Méditerranée Base de données de temps de parcours …mim.cete-aix.fr/IMG/pdf/capvista2009.pdf · GPS sur un site web en vue de leur visualisation cartographique avant leur récupération

CETEMéditerranée

Base de données de temps de parcours par GPS : logiciel CapVista version 2009

Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée

www.cete-mediterranee.fr

Rapport

CETE Méditerranée DCEDI/ALR

Direction Générale des Infrastructures, des Transports et de la MerService des Affaires Générales et de la Stratégie/Mission des Transports Intelligents

Base de données de temps de parcours par GPSversion 2009

date : avril 2009

auteur : CETE Méditerranée

responsable de l'étude : Patrick Gendre, DCEDI

participants : Didier Goudergues, DCEDI

résumé de l'étude :

Les traces GPS sont un moyen prometteur d'améliorer la connaissance des déplacements multimodaux, dont l'utilisation se développe rapidement. Avec le soutien des services centraux du ministère (DGITM et CERTU), le CETE Méditerranée a fait développer un logiciel permettant de créer une base de données de temps de parcours historiques à partir de mesures effectuées par GPS, et d'une cartographie numérique de référence. Le présent rapport présente la version 2 de ce logiciel, baptisé CAP VISTA (pour “CAlcul de temps de Parcours, VISualisation et STAtistiques”), développée fin 2008 par la société ICIA Technologies en tant que module de leur Système d'Information Géographique GrfMap. Les principales améliorations apportées par cette version 2 concernent la possibilité de télécharger les traces GPS sur un site web en vue de leur visualisation cartographique avant leur récupération par le gestionnaire de la base, et le calcul de temps de parcours entre zones plutôt que sur des tronçons routiers, ce qui permet de nouvelles analyses de données, notamment pour des déplacements multimodaux.Ce document s'adresse aux services techniques des collectivités et du ministère en demande de veille sur le sujet, notamment les villes, agglomérations et conseils généraux, ainsi qu'aux bureaux d'études.La première partie de ce rapport présente le logiciel dans ses grandes lignes, et les étapes qui permettent à partir des traces GPS d'alimenter une base de données puis d'analyser des temps de parcours.La seconde partie du rapport des éléments concernant sa mise en oeuvre ou les adaptations dont il pourrait faire l'objet, résultant d'entretiens avec des utilisateurs potentiels.La documentation détaillée du logiciel est par ailleurs téléchargeable sur internet.

nombre de pages : 16n° d'affaire : 08C000296maître d'ouvrage : DGITM/SG/MTI (M. LAMBERT Roger)

BD TP GPSCapvista v2 – avril 2009 2

CETE Méditerranée DCEDI/DERIS/TIER

SOMMAIRE

Table des matières 1 INTRODUCTION.............................................................................................................................................4

1.1 Contexte .......................................................................................................................................................4

2 PRÉSENTATION DE L'APPLICATION CAPVISTA.................................................................................4 2.1 GPS, BD et SIG............................................................................................................................................4

2.1.1 Les terminaux GPS................................................................................................................................5 2.1.2 Base et Modèle de données....................................................................................................................5 2.1.3 Le Système d'Information Géographique..............................................................................................6

2.2 Les étapes de constitution d'une base de données........................................................................................6 2.2.1 Définir la couche de référence pour le calcul des TP...........................................................................6

2.2.1.1 tronçons routiers...........................................................................................................................6 2.2.1.2 pôles (d'échange ou zones de transit)...........................................................................................7

2.2.2 Enregistrer des traces GPS....................................................................................................................8 2.2.3 Importer les traces et calculer les parcours..........................................................................................9

2.2.3.1 TP routiers (sur tronçons).............................................................................................................9 2.2.3.2 TP entre pôles...............................................................................................................................9 2.2.3.3 Statistiques de TP.........................................................................................................................9

2.2.4 Définir les itinéraires et Calculer des statistiques.................................................................................9 2.2.5 Visualiser les données..........................................................................................................................10 2.2.6 Exporter vers d'autres outils................................................................................................................11

3 UTILISATIONS POSSIBLES.......................................................................................................................11 3.1 Types d'application.....................................................................................................................................12

3.1.1 constitution d'un BD de TP en temps différé.......................................................................................12 3.1.1.1 temps de parcours routiers (sur tronçons)..................................................................................12 3.1.1.2 temps de parcours multimodaux................................................................................................12

3.1.2 Qualification et Fusion de données.....................................................................................................12 3.1.3 Utilisation du GPS pour les lignes de TC inter-urbains......................................................................13

3.2 Mise en oeuvre :.........................................................................................................................................14 3.2.1 en régie................................................................................................................................................14 3.2.2 prestation.............................................................................................................................................14 3.2.3 R&D / projet collaboratif....................................................................................................................14

4 CONCLUSION ET PERSPECTIVES..........................................................................................................14

5 ANNEXES.......................................................................................................................................................15 5.1 Bibliographie..............................................................................................................................................15 5.2 Le modèle de données de Cap Vista...........................................................................................................16



1 Introduction

1.1 Contexte

Les traces GPS sont un moyen prometteur d'améliorer la connaissance des déplacements multimodaux, dont l'utilisation se développe rapidement. Avec le soutien des services centraux du ministère (DGITM et CERTU), le CETE Méditerranée a fait développer un logiciel permettant de créer une base de données de temps de parcours historiques à partir de mesures effectuées par GPS, et d'une cartographie numérique de référence. Le présent rapport présente la version 2 de ce logiciel, baptisé CAP VISTA (pour “CAlcul de temps de Parcours, VISualisation et STAtistiques”), développée fin 2008 par la société ICIA Technologies en tant que module de leur Système d'Information Géographique GrfMap. Cap Vista apporte les fonctions suivantes :

- Importer dans un système d'information géographique (SIG) des traces GPS de parcours ,- Calculer des temps de parcours sur les tronçons d'un réseau routier, ou entre pôles définis au préalable,- Calculer des statistiques de temps de parcours sur des tronçons, des itinéraires composés de plusieurs

tronçons, ou entre pôles,- Visualiser les résultats sur une cartographie ou exporter les résultats vers d'autres logiciels.

La licence d'utilisation coûte environ 1500 Euros, et chaque terminal GPS une centaine d'Euros. Les principales améliorations apportées par cette version 2 concernent la possibilité de télécharger les traces GPS sur un site web en vue de leur visualisation cartographique avant leur récupération par le gestionnaire de la base, et le calcul de temps de parcours entre zones plutôt que sur des tronçons routiers, ce qui permet de nouvelles analyses de données, notamment pour des déplacements multimodaux.L'objectif du CETE s'inscrit dans une démarche de recherche et développement. A travers le développement de ce prototype et des tests successifs visant à l'améliorer, il s'agit de favoriser l'utilisation de ce type d'applications qui nous semblent pertinentes pour le domaine de l'analyse du trafic et des déplacements, ainsi que de mieux comprendre les besoins des utilisateurs potentiels, et de favoriser le développement d'outils répondant à leur demande. Ce document s'adresse aux services techniques des collectivités et du ministère en demande de veille sur le sujet, notamment les villes, agglomérations et conseils généraux, ainsi qu'aux bureaux d'études.La première partie de ce rapport présente le logiciel dans ses grandes lignes, et les étapes qui permettent à partir des traces GPS d'alimenter une base de données puis d'analyser des temps de parcours. La seconde partie du rapport des éléments concernant sa mise en oeuvre ou les adaptations dont il pourrait faire l'objet, résultant d'entretiens avec des utilisateurs potentiels. La documentation détaillée du logiciel est par ailleurs téléchargeable sur internet.

2 Présentation de l'application CapVista

2.1 GPS, BD et SIGL'application a pour but la constitution d'une base de données (BD) de temps de parcours (TP).Pour cela, elle utilise 3 composants principaux :- des terminaux GPS qui enregistrent les traces de parcours sur le réseau routier;- une base de données;- le logiciel CapVista proprement dit, qui est en fait le SIG GrfMap doté d'un module Temps de Parcours.



2.1.1 Les terminaux GPSIl en existe différents modèles, selon leur capacité mémoire (quelques dizaines de milliers de points), l'autonomie des batteries (typiquement une dizaine de d'heures), la présence d'une interface USB ou Bluetooth, la possibilité ou non de prendre des « tops »1 - par exemple pour des repérer des arrêts TC ou autres points d'intérêt lors d'un parcours, etc. Une recherche sur les termes « GPS data logger » sur internet vous donnera accès aux produits du marché. Le prix est de 50 à 150 Euros. Leur utilisation est simple mais nécessite un minimum de formation des utilisateurs qui veulent collecter des traces. Lors de nos tests sur le terrain pour des parcours en voiture sur des itinéraires essentiellement péri-urbains, nous avons réglé la fréquence de mesure de position au maximum : 1 trace par seconde (il serait néanmoins possible de passer à 3 secondes par exemple).Les utilisateurs doivent ensuite télécharger les données du terminal vers un PC, puis de ce PC vers le gestionnaire, éventuellement via un site internet qui permet en outre à l'utilisateur de visualiser les tracés.Un logiciel fourni avec le GPS permet le déchargement des traces et la configuration du terminal: on peut en particulier préciser la fréquence d'enregistrement (tous les x mètres, ou toutes les x secondes). A l'utilisation, il s'avère qu'une mesure de position par seconde est souhaitable pour obtenir un nombre suffisant de points sur les tronçons routiers pour des déplacements en voiture.L'application CapVista peut travailler avec tout fichier de traces GPS aux formats standard NMEA ou GPX. Il serait donc possible d'utiliser des traces produites par tout terminal, y compris les récents téléphones GPS, ou les GPS de loisirs/randonnée. Il existe par ailleurs des outils de conversion entre les multiples formats existants de traces GPS, dont GPSBabel (open source). Cela peut être intéressant pour analyser les données à partir de fichiers au format texte avec un tableur, par exemple pour représenter la vitesse ou l'altitude en fonction du temps.

2.1.2 Base et Modèle de donnéesL'application fonctionne sous Windows; la connexion avec la base de données s'effectue via ODBC, le mécanisme de liaison de données de Windows.GrfMap/CapVista est un système d'information géographique. Comme la plupart des SIG, son but n'est pas de gérer les données, mais de permettre une manipulation visuelle des informations sous forme de couches géo-référencées (ponctuelles, linéaires ou surfaciques) afin de produire des cartes. Ces couches et ces cartes sont stockées dans des fichiers au format spécifique de grfmap (.gmf) ; ce SIG permet aussi d'importer / exporter des données depuis / vers d'autres SIG (Mapinfo ou ArcGis notamment). Il permet également de connecter les couches d'information géographique en liaison dynamique avec une base de données. Dans le cadre de ce projet, nous avons utilisé l'application avec 2 gestionnaires de BD: Microsoft Access et Postgis, l'extension géographique de la base de données open source PostgreSQL. Postgis présente l'avantage de pouvoir aussi stocker les géométries des objets, par rapport à Access ou tout autre base « non spatiale ».

Un apport intéressant de notre projet est la définition des données utiles en matière de temps de parcours routiers, et du modèle de données correspondant (qui figure en annexe : en gros, chaque objet correspond à une table de la base où sont décrits les attributs des objets, les tables étant le cas échéant reliées entre elles par des relations). Traces GPS ( tracklog ) : les points GPS bruts issus du fichier importé;Trajet ( trip ) : un fichier de traces GPS est découpé en plusieurs trajets, séparés par des changements de jour, ou des interruptions de traces ou des arrêts d'au moins 15 minutes (durée paramétrable);Tronçon ( segment ) : les segments du réseau de référence auxquels on va associer des (temps de) parcours;Parcours ( run ) : la projection (par map matching) d'un trajet sur un tronçon du réseau de référence ; c'est l'objet élémentaire auquel est associé un temps de parcours;Itinéraire ( route ) : liste de tronçons orientés (il y a un itinéraire par sens de parcours, par exemple “Aix-Marseille” et “Marseille-Aix”).

1 Par exemple ce modèle http://www.qstarz.com/Products/GPS%20Products/BT-Q1000X-F.htm



Pôles ( poles ) : les polygones définissant les zones entre lesquelles on veut calculer des temps de parcours;OD (origines – destinations) : les temps de parcours entre pôles définissent une matrice entre pôles origine et pôles destination; les OD sont des segments reliant les centres de chaque pôle de manière à pouvoir visualiser cette matrice de temps de parcours sur la carte.Correspondances ( transit ) : temps de parcours à l'intérieur d'une zone (traversée, correspondance, attente, selon la zone géographique définissant le pôle, et le type d'étude).

Le logiciel peut prendre en compte tout découpage de la journée en tranches horaires pour calculer des statistiques, telles que la vitesse ou le TP moyen ou médian pour les tranches 08H00-08H30 et 8H30-09H00. D'autres facteurs explicatifs comme le type de jour (semaine, week-end, etc.), le mode (VP, TC, vélo, ou autre) ou la météo (pluie, beau temps, brouillard, etc.) peuvent être pris en compte, avec des attributs définis par l'utilisateur.

2.1.3 Le Système d'Information GéographiqueLe SIG (GrfMap) permet de voir les données stockées dans la base de données de temps de parcours sous forme de couches associées à chaque type d'objet (tronçons, itinéraires, trajet, parcours...) : il n'est pas pour cela nécessaire d'ouvrir la base de données. Ces couches sont liées dynamiquement à la base (via ODBC sous Windows) : une modification des données de cette couche dans le SIG modifie le contenu de la base, et vice-versa. Les fonctionnalités générales du SIG (gestion des couches, couches thématiques, etc.) peuvent être utilisées en particulier pour les couches de CapVista sur les tronçons, itinéraires, pôles ou OD.

2.2 Les étapes de constitution d'une base de données

Pour constituer la base de données, les étapes suivantes sont nécessaires :En dehors de CapVista :

1. Définir la couche de référence pour le calcul des TP : tronçons routiers (polylignes) ou les zones (polygones) sur lesquels calculer les temps de parcours (cette fonction concerne plutôt un géomaticien)

2. Recueillir des traces GPS de déplacements (et éventuellement les télécharger sur un site web): cette fonction peut être mise en oeuvre par des utilisateurs finaux voir par des usagers.

Dans CapVista (fonctions destinées au gestionnaire d'une base de TP en temps différé) :3. Importer les traces GPS dans le SIG pour calculer les TP sur des tronçons ou sur des zones

Selon les besoins, on peut aussi :4. Définir des itinéraires et calculer des statistiques de TP dans la base de données5. Visualiser les données sous SIG6. Exporter les données pour les analyser avec d'autres outils (les analyses pouvant le cas échéant être

effectuées par d'autres chargés d'études que le gestionnaire de la base CapVista)

2.2.1 Définir la couche de référence pour le calcul des TP

2.2.1.1 tronçons routiersLe calcul des Temps de Parcours sur des tronçons routiers nécessite de projeter les points GPS sur ces tronçons . Il faut donc avoir défini la cartographie de référence définissant les tronçons avant de commencer à constituer la base de données. La cartographie de référence est une couche d'objets linéaires (les tronçons routiers) que l'on va importer dans GrfMap. Cette couhe est issue d'une cartographie du marché (IGN, Téléatlas, Navteq) ou du référentiel routier créé en interne par le gestionnaire. Pour nos tests, nous avons travaillé avec la base Route500 de l'IGN, mais



également testé TeleAtlas (Multinet) et Open Street Map (téléchargeable librement sur l'internet).

On peut travailler avec un référentiel existant ; néanmoins, pour une utilisation opérationnelle quotidienne d'une base de données de temps de parcours, et même si on part de la géométrie existante, il sera sans doute nécessaire de revoir « à la main » (avec un géomaticien) le détail du découpage en tronçons, en effet :- dans la couche existante, certains secteurs sont parfois découpés en plusieurs tronçons entre deux nœuds routiers, ce qui peut être une précision inutile : on cherchera alors à les fusionner en un seul tronçon; il faudra s'assurer notamment qu'il n'y a pas de tronçons trop courts, de moins de 50 ou 100 mètres, sur lesquels on n'arrivera pas à obtenir de mesures GPS correctes de manière reproductible (selon la précision des terminaux sur le terrain, la qualité de réception en milieu urbain, ou la fréquence des mesures);- la description des nœuds routiers (échangeurs et carrefours) peut aussi s'avérer trop précise et il sera plus pertinent du point de vue des temps de parcours de modéliser le nœud comme un point. A contrario, pour l'étude de la congestion sur certaines bretelles autoroutières par exemple, on souhaitera obtenir des temps de parcours sur des tronçons décrits plus finement;- en outre, le format disponible devra parfois être adapté (c'est la difficulté technique que nous avons rencontrée avec Route500, dont les tronçons sont en fait des objets multipolyligne et pas simplement polyligne, à cause de la manière dont ils ont été dessinés, ce qui nous a obligés à les transformer avant de pouvoir les utiliser dans GrfMap).

2.2.1.2 pôles (d'échange ou zones de transit)Une alternative à l'utilisation de tronçons routiers proposée par CapVista pour le calcul des TP consiste à définir des zones (représentées comme une couche de polygones dans le SIG). Cela permet de définir une matrice de temps de parcours entre zones (origines / destinations ou OD) : lorsque la trace GPS quitte la zone A puis rentre dans la zone B, le TP de A à B est ajouté dans la matrice. CapVista permet ensuite de calculer des statistiques de TP entre 2 zones. La diagonale de la matrice OD contient les durées pendant lesquelles la trace GPS est restée dans une zone, ce qui peut correspondre à un temps de correspondance si la zone est un point d'échange de Transport Collectif, à un temps de transit ou traversée de village ou barrière de péage, etc., selon les applications. Ces durées sont également stockées en base et peuvent faire l'objet de statistiques et de représentations cartographiques.Par rapport aux tronçons, les pôles apportent une souplesse dans l'analyse des TP, et facilitent leur utilisation dans un contexte multimodal. A la différence des TP sur tronçons, les parcours entre pôles ne distinguent pas l'itinéraire emprunté entre les deux pôles, mais selon les applications, ce n'est pas forcément indispensable.

pôles et tronçons Origine-Destination



2.2.2 Enregistrer des traces GPSLes traces sont la matière première. Elles sont d'abord archivées sous forme de fichier NMEA ou GPX au format texte. Pour une utilisation opérationnelle, il faudra gérer ces archives. Le gestionnaire des traces (et de la BD TP) aura tout intérêt à ce que les fichiers GPS soient créés par des utilisateurs nombreux (agents d'exploitation, ou pourquoi panel d'usagers).L'idée initiale pour CapVista est que les traces puissent être enregistrées par tout agent lors de ses déplacements avec un véhicule de service ou sur son domicile – travail, et que le gestionnaire routier ou la collectivité puisse se constituer ainsi pour pas cher au fil des semaines sa base historique de temps de parcours. Le recueil peut également être effectué, selon les applications, lors de campagnes de recueil, ou par des conducteurs (de TC notamment), voire par des particuliers, dans le cadre d'un projet participatif.Il est envisageable aussi d'utiliser librement les traces déposées par les contributeurs d'OpenStreetMap sur le site web : http://www.openstreetmap.org/traces ; le mode de transport utilisé n'est pas pas forcément documenté mais ces traces peuvent être intéressantes au moins à titre de test.Afin de motiver les utilisateurs pour ce recueil de traces, et simplifier le travail du gestionnaire, la nouvelle version de CapVista comprend un site web qui permet aux utilisateurs de faire remonter eux-mêmes leurs traces GPS : cela implique pour eux de décharger ces traces du terminal vers un PC sous forme de fichiers NMEA ou GPX, et de les envoyer via le site web. En contrepartie, ils auront un retour direct de leur temps passé : la liste de leurs traces sont conservées sur le site web et la possibilité de les visualiser sur un fond cartographique, avec une indication des temps de parcours et vitesses pratiquées de chaque trajet.



2.2.3 Importer les traces et calculer les parcours

2.2.3.1 TP routiers (sur tronçons)L'algorithme de map matching (projection sur les tronçons) est assez basique mais il permet de produire des TP corrects, en éliminant les points trop éloignés des tronçons et les tronçons sur lesquels trop peu de points ont été projetés lors d'un trajet. Le réseau de référence ne doit pas comprendre de tronçons trop courts (typiquement de moins de 100 mètres, en tout cas de moins de 25 mètres, correspondant à la précision des mesures GPS). Néanmoins, il est possible d'obtenir des TP pertinents en milieu urbain dense, bien que moins précis en général que dans un environnement péri-urbain ou inter-urbain.

2.2.3.2 TP entre pôlesLe calcul des temps de parcours est alors très simple, et il n'y a pas à proprement parler d'algorithme (tout juste une extrapolation aux extrémités de chaque parcours entre pôles), puisqu'il n'y a pas de projection sur les tronçons, mais simplement enregistrement des horodates de sortie pour établir une matrice des parcours entre zones, et intra-zone.

2.2.3.3 Statistiques de TPA partir des parcours élémentaires sur tronçons ou entre pôles, on peut calculer des statistiques en regroupant ces parcours selon différents critères : tranche horaire (sélectionner les parcours dont l'horodate de début est dans un certain intervalle, par exemple 8H-9H), ou autres critères renseignés par l'utilisateur (type de jour, météo, mode de transport). La statistique 'standard' proposée dans CapVista est la moyenne ou la médiane, soit sur le temps de parcours, soit sur la vitesse de parcours. En général, pour des tronçons, la vitesse moyenne est plus pertinente que le TP, qui sera utilisé plutôt sur des itinéraires (suite de tronçons).D'autres statistiques peuvent être intéressantes (min, max, étendue ou écart-type), néanmoins elles ne sont disponibles dans GrfMap/CapVista, qui doit rester un logiciel simple. Comme les données sont en base, il est facile de calculer ces statistiques par des requêtes, ou en connectant un logiciel de statistiques à la base de données, puis ensuite si besoin de visualiser ces statistiques en tant que couches attachées à des tronçons ou des pôles dans un SIG.

2.2.4 Définir les itinéraires et Calculer des statistiquesUn itinéraire est défini comme une liste de tronçons orientés (il y a un itinéraire par sens de parcours, par exemple “Aix-Marseille” et “Marseille-Aix”). CapVista permet de définir visuellement les itinéraires (qui sont alors créés en base). A la limite, on peut définir un itinéraire constitué d'un seul tronçon, afin de pouvoir ainsi donner un nom (typiquement “A -> B”) aux 2 itinéraires pour chaque de circulation sur le tronçon. Les temps de parcours élémentaires sont calculés au niveau de chaque tronçon, en distinguant les 2 sens de parcours du tronçon. A un niveau d'un tronçon, c'est plutôt d'ailleurs la vitesse qui sera pertinente : le TP n'est parlant qu'au niveau d'un itinéraire, bien identifié en termes de déplacements des usagers.La définition des temps de parcours pour les itinéraires est ensuite assez basique: il s'agit de la somme des moyennes (ou médianes) des TP sur chacun des tronçons constituant l'itinéraire. Cela suppose qu'assez de données ont été collectées pour qu'il y ait une statistique de temps de parcours pour chaque tronçon composant un itinéraire, et une certaine homogénéité des données à l'intérieur de chaque échantillon (par tranche horaire, type de jour).



Le problème de cet « algorithme élémentaire » est dû au découpage en tranches horaires : l'appartenance d'un parcours à une certaine tranche horaire est défini par le fait que l'horodate d'entrée sur le tronçon (ou sur l'itinéraire) appartient à cette tranche horaire. Pour un itinéraire composé de 3 tronçons, le TP sur l'itinéraire pour une tranche horaire disons de 8H-9H sera calculé comme étant la somme des TP sur chacun des 3 tronçons, pour la même tranche horaire. C'est l'algorithme utilisé classiquement pour la prévision de TP en temps réel sur voirie rapide urbaine. Clairement, comme la congestion évolue et qu'on travaille ici en temps différé, il serait plus pertinent de décaler les tranches horaires utilisées pour le calcul des TP sur chacun des tronçons successifs qui composent un itinéraire, par exemple du TP médian des tronçons le précédant dans l'itinéraire. Cette amélioration du calcul des TP sur des fenêtres de temps « glissantes » a été implémentée en option dans la nouvelle version de CapVistaV2.

De manière générale, il faut bien réfléchir à la définition des itinéraires et des statistiques à calculer, et aux ordres de grandeur, par exemple entre la longueur des TP par rapport à la taille des tranches horaires; par exemple, on peut très bien calculer un temps de parcours sur itinéraire inter-urbain tel que Lyon – Marseille quart d'heure par quart d'heure (dont la durée typique sur autoroute dépasse 3 heures), néanmoins il faudra recueillir beaucoup de données pour cela ait un sens.Dans un premier temps, la simple connaissance de TP réels, pour des situations de trafic normales, sur des tronçons ou itinéraire est déjà intéressante, avant même le calcul de statistiques sur des échantillons plus larges.

2.2.5 Visualiser les donnéesCapVista permet de produire des cartes thématiques à partir des couches du SIG : cartes de vitesses moyennes par tronçon, cartes de TP par itinéraire - où la couleur du tronçon ou de l'itinéraire dépend de sa valeur -, graphiques à barres (histogrammes) du TP selon la tranche horaire, etc.

GrfMap dispose également de la possibilité de produire des isochrones, ce qui est potentiellement intéressant pour des études d'accessibilité par exemple.



2.2.6 Exporter vers d'autres outilsLes tables de la base de données peuvent être utilisées pour produire des statistiques et des graphiques de manière plus souple que dans le SIG GrfMap, dans des outils d'analyse de données tels que eXceL, Scilab, ou R par exemple. Ces outils peuvent traiter des données exportées depuis GrfMap, ou directement en se connectant à la base de données de CapVista, par un lien ODBC.Ensuite, après analyse, on peut retourner dans un SIG (GrfMap ou éventuellement un autre) et produire des cartes utilisables pour communiquer les résultats si besoin.

3 Utilisations possiblesL'objectif du CETE est de montrer l'intérêt des traces GPS dans les études de trafic et de déplacements. La première version avait été l'occasion de présenter le logiciel début 2008 à plusieurs collectivités, essentiellement en vue d'applications routières (Conseils Généraux par exemple CG13, Villes Avignon ou d'Aix-en-Provence), puis à diverses occasions comme le congrès européen des transports intelligents à Genève en juin 2008.La version 2 a été présentée à d'autres acteurs, en élargissant la discussion à des applications multimodales : autorités de transport public (par exemple la direction des transports du CG11) et bureaux d'études (EGIS Mobilité, Arcadis, CETE, notamment).



3.1 Types d'application

3.1.1 constitution d'un BD de TP en temps différéLe GPS est un moyen simple et peu coûteux pour mesurer des TP en temps différé, complémentaire des dispositifs temps réel dont la mise en place est limitée aux principales autoroutes et autres axes majeurs. L'utilisation principale envisagée pour CapVista serait par un gestionnaire de réseau routier qui souhaite constituer une BDTP afin de mieux connaître et suivre le niveau de service sur son réseau.

3.1.1.1 temps de parcours routiers (sur tronçons)Au fil des jours, une flotte de quelques véhicules de service finira par parcourir les principaux axes du réseau aux différentes heures de la journée, et si le gestionnaire met en place une organisation pour embarquer systématiquement des GPS à bord des véhicules et alimenter sa BD TP via CapVista, il disposera d'informations intéressantes. Les données ne seront pas exhaustives, mais représentatives de parcours réels. Au fur et à mesure, l'accumulation de parcours permettra aussi de calculer des statistiques et de se faire une idée de la variabilité des TP. Ces données de TP pourront ensuite alimenter d'autres applications, comme du calcul d'itinéraire, la production de cartes isochrones, des modèles de trafic, etc.Un besoin spécifique aux gestionnaires urbains, apparu après discussion avec des collègues de la Ville d'Avignon après une présentation du prototype en 2007, est de connaître les temps d'arrêt (en secondes) et le nombre d'arrêts (périodes où la vitesse mesurée reste à zéro) à partir des traces GPS. En effet, ces informations sont utiles pour caler les ondes vertes de plan de feux sur des axes. Cette fonctionnalité a été en compte et est disponible dans la table des parcours de la base CapVista.

3.1.1.2 temps de parcours multimodauxIl est également tout à fait possible de mesurer des temps de parcours piétons, vélo, ou TC avec le même outil. CapVista ne permet pas de reconnaitre automatiquement si un trajet est effectué dans un certain mode, il ne faut donc pas dans une même base mélanger des traces de parcours effectués avec différents modes, car en tout cas les moyennes de temps de parcours mélangeant plusieurs modes n'auront pas de signification. Pour les temps de parcours multimodaux, l'utilisation des pôles plutôt que des tronçons devrait s'avérer être utile. Nous l'avons fait ponctuellement utilisé avec des traces provenant de trajets effectués avec divers modes, à titre de test, mais n'avons pas encore travaillé sur une application particulière, pour faire des statistiques de régularité d'une ligne TC par exemple. Apparaîtraient certainement à l'usage des points particuliers en termes de définition des tronçons et des itinéraires, de représentation des résultats, ou d'utilisation pratique, qui amèneraient à des petites évolutions de l'outil.

3.1.2 Qualification et Fusion de données

Les TP par GPS peuvent être utilisés en temps différé pour qualifier des TP estimés en temps réel par un exploitant routier ou un opérateur de service d'information routière, par exemple à partir de boucles de magnétiques, de systèmes de lecture ou tout autre dispositif. Nous avons utilisé en ce qui concerne CapVista pour vérifier que les temps de parcours produits par le système de gestion de trafic Marius de la DIR Méditerranée étaient vraisemblables.Au-delà de ce rôle de vérification, on peut tout à fait imaginer que les TP GPS servent à compléter une base de données de TP historiques issus d'un système temps réel, soit en couvrant des tronçons complémentaires, soit en fusionnant les TP GPS avec les TP produits par d'autres méthodes de recueil et de calcul.



3.1.3 Utilisation du GPS pour les lignes de TC inter-urbainsUn entretien avec les responsables de la Direction des Transports du Conseil Général de l'Aude (CG11) nous permet d'identifier un besoin fonctionnel qui est sans doute partagé par un bon nombre d'autres autorités organisatrices de transport collectif.Le CG11 utilise le progiciel Pegase de GFI pour la gestion des lignes TC. Un audit sécurité/accessibilité des lignes régulières a été effectué (en régie, par 2 contrôleur). Les arrêts des lignes régulières ont été saisis sous CartoPégase.Le besoin du Conseil Général est de saisir le tracé des lignes régulières et scolaires, ainsi que la position des arrêts scolaires. Le géo-référencement des informations TC permettra aussi de faire le lien avec l’exploitation routière, par exemple d’identifier les lignes et les arrêts touchés par des coupures ou des actions de viabilité hivernale. Dans un 2ème temps, le CG11 pourrait aussi être intéressés par l’analyse de temps de parcours TC ou VP, mais la priorité est la création de couches SIG pour les itinéraires TC.Les circuits spéciaux (scolaires) sont beaucoup plus nombreux que les réguliers, il faudrait 10 ans pour faire la saisie avec la même méthode de saisie terrain : d'où l'intérêt d'un outil automatisé qui s'appuierait sur un recueil de parcours GPS.L’idée serait de confier des boîtiers GPS aux transporteurs et d’utiliser des outils en temps différé.

Les besoins exprimés pourraient être résolus de la manière suivante :- fournir des boîtiers GPS aux transporteurs. Il en existe différents modèles, selon capacité mémoire, autonomie des batterie, interface USB ou Bluetooth, possibilité ou non de « topper » des arrêts , etc. Cf. « GPS data logger » sur internet. Le prix est de 50 à 150 Euros. Ils sont simples à utiliser mais cela nécessite un minimum de formation des conducteurs qui recueilleraient les traces. Il est possible qu’ils téléchargent eux-mêmes les traces via un site web, ce qui éviterait au gestionnaire du CG11 des manipulations supplémentaires qui n’aurait plus qu’à les récupérer sur ce site, et permettrait au transporteur de visualiser ses tracés et les exploiter pour ses besoins propres (par exemple de temps de parcours)- à partir des traces d’un parcours sur un itinéraire TC, il faut créer une couche linéaire avec un objet pour chaque tronçon entre 2 arrêts consécutifs. Cette couche permettra entre autres de visualiser pour les usagers la solution d’un calcul d’itinéraires. Pour cela il faut

- choisir une couche de référence routière (IGN, Navteq, TeleAtlas, RIU, ou autre)- « projeter » les points constituant la trace GPS vers les segments de la couche de référence, (on dit

aussi « map matcher », ou « snapper » dans le jargon), puis à partir de là créer les objet ‘tronçons-inter arrêt’ en tant que couche dans un SIG

- faire la correspondance entre les objets de la base Pegase (lignes, itinéraires, ou autres) et les objets de cette couche

Les traces GPS (en général au format GPS ou NMEA) contiennent également l’altitude, ce qui permettrait par exemple de calculer des pentes ou l’altitude des points d’arrêt, si besoin.

Le logiciel Cap Vista pourrait être adapté pour cette fonctionnalité de création de couches de tronçons TC.

Bien d'autres utilisations d'une BD de TP à partir de traces GPS sont envisageables à partir d'un logiciel tel que CapVista, mais elles restent à mettre en oeuvre :- analyse de circuits de déplacements dans le cadre de Plans de Déplacements d'Entreprises- analyse a posteriori de courses de réseaux TC (notamment pour de petits réseaux qui ne sont pas équipés d'un Système d'Aide à l'Exploitation complet)- analyse des correspondances dans des pôles d'échange tels qu'une gare routière



3.2 Mise en oeuvre :Plusieurs approches sont possibles pour la mise en oeuvre d'une base de données TP GPS en temps différé.

3.2.1 en régieEn pratique, les services des collectivités gestionnaires de voirie ou autorités de transport n'ont pas, dans leur grande majorité, les ressources en personnel suffisantes pour gérer des bases de données dans la durée. Néanmoins, l'application peut facilement être évaluée dans le cadre d'un stage de quelques mois, et les données collectées pour initier une base de données, avant d'envisager une utilisation plus systématique.

3.2.2 prestationLes maîtres d'ouvrage peuvent confier cette tâche à des prestataires (bureaux d'études trafic / déplacements) dans le cadre un marché de service lié à un projet particulier (refonte du plan de circulation, site propre, opération d'aménagement urbain, etc.). Des campagnes de recueil de traces GPS, une base de données , des études et analyse de données peuvent être mis en oeuvre par le prestataire, par exemple pour une évaluation avant/après dans le cadre d'un projet d'infrastructure.

3.2.3 R&D / projet collaboratifL'émergence d'initiatives telles que Open Street Map n'est pas qu'anecdotique, comme le prouve la couverture et la qualité des données disponibles. Il serait certainement possible de mettre en place une BD de traces et TP collaborative sur un territoire, en association avec OSM ou d'autres communautés. Par ailleurs, même si une collectivité s'intéresse aux temps de parcours mais n'a pas les moyens d'y travailler, ce type de projets peut être conduit à l'initiative de laboratoires de recherche ou d'université, avec un investissement minimum de la part des collectivité, mais l'opportunité de bénéficier de financements R&D et des retombées d'un tel projet est intéressante.En ce qui nous concerne, le CETE est en contact avec le Laboratoire d'Economie des Transports à Lyon, qui développe des outils de temps de parcours GPS en vue d'alimenter ses logiciels de modélisation de trafic, et bien sûr toujours avec l'INRETS (notamment LICIT sur les TP MultiModaux).

4 Conclusion et perspectivesL'utilisation de traces GPS pour produire des TP nous semble pouvoir répondre à une diversité de besoins d'étude de trafic ou de déplacement. En initiant le développement du logiciel Cap Vista, l'objectif du CETE était de démontrer la faisabilité d'une solution utilisable concrètement pour un coût limité. La version 2 livrée début 2009 apporte des fonctionnalités supplémentaires facilitant son utilisation, tant pour le recueil des traces que pour des applications multimodales.

Seule la mise en oeuvre de ces outils dans des études opérationnelles permettra de valider leur adéquation aux besoins, ou de spécifier d'éventuelles adaptations pour y répondre. L'intérêt exprimé par plusieurs maîtres d'ouvrage ou bureaux d'études, la confirmation des besoins tant pour le trafic VP que le TC ou le multimodal, ainsi que l'existence de projets similaires, laisse espérer des retours d'expérience concrets dès 2009.



5 Annexes

5.1 BibliographieGénéralités :

Les temps de parcours : Définition, méthodes d'estimation, utilisation opérationnelles et procédés d'affichage, CETE du Sud-Ouest, Dossier du CERTU n°138, Octobre 2002, 206 pages.

Temps de parcours, CETE du Sud-Ouest, dossier du CERTU, janvier 2002, 157 pages.

Application des systèmes de positionnement satellitaire à l'analyse des déplacements, opportunité de mise en œuvre, CETE Méditerranée, décembre 2006, http://www.cete-mediterranee.fr/tt13/www/article.php3?id_article=96

Groupe de travail sur le géo-référencement des arrêts TC , dont le rapport est disponible ici :http://www.crige-paca.org/frontblocks/pole/rubrique_pole.asp?ID_GROUPS=376

Sur ce projet :

Développement d'un prototype de base de données temps de parcours par GPS, ASP Burbant & ASP Crosnier, stagiaires de l'Ecole de l'air au CETE Méditerranée, 2007, 81 pages.http://www.cete-mediterranee.fr/tt13/www/IMG/pdf/stageEA-BDTPGPS-0307.pdf

Cahier des clauses techniques particulières, logiciel de gestion de données temps de parcours GPS, CETE Méditerranée, juin 2007, 9 pages.http://www.cete-mediterranee.fr/tt13/www/article.php3?id_article=133

Manuel utilisateur, Fiches réflexe : Installation et utilisation GrfMap module Temps de parcours GPS (CAP VISTA calcul de temps de parcours, visualisation et statistiques), Version 1 bêta 5 : CETE Méditerranée, Didier Goudergues, 16/12/2007, 28 pages.Documentation de référence : Base de données géographiques de temps de parcours par GPS, Version 2.0, ICIA Technologies, CETE Méditerranée, 06/12/2007, 24 pages.http://www.cete-mediterranee.fr/tt13/www/article.php3?id_article=136

Cahier des clauses techniques particulières, Evolutions de Capvista, application de gestion de données temps de parcours GPS, CETE Méditerranée, V0.4, 19/05/08, 10 pages.

Base de données de temps de parcours par GPS : Mise au point du logiciel CapVista, Rapport d'étude CETE Méditerranée, Mars 2008, 18 pages.http://www.cete-mediterranee.fr/tt13/www/article.php3?id_article=144

Manuel utilisateur, Spécifications, Présentation du logiciel CapVistaV2 :http://www.cete-mediterranee.fr/tt13/www/article.php3?id_article=197


http://www.cete-mediterranee.fr/tt13/www/article.php3?id_article=144

http://www.cete-mediterranee.fr/tt13/www/IMG/pdf/stageEA-BDTPGPS-0307.pdf






5.2 Le modèle de données de Cap VistaLa base de données comprend 21 tables

ASSO_STAT_ITI Association entre la table statistiques et la table des itinérairesASSO_STAT_TR Association entre la table statistiques et la table des tronçonsASSO_TR_ITI Association entre la table tronçon et la table des itinérairesASSOC_ST_OD Association entre la table statistiques et la table des ODDAY_TYPE Table des jours typesGPS_FILES Table recensant l’historique des imports de fichiers de traces GPS effectuésLAYER_REF Table de la couche de route de référenceOD Table de la couche entre pôlesPOLE Table de la couche des pôlesPOLE_TRANSIT Table des données de transit dans les pôlesROUTE Table des itinéraires : définis comme l’enchaînement de tronçons orientésRUN Table des parcoursRUN_OD Matrice des temps de parcours entre deux polesSEGMENT Table des tronçons parcourus au moins une foisSTAGE Table de étapes (temps d'attente, correspondance ...)STATISTIC_ROUTE Table de relation entre les tables statistiques et les itinérairesSTATISTIC_ROUTE2 Table de relation entre les tables statistiques et les ODSTATISTIC_SEGMENT Table de relation entre les tables statistiques et les tronçonsTRANSPORT_MODE Table des modes de transportTRIP Table des trajetsWEATHER_TYPE Table des types de météo

GlossaireBD Base de donnéesBLUETOOTH Norme de liaison radio, donc sans fils, permettant de connecter des appareils entre eux. CETE Centre d'Etudes Techniques de l'EquipementEGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service GNSS Global Navigation Satellite SystemGPS Global Positioning SystemGPX GP eXchange (format XML)INRETS Institut National de Recherche sur les Transports et leur SécuritéLET Laboratoire d'Economie des Transports, unité mixte de recherche du CNRSMAPMATCHING Le map-matching est le processus qui permet d'associer une position fournie par un système de navigation à une carte numériqueNMEA National Marine & Electronics AssociationODBC Open Database Connectivity. Il s'agit d'un format défini par Microsoft permettant la communication entre des base de données fonctionnant sous Windows et les SGBD (système de gestion de bases de données) du marché.POSTGIS Extension géographique de la base de données open source PostgreSQL.SIG Système d'Information GéographiqueTP Temps de parcours : désigne le temps mis par un mobile pour parcourir une distance donnée. La difficulté de calcul de cet indicateur (utilisable pour l’information des usagers et comme indicateur d’exploitation) explique l’existence de plusieurs définitions différentes. (temps de parcours instantané, réalisé, reconstitué ou prévu).


Documents

Méditerranée Base de données de temps de parcours …mim.cete-aix.fr/IMG/pdf/capvista2009.pdf · GPS sur un site web en vue de leur visualisation cartographique avant leur récupération