Introduction

1L’urbanisation peut être traitée sous des angles multiples. Dans cet article, c’est la dynamique spatio-morphologique de la croissance du bâti qui retient notre attention, et plus précisément une de ses résultantes : le front d’urbanisation. Si le terme front d’urbanisation est souvent mentionné pour évoquer la croissance urbaine et l’avancée de la limite urbain-non urbain, sa définition demeure encore floue : lieu de contact dynamique (Bavoux, Chapelon, 2014), limite morphologique de l’espace bâti (Iau Île-de-France, 2010), par exemple. Les rares cartes de front d’urbanisation représentent principalement les surfaces gagnées par l’extension urbaine entre deux dates, avec des flèches pointant les directions de son avancée. Différentes raisons peuvent expliquer le faible nombre de représentations cartographiques. Le front, en tant que tel, est jugé secondaire dans la problématique de la croissance urbaine, et par ailleurs, il n’est pas toujours aisément discernable sur les photographies aériennes comme sur les cartes. Rares sont en effet les coupures nettes entre l’urbain et le non urbain, tout particulièrement en milieu périurbain peu dense. Les éléments bâtis n’étant pas connexes, déceler un front relève alors d’une construction mentale ou d’un processus automatisé afin de relier virtuellement les éléments bâtis selon la distance qui les sépare, et donner forme à la structure spatiale. L’une et l’autre de ces détections reposent sur des appréciations de distance, de contraste, de seuil. La première est généralement dépréciée car subjective, la seconde perçue comme compliquée à réaliser.

2Cet article porte sur la problématique de la détection du front d’urbanisation, laquelle n’est pas uniquement appréhendée sous l’angle technique. Les auteurs pensent en effet que la détection doit être sous-tendue par une réflexion sur le concept de front d’urbanisation, et guidée par un cadre théorique. La théorie des discontinuités de Roger Brunet est ce support. Ces prérequis sont exposés préalablement à la démarche de détection élaborée. Celle-ci est ensuite présentée à partir d’une application sur le Centre du département du Var, espace à enjeux en termes de croissance urbaine.

Le front d’urbanisation dans la littérature scientifique

3Si nous nous livrons à un examen de la manière dont le front d’urbanisation est abordé dans la littérature scientifique en France puis à l’étranger, force est de constater que le front d’urbanisation est fréquemment convoqué pour désigner une discontinuité existant entre l’urbain et son environnement.

4En France, ce front est classiquement considéré comme la limite des espaces urbains qui s’est déplacée au cours d’une période : « Le front d’urbanisation est la ligne de progression des surfaces artificialisées aux franges des agglomérations » (Bouron, 2019). Au regard de cette définition, le front d’urbanisation est la partie d’un contour urbain ayant progressé entre deux dates, soit un différentiel linéaire. Le front est donc un marqueur de l’avancée d’un phénomène spatial sur une période donnée. C’est cette dynamique qui distingue le front d’urbanisation du front urbain, qui, lui, correspond simplement à la limite entre l’urbain et le non urbain, « la limite morphologique de l’espace bâti » (Legenne et al., 2010). Comme l’exprime Frédéric Gilli, il existe un passage du front d’urbanisation sur un espace, et il en subsiste un front urbain « enraciné » (Gilli, 2002).

5La dynamique du front est abordée sous différents angles. Certains auteurs s’attachent à décrire le processus qui génère le front d’urbanisation. Ainsi, pour Françoise Dubost, cette ligne de progression de l’urbanisation s’explique par un processus qui débute aux marges de la ville, par la création de lotissements qui s’introduisent dans des terres agricoles et ce, de façon isolée (Dubost, 1990). Puis s’opère une densification des espaces bâtis par le remplissage des espaces interstitiels ou « intermédiaires », c’est-à-dire, par l’artificialisation des terres agricoles relictuelles au sein du tissu bâti. Progressivement, la construction individuelle laisse place à la construction d’immeubles collectifs. Dans cette dynamique, le lotissement est l’élément déclencheur, le générateur du processus du front d’urbanisation. Le front prend forme en deux temps, d’abord par une progression de la ligne d’avancée urbaine puis, par une densification du bâti. Les descriptions mettent généralement en exergue trois caractéristiques du processus : le front d’urbanisation ne progresse pas de façon isotrope, il suit un axe de propagation (une direction), et enfin, sa progression est fonction d’une vitesse.

6Cependant, la conception la plus commune considère le front d’urbanisation comme une bande située en lisière des villes, au sein de laquelle se produisent des processus de croissance urbaine (Jalabert, 1971 ; Taffin, 1985 ; Pelatan, 1988 ; Le Bris, 1998 ; Le Goix, 2013). Le tissu bâti s’y développe en contiguïté de l’urbain préexistant, et sur un espace plus ou moins large. Dans cette optique, le front est une délimitation « passive » qui accueille de nouvelles constructions, et non pas le marqueur d’un processus spatial. Toutefois un élément distingue cette conception de la précédente : là où le front était une ligne, il est ici un sous-espace linéaire, avec une profondeur. Le front « a une profondeur, il s’agit plus d’une frange que d’une ligne » (Brunet, 1968).

7Dans d’autres travaux, c’est l’optique surfacique qui prévaut. Le front est assimilé à l’aire sur laquelle se produit la croissance urbaine (Casalis, 1982), et correspond alors à la surface qui sépare les limites d’une ville entre deux dates. Cette définition du front s’écarte grandement de la définition linéaire.

8À la différence de la recherche française sur le sujet, les travaux menés à l’étranger ne traitent que très peu du front d’urbanisation. Hormis quelques mentions de l’« urbanization front » (Nakai, 1988 ; Yuanzheng, 2002 ; Fournet et al., 2016) en tant que délimitation des zones d’urbanisation récente, et limite statique à une date donnée, les études qui traitent du front urbain focalisent plus sur l’interface urbainnon-urbain et l’urbanisation entourant l’espace urbain (rural-urban fringe, urban outskirts), que sur l’aspect processus, et sans pour autant qu’il existe un consensus sur les modèles de développement des espaces urbains à leurs marges (Galster et al., 2001 ; Bhatta et al., 2010). Néanmoins, les travaux s’attachent à caractériser la croissance urbaine par le mode de développement, qui peut prendre la forme d’un comblement des dents-creuses ou de vacuités urbaines (infill), d’une croissance en bordure (edge-expansion) ou encore d’une croissance en saut d’étape (leap frog development). Le concept de mitage n’a pas d’équivalent dans la recherche anglo-américaine (Bhatta, 2010 ; Liu et al., 2016 ; Zhang, 2017 ; Perez et al., 2020). Ces modes de croissance urbaine sont étudiés selon une approche zonale comme celle d’Alicia Casalis (1982), ou selon une approche linéaire en se focalisant sur le déplacement de la limite entre deux dates tout comme dans les travaux de Jean-Benoît Bouron (2019).

9Le front d’urbanisation n’a pas fait l’objet de conceptualisation, à proprement parler. Toutefois, son appartenance à la catégorie des fronts le range parmi les lignes de contact dynamiques. Il est perçu à la fois comme une ligne mouvante d’extension de l’urbanisation – un front est par définition mobile – et comme une ligne de démarcation entre deux sous-ensembles spatiaux (Brunet et al., 2006 ; Bavoux, Chapelon, 2014). Cette ligne de démarcation se manifeste par une discontinuité, un espace de transition rapide entre deux états distincts mais jointifs. On parle ainsi de front météorologique pour désigner l’interface, le contact entre deux masses d’air qui évoluent.

Le front d’urbanisation, discontinuité dynamique endogène

10Les écrits de Roger Brunet sur les phénomènes de discontinuités en géographie, publiés depuis sa thèse complémentaire de doctorat, entrent en résonance avec la discontinuité géographique qu’est le front d’urbanisation (Brunet, 1968 ; Brunet et al., 1997 ; Brunet et al., 2006). Roger Brunet inscrit sa réflexion dans une approche systémique des discontinuités. Tout processus peut produire une discontinuité. Il distingue alors deux types de discontinuité, l’une statique, l’autre dynamique. Celle-ci se réfère au processus, celle-là correspond au résultat local du processus, et se manifeste concrètement par un seuil. Il introduit par ailleurs une autre distinction. La discontinuité peut être exogène, provoquée de l’extérieur, ou endogène, c’est-à-dire générée par les éléments même du système spatial dont les interactions produisent alors un changement qualitatif d’une partie du système. La discontinuité est également représentée comme une zone de passage d’un système spatial à un autre, avec une épaisseur variable, pouvant se réduire à une ligne. Comme le précise Roger Brunet « Le type même des discontinuités dynamiques dans l’espace est le front : front pionnier, front d’urbanisation, front de diffusion » (Brunet et al., 1997, p. 301). Le front d’urbanisation appartient aux discontinuités endogènes, aux discontinuités qui s’inscrivent dans la croissance des phénomènes.

11Ces réflexions sur la nature du front induisent deux approches dans l’analyse de l’extension de la ville, et en résultante, de détection du front. L’approche sera soit une analyse différentielle des formes des limites urbaines entre deux dates, soit une analyse du processus de constitution du bâti interne au système spatial. Le front correspondra soit à la ligne d’avancée des nouveaux bâtiments, soit sera le marqueur de la dynamique provoquée par une augmentation de densité bâtie génératrice de la discontinuité. C’est cette deuxième optique qui a été retenue pour construire la démarche de détection du front d’urbanisation.

12La croissance urbaine qui est « produite par l’interaction de divers agents au sein de complexes » (Brunet, 1968) – populations, prix du foncier, offres d’emploi, etc. – se traduit spatialement par la constitution progressive du tissu bâti. Le développement du bâti peut être facilité par un catalyseur – politique de la ville, plan et opération d’aménagement – ou par la présence de zones de faiblesses – déprise agricole, prix du foncier, etc. Le processus de densification du bâti peut alors créer une différenciation entre un sous-espace qui enregistre de fortes concentrations de nouveaux bâtiments et un espace qui en reçoit peu ou pas.

13Le point 10 de la théorie des discontinuités, qui concerne la mutation qualitative provoquée par les modifications quantitatives progressives, est ici majeur. Le changement de nature d’un espace non-urbain en un espace urbain s’explique par le franchissement d’un seuil de densité. C’est ce qui fait apparaître la discontinuité, la structure « front d’urbanisation », et qui en outre, permet de lui donner une forme. Le front d’urbanisation est ainsi un marqueur morphologique du processus de différenciation spatiale induit par la croissance du tissu bâti. Cependant, la localisation de cette discontinuité au sein du tissu bâti caractérisé selon des niveaux de densités différents reste à déterminer. La question du degré de densité des nouvelles constructions, de l’intensité de l’urbanisation générant ou non le front est déterminante dans la formalisation morphologique du front d’urbanisation.

14Ainsi, notre démarche de détection du front d’urbanisation repose sur le concept de front dynamique endogène et le front d’urbanisation est considéré comme une discontinuité spatiale expliquée non pas par une différence bâti-non bâti mais par la variation dans l’espace de la densité de nouvelles constructions. Il est donc généré par le système spatial lui-même, au cours de sa transformation par le processus de croissance urbaine. Sa morphogénèse se produit dans la bande caractérisée par les plus forts contrastes. La section qui suit présente les étapes du protocole de détection élaboré sur cette base théorique, et conçu pour être reproductible à tout type d’espace.

Démarche de détection d’un front d’urbanisation

15Le front dans sa dimension conceptuelle, est considéré comme un objet géographique dynamique, qui se déplace au cours du temps, au fur et à mesure que se développe en amont le phénomène dont il est issu. Cette dynamique systémique est un élément fondamental dans la méthode qui vise à la détermination du front. Le schéma de la figure 1 illustre la dynamique en jeu. Le contraste entre les zones qui se densifient et celles qui sont statiques implique une notion de mouvement.

Fig. 1

Schématisation du processus de formation d’un front d’urbanisation

Schématisation du processus de formation d’un front d’urbanisation

16Le protocole proposé a pour but de mettre en exergue les discontinuités dynamiques au travers du processus de croissance du tissu urbain résidentiel. La réflexion qui sous-tend le choix des traitements porte d’une part, sur la manière de considérer cette dynamique et d’autre part, sur le moyen de détecter la discontinuité.

17Étudier les discontinuités à deux dates distinctes ne permet d’analyser que le déplacement d’une discontinuité statique, comme le font la plupart des travaux. Or, pour prendre en compte l’aspect dynamique, il faut s’intéresser au différentiel, par exemple, dans le cas de la croissance urbaine s’intéresser aux bâtiments apparus entre deux dates.

18Il est également important de déterminer la nature de la discontinuité à mesurer, dans le cadre du front d’urbanisation : ici c’est la variation dans l’espace des densités de nouvelles constructions. La discontinuité ne porte pas sur un différentiel brut de densité mais sur un différentiel de niveau de densité entre une zone connaissant de la croissance du tissu bâti et un espace n’en connaissant pas. Par conséquent, l’application de la théorie des discontinuités doit s’appuyer sur une mesure faisant état du niveau d’homogénéité dans les niveaux de nouvelles constructions. Parmi les mesures de la discontinuité spatiale, Claude Grasland propose de construire un indicateur de dissemblance s’appuyant sur un calcul de pentes (Grasland, 2008). Cette mesure permet une formalisation des lignes de discontinuités observables au sein d’une surface aux valeurs continues et dérivables et s’appuie sur le protocole proposé. L’avantage de cette méthode est qu’elle propose une mesure quantitative de la discontinuité, ce qui peut mettre en exergue une graduation entre les zones les plus hétérogènes au sein de l’espace d’étude.

19Ce protocole repose sur des méthodes d’analyse spatiale et d’analyse d’images par morphologie mathématique. Il est appliqué sur les données de la bd topo de l’Ign à deux dates, qui permettent de localiser à une échelle fine les bâtiments résidentiels apparus entre ces deux dates, et qui bornent la période d’étude choisie (2002 et 2017 dans l’application sur le Centre Var). Le protocole se décompose en deux étapes.

Les étapes du protocole

Étape 1 : déterminer les plus forts contrastes de croissance du tissu bâti et révéler les discontinuités spatiales

20Un premier traitement concerne la transformation des bâtiments issus de la bd topo en grille de densité de bâtiments. Afin d’obtenir ce résultat, chaque bâtiment est au préalable réduit à son centroïde. Une grille régulière est apposée sur la zone d’étude. La taille de la maille dépend de l’étendue de l’espace étudié et de l’échelle à laquelle l’analyse est souhaitée. Dans l’espace d’étude du Centre Var, c’est une maille de cent mètres de côté qui a été retenue (ce choix est discuté plus loin). La densité de bâtiments est calculée à partir des nouveaux éléments bâtis inclus dans chaque maille.

21Dans un second temps, l’objectif est de détecter les concentrations des densités de bâti nouveau. L’analyse de la distribution spatiale de la croissance du bâti a pour but de différencier les espaces connaissant de forts niveaux d’apparition de nouveaux bâtiments de ceux situés en marge de la croissance urbaine, qui contiennent peu ou pas de bâti nouveau. Cette différentiation vise à déceler les plus forts contrastes spatiaux, les plus fortes démarcations dont les résultats mèneront, ultérieurement, à la distinction des fronts.

22La méthode retenue pour caractériser le degré de dispersion ou de concentration de densités de nouveaux éléments bâtis dans une zone donnée est le calcul de l’indice d’entropie de Shannon, qui est fréquemment utilisé pour mesurer les niveaux d’homogénéité et d’hétérogénéité spatiale d’un type d’occupation du sol. Initialement élaboré pour le traitement de l’information, il est mobilisé en géographie pour mesurer le degré de dispersion spatiale d’un phénomène (Dauphiné, 2003) ou le degré de diversité ou d’homogénéité (Caloz, Collet, 2011).

23Le calcul de l’indice de Shannon tel qu’il est réalisé en analyse d’images s’appuie sur un certain nombre de classes observé autour de chaque pixel analysé selon la technique de la fenêtre mobile (ou glissante). Il est nécessaire au préalable de passer des densités brutes de nouveaux bâtiments à des classes de densités. Au regard de la distribution asymétrique et plurimodale de la variable de densité, le choix de la discrétisationclassification repose sur une méthode adaptative. La classification est ainsi réalisée selon une méthode des K-moyennes en douze classes (nombre déterminé par la méthode de Calinski-Harabasz), suivant l’algorithme de Lloyd (Ostrovsky et al., 2012), l’utilisation de cette méthode sur une seule variable s’avérant efficiente (Li, Flury, 1995) et similaire dans le mode de fonctionnement à la discrétisation de Jenks.

24L’indice de Shannon est calculé ainsi :

25où P_i est la proportion de la surface de l’espace d’étude occupée par la classe i (ici, une classe de densité de nouvelles constructions). Utilisé via une fenêtre mobile, cet indice permet d’analyser localement le niveau de diversité à l’échelle d’une cellule raster.

26Une valeur égale à 0 reflète une concentration dans une classe de densité. La valeur augmente en fonction de la diversité des classes présentes.

27L’utilisation d’un calcul par fenêtre mobile implique le choix d’une distance d’analyse autour de chaque pixel. Dans le cadre du protocole présenté, la taille de la fenêtre mobile est de 300 mètres par 300 mètres soit un voisinage d’une cellule raster. La figure 2 récapitule la chaîne de traitements de cette première phase.

Fig.2

Détail de l’étape 1 – détermination des plus forts contrastes de croissance du tissu bâti

Détail de l’étape 1 – détermination des plus forts contrastes de croissance du tissu bâti

28Pour résumer, les nouvelles concentrations de bâtiments issues de la croissance urbaine font augmenter l’indice de Shannon, l’entropie y étant plus importante que sur les terres agricoles. La juxtaposition dans un espace de valeurs d’indices de plus en plus faibles construit une pente, qui permet de localiser le front sur les valeurs les plus élevées. Afin de caractériser les plus fortes démarcations spatiales des valeurs de l’indice de Shannon au sein de l’image, une image gradient est réalisée selon un calcul de pente. Les plus forts contrastes représentés sur cette image mettent en évidence des structures linéaires aux contours flous, avec des épaisseurs variables. Il ne manque au front que sa dimension linéaire.

Étape 2 : localiser les fronts et leur donner forme

29La seconde phase de la démarche illustrée par la figure 3, correspond aux traitements d’images à finalité morphologique visant à transformer la zone de démarcation floue en objet linéaire dont les limites sont définies tant par leur niveau de contraste que par leurs formes. La logique surfacique qui a prévalu dans les traitements de la première phase du protocole laisse la place à une approche topologique et morphologique destinée à donner une forme relativement précise à la discontinuité du front.

Fig. 3

Détail de l’étape 2 – opérations morphologiques

Détail de l’étape 2 – opérations morphologiques

30Cette phase est composée d’un enchaînement de transformations d’images fondées sur des algorithmes de morphologie mathématique (Serra, 1982 ; Goustias et al., 2000 ; Voiron-Canicio 1995, 1996, 2009 ; Shih 2010). Préalablement, il est nécessaire de seuiller l’image gradient afin d’individualiser, sur une image binaire, les plus fortes valeurs de l’indice de l’entropie. Pour cela, il est possible d’utiliser l’algorithme de morphologie mathématique dit du chapeau haut-de-forme (Schmitt, Mattioli, 2013). Cependant, les paramètres nécessaires à cette transformation sont à déterminer au cas par cas. Dans un souci d’automatisation du protocole, il a été préféré un seuillage fondé sur la valeur centrale de la distribution, ne conservant que 50 % des valeurs les plus hautes, soit un effectif restreint qui ne retient que les crêtes des valeurs du gradient.

31Le traitement d’image qui suit a pour objet de faire émerger les structures linéaires majeures et de laisser de côté les microstructures. Pour ce faire, un filtrage de l’image seuillée est opéré au moyen d’un filtre alterné séquentiel, reposant sur un procédé de dilatations-érosions. Cette transformation consiste à utiliser deux opérations morphologiques de base : l’ouverture et la fermeture, l’une à la suite de l’autre (Voiron-Canicio, 1995 ; Najman, Talbot, 2010). Comme représenté sur la figure 3, le filtre alterné séquentiel se décompose en une fermeture de taille 2 (5 x 5 px) suivie d’une ouverture de taille 1 (3 x3). Ce filtre permet dans un premier temps de procéder à une dilatation suivie d’une érosion de taille plus fine, en rattachant les objets proches (distance inférieure ou égale à 200 mètres) et en laissant les objets plus éloignés séparés. Dans un second temps, l’ouverture (une érosion suivie d’une dilatation) permet de supprimer tout objet d’un pixel. Les micro-contrastes sont supprimés, et les petites irrégularités des fronts sont lissées. Ce filtre alterné séquentiel est tout d’abord appliqué sur une grille de présence-absence de bâti, c’est-à-dire sur l’image binaire du bâti en 2002, afin d’obtenir l’image des taches urbaines.

32Une différence ensembliste est ensuite réalisée entre la pente seuillée et les taches urbaines pour n’obtenir que les fronts externes au bâti de 2002. Sans cette transformation, des fronts d’urbanisation seraient mélangés à des fronts de densification, internes à l’espace urbain préexistant.

33Un second filtre alterné séquentiel est, enfin, appliqué aux fronts externes. Les contours des fronts sont ainsi lissés, moins fragmentés, et les petites structures disparaissent.

34Même avec une ouverture de petite taille, la forme des objets est modifiée. Aussi pour retrouver la forme des discontinuités-fronts issus de la fermeture, une reconstruction géodésique est réalisée (Voiron-Canicio, 1995 ; Bilodeau et al., 2005). Une fois les objets reconstitués, il devient possible de transformer la forme surfacique des discontinuités en ligne, et ainsi intégrer la dimension linéaire du concept de front.

35La transformation morphologique du squelette (Serra, 1982 ; Daya Sagar, 2013) est appliquée sur la discontinuité afin de la ramener à son ossature réduite à un pixel. Les différents fronts d’urbanisation sont alors déterminés au format raster et peuvent être convertis en format vectoriel.

Application à la détection des fronts d’urbanisation dans le Centre Var

Le Centre Var, un espace à enjeux d’urbanisation

36La région Sud ex-Provence-Alpes-Côte d’Azur est sous forte pression urbaine (Decoupigny, Passel 2014 ; Ornon, 2016). Entre 1990 et 2012, les surfaces artificialisées (données Corine Land Cover) ont connu une croissance de 31 %. Ce phénomène touche tout particulièrement le Centre du département du Var où plus de 18000 bâtiments à usage résidentiel ou mixte ont été construits entre 2002 et 2017 (Ign – bd topo). Ce territoire en forte mutation est défini par le schéma régional d’aménagement et de développement durable et d’égalité du territoire comme un espace à enjeux. L’un d’eux est le maintien des zones agricoles aux abords des espaces urbains. Dans ce contexte, l’analyse de la croissance du tissu urbain résidentiel du Centre Var et l’identification des fronts d’urbanisation à l’œuvre prend tout son intérêt. La zone d’étude se situe à équidistance d’Aix-en-Provence, de Cannes et de Toulon. Elle s’étend de la ville du Muy, à l’est, à la commune de Bras, à l’ouest, et de Pignans, au sud à Salernes, au nord.

37La démarche précédemment présentée a été menée sur le bâti résidentiel de 2002 et de 2017. Les couches correspondant au bâti de ces deux dates sont incluses dans un fichier geopackage téléchargeable, au même titre que le code, via le lien indiqué in fine. L’analyse de l’évolution des densités de bâtiments révèle les espaces connaissant les plus fortes dynamiques en les mettant en opposition avec les espaces agricoles et naturels en voie d’urbanisation. En effet, la modélisation du front d’urbanisation met en lumière les plus fortes discontinuités existant entre les espaces en proie à une forte dynamique de croissance du bâti et les espaces environnants encore vierges d’urbanisation.

38La figure 4 représente les tâches urbaines de 2002 ainsi que les fronts d’urbanisation identifiés par le protocole. On y observe 70 fronts, situés en lisière de certains espaces urbains. Seuls deux d’entre eux, au centre de la carte, correspondent à une forte densification de hameaux. Il est à remarquer que les fronts sont plus fréquents le long des axes autoroutiers qu’en position reculée, comme dans la partie nord-est. La raison tient au mode d’apparition des nouveaux bâtiments, au cours de la période 2002-2017. En effet la tendance majeure du développement de ces derniers, dans les communes longeant l’A8 et l’A57 (Vidauban, Le Luc, le Cannet-des-Maures, Gonfaron ou encore Brignoles), est à l’habitat groupé en lotissements sur des parcelles agricoles jouxtant les franges urbaines. Ce mode de croissance urbaine crée de forts contrastes locaux entre densités de bâti importantes à l’hectare et zones agricoles.

Fig. 4

Résultats de la modélisation des fronts d’urbanisation dans le Centre Var

Résultats de la modélisation des fronts d’urbanisation dans le Centre Var

39A contrario, la partie nord-est de l’espace d’étude connaît un mode de croissance du tissu bâti beaucoup plus lâche qui, par conséquent, ne génère pas de fronts d’urbanisation. Le nouvel habitat dispersé est plus présent aux abords des villes. En raison de plus faibles densités de nouvelles constructions, disséminées en marge des espaces urbains, l’indice de Shannon y est plus bas et par conséquent la pente du gradient, moins forte. Bien qu’il existe de fortes dynamiques de croissance urbaine au Muy, à Lorgues, aux Arcs-sur-Argens et particulièrement à Draguignan la méthode proposée ne détecte pas de fronts du fait d’une répartition spatiale des nouvelles constructions plus homogène que pour le reste de l’espace d’étude.

Typologie morphologique des fronts

40Comme développé précédemment, le front d’urbanisation modélisé est issu d’un calcul de pente du niveau d’entropie locale de la distribution des densités de nouveaux bâtiments. Outre la mise en évidence de la discontinuité spatiale par ce calcul, la construction met également en exergue la direction du front d’urbanisation. En effet l’orientation de la pente donne la direction de déplacement du front et renseigne sur sa dynamique. Le déplacement du front en aval de la pente se réalise de manière perpendiculaire à la discontinuité spatiale. Pour concevoir cette notion d’orientation et de déplacement, il faut se référer au gradient de la distribution spatiale de l’indice de Shannon. Ainsi, en fonction de la distribution spatiale des densités de nouveaux bâtiments apparus entre deux dates, il est possible d’observer des fronts d’urbanisation de différentes formes.

41Jusqu’à présent le front d’urbanisation était appréhendé sous sa définition générique : une discontinuité linéaire ayant une certaine épaisseur. Cependant, un examen plus précis, à l’échelle de la ville, fait apparaître des différenciations morphologiques qui expriment les particularités du contexte local propre à chaque front. Six types de configuration de fronts peuvent être relevés sur l’espace étudié (fig. 5).

Fig. 5

Typologie des fronts d’urbanisation modélisés

Typologie des fronts d’urbanisation modélisés

42Le front A est le cas le plus fréquent : linéaire, courbé, il correspond à l’idée commune du front. Ce type de front apparaît lorsque le développement du bâti suit les limites urbaines. Le second profil, B, est illustré par le front entourant le village de Cabasse, au centre de l’espace d’étude. Tout comme le A, il est linéaire, et les nouvelles constructions se réalisent sur les marges du tissu bâti préexistant, mais sa forme quasi circulaire s’explique par une urbanisation presque isotrope.

43Les fronts C et D se caractérisent par une forme non linéaire due à la jonction de plusieurs bribes de fronts. Ainsi, il est possible d’observer facilement la jointure entre deux fronts sur l’image C (Brignoles). Un développement des tissus urbains s’est opéré au sud et à l’est, et en continuité de l’urbain préexistant, favorisant pour chacun d’eux la génération d’un front. La distance les séparant étant faible (de l’ordre de 300 mètres), les deux fronts ont fusionné en un seul. Cette situation laisse à penser que la pression urbaine est importante sur les espaces au sud-est, entre les deux zones de croissance. Le cas D, au nord de Gonfaron, présente une forme très particulière, en H, qui est due à deux concentrations distinctes de nouveaux bâtiments, faiblement espacés, et construits le long d’un axe routier. La concentration au sud génère un front en fer à cheval orienté vers le nord, et en sens inverse, pour la concentration située au nord.

44Les deux derniers types décelés ont tous deux des caractéristiques particulières : ils ne se caractérisent pas par une forme linéaire, mais surfacique, et les processus morphologiques qui ont conduit à leur génération sont opposés. Le front E, localisé au sud-est de Cabasse, s’est formé sur une concentration de nouveaux bâtis à partir d’un point central, avec des avancées dans quatre directions, d’où la forme en X. Si la concentration du bâti avait été plus étendue, sa forme aurait été une auréole. Le dernier type de front d’urbanisation, F (à l’ouest de Taradeau), est à l’exact opposé. Sa forme triangulaire s’explique par la présence de trois zones de concentration de nouveaux bâtiments, à l’est, à l’ouest et au nord. Il s’agit là de l’union de trois fronts sur un espace interstitiel.

Choix méthodologiques et discussion des résultats

45Les fronts d’urbanisation détectés dans l’espace d’étude du Centre Var procèdent d’une démarche de modélisation fondée sur des fondements théoriques. Le front est une structure spatiale, linéaire, avec une profondeur, dynamique, marquant un fort contraste dans le tissu bâti. La finalité de la démarche adoptée a été de révéler ces caractères. Cependant, l’identification des fronts découle d’un certain nombre de choix et d’appréciations qui peuvent être discutés. En premier lieu, le choix de la résolution du raster. Comme dans toute analyse par grille, la taille de la maille conditionne grandement les résultats. De nombreux tests ont été réalisés (25, 50, 75, 100, 125, 150 mètres). Le choix s’est porté sur une résolution de 100 mètres de côté ; en dessous de 100 mètres, les densités de bâti sont trop faibles pour déterminer les fronts, ils sont alors sous-représentés ; au-delà de 100 mètres, la perte de précision est conséquente et les fronts sont surreprésentés. Il en est de même pour le choix des tailles de fenêtre d’analyse pour le calcul de l’indice de Shannon, et des tailles des opérateurs morphologiques lors de certaines transformations d’image par la morphologie mathématique. La préservation maximale des formes et des structures spatiales a guidé les choix. Ainsi, la taille de la fenêtre mobile qui a été retenue ici, pour le calcul de l’indice de Shannon, est de 300 mètres. En outre, une analyse de sensibilité a été réalisée (fig. 6) en faisant varier la taille de la fenêtre mobile. Il est à noter que plus les fenêtres sont larges, plus les petites structures spatiales ont tendance à disparaître. Par ailleurs, deux phénomènes apparaissent sur le plan géographique. D’une part, l’augmentation de la taille de la fenêtre mobile entraîne une disparition des petites structures dans la moitié Nord de l’espace d’étude, correspondant principalement aux fronts d’urbanisation aux abords des villages situés dans le relief collinaire au Nord de la plaine des Maures. D’autre part, sur les fronts des plus grandes villes (Brignoles, Le Luc, Vidauban), localisés sur la dépression permienne, là où l’urbanisation est la plus importante, des simplifications de forme et des fusions en cas de proximité s’observent.

Fig. 6

Analyse de sensibilité des fronts d’urbanisation au choix de la taille de la fenêtre

Analyse de sensibilité des fronts d’urbanisation au choix de la taille de la fenêtre

46D’autres questions se posent. La première concerne les phénomènes internes à la cellule raster. L’analyse, au niveau micro-local, des modes d’implantation des nouveaux bâtiments fait actuellement l’objet de recherches complémentaires. Une autre interrogation est relative à la prise en compte des protections environnementales et des limitations en matière de constructibilité. L’ajout de données émanant des plans locaux d’urbanisme a été envisagé, mais ce choix a été décliné pour des raisons d’accès aux données sur l’ensemble de l’espace d’étude. En effet, parmi les limitations existantes, la zone agricole protégée (zap), dans un plan local d’urbanisme (plu), a pour objectif de lutter contre le mitage des espaces agricoles et l’étalement urbain. Toutefois, dans le Centre Var, seule la commune de Taradeau est concernée par la mise en place de ce type de périmètre. Le plu étant actuellement en révision, et de ce fait indisponible au public, les zones protégées de la commune n’ont pu être intégrées comme facteur susceptible de limiter l’apparition des fronts d’urbanisation. Il en a été de même pour les plans de prévention des risques (ppr). L’étude de la croissance urbaine dans le Centre Var, entre 2002 et 2017, ayant montré que les ppr ne constituaient pas un facteur limitant l’urbanisation et la construction de nouveaux bâtiments, les ppr n’ont pas été introduits dans l’analyse.

47Enfin, le dernier point de discussion porte sur la dépendance des résultats à l’étendue de la période d’étude considérée, tant au niveau de l’intensité des contrastes de densité que de la direction des fronts détectés. L’analyse menée sur le Centre Var a été réalisée sur une épaisseur temporelle de quinze ans. Cette période a été jugée suffisamment longue pour rendre compte de la dynamique urbaine, sans l’être trop, pour permettre d’aborder la question de l’anticipation de l’urbanisation future. Néanmoins, appréhender la formation des fronts d’urbanisation sur des dates antérieures à 2002 permettrait de valider, ou non, l’hypothèse de leur déplacement au cours du temps. Il serait également d’un grand intérêt d’observer l’évolution des fronts d’urbanisation au cours de cette période sur des pas de temps plus fins. Les difficultés d’obtention des versions anciennes de la bd topo de l’Ign nous ont contraints à ne considérer que la période 2002-2017 pour cette étude.

Conclusion

48La démarche de détection des fronts d’urbanisation répond à un double objectif, méthodologique et appliqué. Le front n’est pas appréhendé comme la simple trace de l’avancée des surfaces artificialisées entre deux dates, mais comme un objet géographique dynamique, issu de processus de densification au sein d’un système spatial. Il naît d’une forte concentration de constructions dans un espace, générant une discontinuité, laquelle agit comme une force prenant elle-même part au processus de croissance urbaine. La morphogénèse du front découle de cette dynamique spatiale. La modélisation spatio-morphologique mise en place a pour finalité de la révéler et de lui donner forme. Fondé sur un enchainement de traitements d’images, et sur l’utilisation de données d’occupation du sol accessibles, le protocole a été conçu pour être reproductible.

49L’identification des fronts d’urbanisation présente de multiples intérêts. À fine échelle, la configuration des fronts renseigne sur l’organisation spatiale des zones de concentration des nouveaux bâtiments, et sur les directions de la dynamique locale du bâti. Au niveau régional, les fronts signalent les espaces à enjeu. La cartographie des fronts ainsi que les directions préférentielles de leur avancée sont alors de précieux outils de réflexion dans une optique de planification urbaine ou environnementale. En effet, l’anticipation des dynamiques à venir est un enjeu évident en aménagement comme en planification, mais un exercice toujours délicat à mener, notamment dans les espaces périurbains à forte prédominance d’espaces ruraux. Les fronts ne s’y lisent pas aisément, et a fortiori, les directions de leur progression. La modélisation spatio-morphologique permet de rendre compte de l’intensité de la pression urbaine qui s’exerce sur le territoire encore rural, en signalant d’une part, les espaces où s’exercent les plus fortes pressions – les lieux où terres agricoles et forêts sont les plus menacées – et d’autre part, les évolutions potentielles en germes sur la ligne même du front. La détection des fronts d’urbanisation présente donc un intérêt majeur dans un diagnostic territorial, et d’autant plus dans diagnostic territorial prospectif.

50Le front d’urbanisation possède en effet une dimension prospective. Le front est une structure spatio-temporelle qui non seulement informe – au sens étymologique du terme – sur le processus qui l’a générée, mais exprime, en outre, une dynamique en cours. En effet, à la dimension dynamique du front est lié un sens de propagation. Un front est créé à l’intérieur du système spatial quand le bâti s’accroît en un lieu, et qu’une forte discontinuité se marque avec le proche environnement. Un vecteur peut être généré du point de densification au front, perpendiculairement à la ligne de discontinuité, indiquant ainsi la direction du déplacement du front au cours du temps. Dès lors, l’anticipation du phénomène générateur de front devient envisageable. En s’appuyant sur le neuvième point de la théorie des discontinuités de Roger Brunet : « Une nouvelle période d’évolution graduelle tendant à effacer les effets de la discontinuité ou à préparer une nouvelle discontinuité suit généralement le franchissement d’un seuil », deux processus distincts de croissance urbaine peuvent alors se manifester, soit la zone concernée par le front connaît une densification du tissu bâti, ce qui conduit à un estompage de la ligne de front, soit le front se déplace car l’espace entre le front et la zone de densification dont il est issu va lui aussi devenir générateur de discontinuité.

51Cette étude a focalisé l’attention sur la génération des fronts à l’extérieur des espaces urbains existants afin de ne mettre en exergue que les dynamiques se produisant sur leurs franges. Cependant, les fronts internes mériteraient également attention. Le front de densification à l’intérieur d’une aire urbaine est un système spatial complexe, associant des sous-ensembles variés, au tissu bâti partiellement constitué, qui, malgré son intérêt, est moins étudié que le front d’urbanisation. La méthodologie mise en place pour les fronts d’urbanisation pourrait s’avérer efficiente dans la détection des dynamiques de densification internes, et des structures spatiales qu’elles induisent.