VP diesel. À partir de cette
moyennes, c’est-à-dire que « les plus basses distinction, comme illustré en figure 2, deux
vitesses doivent être considérées comme re- types de parc automobile ont été définis :
présentatives d’une circulation urbaine ca- un parc automobile moyen de 2007 et un
ractérisée par de nombreux arrêts, alors que parc automobile moyen de 2020.
Figure 2 – Courbes d’émissions en oxydes d’azotes issues de la méthodologie COPERT
(source : SETRA, 2009)
MARRAKAIR : UNE SIMULA- d’observer l’impact de différents scénarios
TION PARTICIPATIVE POUR types sur les émissions de polluants. Notre
OBSERVER LES ÉMISSIONS choix s’est alors porté sur une approche di-
ATMOSPHÉRIQUES DU TRA- dactique du trafic routier où l’utilisateur
FIC ROUTIER EN MILIEU UR- définit par lui-même les caractéristiques du
BAIN parc automobile entre, d’une part, diffé-
rents types de véhicules (deux-roues, véhi-
cules légers et poids lourds), et d’autre part,
Présentée lors de la COP22 qui s’est tenue à le type de carburant (essence ou diesel).
Marrakech du 7 au 18 Novembre, l’applica-
tion MarrakAir vise à montrer les impacts S’inscrire dans cette optique est intéressant
du trafic routier sur l’air urbain. Dévelop- pour sensibiliser les utilisateurs aux im-
pée sous la forme d’une simulation partici- pacts du trafic routier sur les émissions des
pative (Marilleau, 2016), l’application vise polluants à l’échelle locale. En effet, les vé-
à laisser la main aux utilisateurs en vue hicules diesel présentent un facteur d’émis-
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sions près de 5 fois supérieur aux émissions tion des nouvelles technologies et des nou-
unitaires des véhicules essence comme illus- velles normes environnementales, les fac-
tré en figure 2. Par conséquent, il est inté- teurs d’émissions pour les véhicules diesel
ressant de tester et de visualiser, sur l’es- étant, à cette date, près de deux fois infé-
pace de Marrakech, différents cas d’école en rieurs aux normes du parc automobile de
jouant sur les parts de VP diesel et essence. 2007.
Cette application permettant, par exemple,
L’ensemble de l’application s’appuie sur
d’observer l’impact d’une trop forte diésé-
une maquette 3D du quartier de Marra-
lisation du parc automobile comparative-
kech, un rétroprojecteur et une tablette nu-
ment à un parc automobile sans véhicules
mérique permettant d’observer et de visua-
diesel sur le quartier de Marrakech. L’ap-
liser en direct les différents scénarios testés
plication du parc automobile de 2020 per-
par un utilisateur directement sur la ma-
met aussi de montrer les impacts de l’inser-
quette de la ville :
Figure 3 – Photographie de la maquette 3D de l’application MarrakAir présentée lors de
la COP22 à Marrakech
Cette approche participative, qui a per- tantes à Marrakech pour le moment).
mis la mise en place d’une première
phase de développement du couplage entre
SCAUP/COPERT, s’est avérée très attrac- Références
tive pour le public, indiquant le succès de
la démarche de vulgarisation adoptée. D’un CITEPA, 2014. Centre Interprofessionnel
point de vue scientifique, l’intégration com- Technique d’Études de la Pollution Atmo-
plète de la méthodologie COPERT dans sphérique, (avril 2014). « Rapport d’inven-
SCAUP implique encore un temps de déve- taire national SECTEN », Paris
loppement et de tests important, et requiert Emery J., 2016. « La ville sous électrodes :
une étape de validation via des données de de la mesure à l’évaluation de la pollu-
comptages collectées sur le terrain (inexis- tion atmosphérique automobile », Thèse
http://thema.univ-fcomte.fr/theoq 18513ièmes Rencontres de Théo Quant Besançon, 17-19 Mai 2017
de doctorat en Géographie, Université de OMS, 2006. « Air Quality Guidelines Glo-
Bourgogne-Franche-Comté bal Update 2005 : particulate matter, ozone,
nitrogen dioxide, and sulfur dioxide ». Re-
Fenger, J., 1999. « Urban air qua- gional Office for Europe, World Health Or-
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doi :10.1016/S1352- 2310(99)00290-3
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mental cause of cancer deaths », Ar-
GAMA 1.6 : Advancing the Art of Com-
ticle de presse n ?221, Octobre 2013 :
plex Agent-Based Modeling and Simula-
http ://www.iarc.fr/en/mediacentre/iarcnews/pdf/pr221_E.p
tion, in : Boella, G., Elkind, E., Savari-
muthu, B.T.R., Dignum, F., Purvis, M.K. SETRA, 2009. « Émissions routières de
(Eds.), PRIMA 2013 : Principles and Prac- polluants atmosphériques : Courbes et fac-
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ternational Conference on Principles and Conception. SETRA, Bagneux.
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Berlin Heidelberg, pp. 117–131. Taillandier, P., Grignard, A., Gaudou, B.,
Drogoul, A., 2014. « Des données géogra-
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à base d’agents pour modéliser et simuler application de la plate-forme GAMA ». Cy-
les systèmes complexes spatialisés », HDR bergeo Eur. J. Geogr. doi :10.4000/cyber-
en Informatique, UPMC geo.26263
http://thema.univ-fcomte.fr/theoq 186Vous pouvez aussi lire
