Cartographie nationale de chaleur – Exemple de la « National Heat Map » anglaise

National Heat Map - Angleterre

La carte nationale de chaleur de l’Angleterre en bref

Accès : tools.decc.gov.uk/nationalheatmap

Carte interactive en ligne, publiée par le DECC (équivalent britannique de la DGEC) début 2012. La carte permet de visualiser les densités de chaleur consommées par secteur (résidentiel, commercial, industriel, public), avec une modélisation à l’adresse. Les valeurs représentées sont des tranches (exemple : 190-370 kWh/m²) ; elles sont affichées sous forme de zones de valeur égale, avec un nombre de zones qui augmente lorsqu’on zoome (autrement dit : les limites des zones, et les valeurs correspondantes, varient selon le niveau de zoom). Au niveau de zoom le plus élevé, on peut distinguer les valeurs (tranches) correspondant à chaque bâtiment. La carte représente également les cogénérations et les centrales électriques à combustible, et offre quelques données relatives à ces installations.

Basée sur Google Maps, la plate-forme est simple d’utilisation, avec une barre d’outils épurée. Des fonctions de visualisation permettent de choisir le fond de carte (photo satellite, nom des rues et lieux, hybride), de diviser l’écran pour afficher simultanément 2 à 4 cartes (pour comparer des territoires ou des couches sur un même territoire), qui peuvent également être remplacées par des vues des lieux depuis la rue (Google Street View).

La plate-forme permet d’effectuer des requêtes sur des zones ou des tracés de réseau définis par l’utilisateur. Le résultat de ces requêtes est un tableau qui indique les besoins de chaleur par catégorie de bâtiment (14 catégories), et la densité thermique correspondante (division par la surface ou la longueur du tracé). Les fonctions d’export/téléchargement de données sont limitées : seuls les tableaux résultant des requêtes peuvent être téléchargés (sans données géographiques). Aucune fonction d’export au format image ou PDF n’est proposée, mais il est possible de générer des liens personnalisés correspondant à la vue définie par l’utilisateur (territoire visé, niveau de zoom, couches affichées, etc.).

Présentation

CSELa “national heat map” de l’Angleterre a été réalisée en 2011/2012 et ouverte au public début 2012 (avant la directive européenne sur l’efficacité énergétique, et ayant pu inspirer cette dernière concernant l’obligation de réaliser des cartes nationales des besoins et sources de chaleur). Il s’agit d’une initiative du Department of Energy and Climate Change (DECC, équivalent britannique de la DGEC). Elle a été réalisée pour le DECC par le Centre for Sustainable Energy (CSE), une association caritative qui réalise des prestations en lien avec les énergies renouvelables et la maîtrise de l’énergie, pour le compte d’acteurs privés et publics, de niveau national, régional et local.

La carte représente, sur la totalité du territoire de l’Angleterre, les densités de chaleur en kWh/m² (modélisées) pour les secteurs résidentiel, industriel, public et commercial. Les installations de cogénération ainsi que les centrales électriques à combustible sont également représentées (objets ponctuels). Par rapport aux exigences de la directive, il manque uniquement les installations de réseaux de chaleur et les usines d’incinération d’ordures ménagères.

Des outils de sélection et de rapport intégrés à la plate-forme permettent de visualiser les densités thermiques correspondant à chaque type de bâtiment, sur une surface ou le long d’un tracé définis par l’utilisateur.

Mode de représentation visuel et précision

Demande de chaleur

Les densités de chaleur sont représentées, à chaque niveau de zoom, par zones de densité égale (principe de courbes « équi-densité » délimitant les différentes zones). Lorsqu’on zoome, on augmente le niveau de détail de la représentation (augmentation du nombre de zones délimitées). Voici par exemple la même zone géographique, à Londres, au niveau de zoom 13 et au niveau de zoom 15 :

L’échelle colorimétrique s’adapte au niveau de zoom : le rouge d’un faible niveau de zoom n’est pas équivalent au rouge d’un niveau de zoom élevé :

Légende à fort niveau de zoom Légende à faible niveau de zoom

Le niveau de précision des données de densité thermique visualisable le plus élevé est pratiquement le bâtiment (= adresse) : en zoomant au niveau le plus élevé, on peut discerner les couleurs, et donc les tranches de densité thermique (exemple : 150-190 kWh/m²), correspondant à chaque bâtiment dans une rue. Lorsque le bâtiment est de taille importante et/ou éloigné des bâtiments voisins, on peut distinguer clairement la couleur qui lui est associée (cf. image ci-dessous).

Pour autant, les messages d’avertissement (visibles par exemple sur la page « About the national heat map », ou bien lorsqu’on télécharge un fichier CSV de résultats) insistent sur le fait que les données sont agglomérées et modélisées, et ne peuvent donc pas être utilisées à l’échelle individuelle.

En zoomant au niveau maximum, on peut distinguer les taches de couleur correspondant aux bâtiments individuels les plus importants ou éloignés de leur voisinage.

En zoomant au niveau maximum, on peut distinguer les taches de couleur correspondant aux bâtiments individuels les plus importants ou éloignés de leur voisinage.

En zoomant au niveau maximum, on peut distinguer les taches de couleur correspondant aux bâtiments individuels les plus importants ou éloignés de leur voisinage.

Sources de chaleur

Seules les cogénérations et les centrales électriques à combustible sont représentées. Elles sont affichées sont la forme d’objets ponctuels (punaises).

Visualisation des centrales et des cogénérations

Visualisation des centrales et des cogénérations

En cliquant sur une punaise, on ouvre une fenêtre qui affiche quelques données :

  • pour une cogénération : organisation (= propriétaire/exploitant), localisation (à la commune), puissance électrique

  • pour une centrale électrique : organisation, site, combustible/technologie, puissance, année de réalisation.

Informations affichées sur une cogénération et sur une centrale électrique

Informations affichées sur une cogénération et sur une centrale électrique

Il n’est pas possible d’exporter ces données, ni individuellement (sauf par copier/coller, solution acceptable si elle est très ponctuelle), ni en masse par sélection d’un ensemble d’objets.

Modalités d’accès

Accès public

La carte est librement accessible au public, sur le site internet du DECC tools.decc.gov.uk, satellite du site institutionnel www.decc.gov.uk. En plus de la national heat map, on trouve sur ce site une base de données sur les vitesses du vent et quelques autres cartes interactives (précarité énergétique, consommations de gaz…), moins détaillées que la hea tmap.

La carte est également accessible directement à l’adresse http://tools.decc.gov.uk/nationalheatmap, ainsi que par les liens personnalisés que les visiteurs peuvent créer (voir plus bas).

Tous les utilisateurs accèdent à la même chose, il n’y a pas d’accès différencié par profil.

Données téléchargeables

Les seules données téléchargeables sont les tableaux CSV issus des rapports de sélections (voir ci-après pour présentation des rapports de sélections). Ils ne contiennent que les sommes (en kWh et en nombre d’adresses) du contenu du polygone, distingués par secteurs.

Exemple de tableau CSV obtenu par téléchargement sur une portion de territoire

Exemple de tableau CSV obtenu par téléchargement sur une portion de territoire

En se plaçant au niveau de zoom maximum puis en effectuant des sélections ciblées bâtiment par bâtiment, on peut reconstruire les données à l’adresse, mais c’est un travail irréalisable à une échelle supérieure à quelques bâtiments. On peut donc considérer que les données à l’adresse ne sont pas fournies. Dans le webinar de présentation de 2012, il était indiqué que l’accès aux données pourrait être ouvert aux collectivités plus tard, le temps de régler un problème de licences. Depuis (juillet 2013), un dispositif permettant aux collectivités d’obtenir les jeux de données, avec une précision à l’adresse, a été mis en place par le CSE (mais ce dispositif n’est pas publiquement mis en avant depuis la plateforme). Les collectivités intéressées doivent signer un engagement (PSMA – public sector mapping agreement) et s’acquitter de frais administratifs (210£ par demande, sachant que plusieurs collectivités peuvent se grouper pour obtenir les données à travers une unique demande). On retrouve ici une approche similaire à ce que propose le gouvernement écossais, qui a offert à tous ses gouvernements locaux d’obtenir les données de sa carte nationale de chaleur.

Fonctionnalités et interface

Interface

L’interface est assez épurée. La barre d’outils contient 4 termes cliquables :

  • layers, qui ouvre une fenêtre permettant d’activer/désactiver les couches

  • layout, qui permet d’afficher plusieurs cartes (voir ci-après)

  • heat legend, qui ouvre la légende (masquée par défaut)

  • report, qui ouvre une fenêtre de résultats de sélection géographique, dont le périmètre est défini par les boutons qui se trouve juste à droite (sélection rectangulaire, circulaire, polygonale libre, ou basée sur le périmètre communal)

Barre d'outils de la carte

Barre d’outils de la carte

A droite, on trouve un bouton (étoile) qui génère un lien direct vers la carte telle qu’affichée, et un moteur de recherche qui permet de trouver des villes, des adresses ou des bâtiments (par leurs noms).

Le zoom/dezoom ainsi que le choix de fond de carte (carte avec nom des voies et bâtiments, vue satellite, hybride ou terrain) se trouvent en bordure de la carte elle-même, comme c’est souvent le cas sur les cartes basées sur Google Maps.

Multicartes

En cliquant sur « layout », on peut choisir différentes dispositions pour le découpage de l’écran, afin d’afficher simultanément à l’écran plusieurs cartes (jusqu’à 4). Chaque carte peut :

  • afficher une zone géographie différente (zone ciblée et niveau de zoom), ou au contraire verrouiller les cartes afin que chacune se positionne de la même façon que les autres

  • afficher des couches différentes, ou au contraire les mêmes couches

Ceci permet par exemple de comparer deux régions, ou bien sur un même quartier de visualiser les différences d’organisation spatiale des densités thermiques du résidentiel et du commercial. Sur l’exemple ci-dessous, on affiche sur une même zone la densité thermique totale (à gauche) et la densité thermique résidentielle (à droite). Il faut alors ne pas oublier que la valeur numérique correspondant à chaque couleur varie selon le niveau de zoom et le secteur : par exemple ici on a l’impression (plus de rouge) que le résidentiel représente à lui-seul une densité thermique plus élevée que le total. Bien entendu c’est impossible. L’affichage des légendes permet de voir que le rouge foncé du résidentiel vaut ici 260-2200 kWh/m² alors que le rouge foncé du total vaut 3100-61000 kWh/m².

Affichage de deux cartes verrouillées sur la même zone. A gauche la demande totale, à droite la demande résidentielle.

Affichage de deux cartes verrouillées sur la même zone. A gauche la demande totale, à droite la demande résidentielle.

La plate-forme utilise l’API Google Maps. L’affichage multicartes permet donc d’exploiter également la fonction Google Street View afin d’avoir une vue de l’environnement urbain, depuis la rue. Ceci permet par exemple de visualiser le type de quartier dans lequel on se situe (bâti récent ou non, bâti haut ou non, impression visuelle de densité de la construction, etc.). Lorsque la carte permet de distinguer la consommation d’un bâtiment donné, on peut également facilement visualiser ce bâtiment (ce qui peut aller à l’encontre du message d’avertissement de non utilisation de la cartographie pour des analyses individuelles). Cette fonction Street View permet, pour les acteurs locaux qui connaissent bien un territoire, de facilement créer un lien entre la cartographie et le terrain.

Affichage en layout double : à gauche la carte, à droite la vue Street View. La flêche sur la carte de gauche indique la position et la direction de la vue de droite.

Affichage en layout double : à gauche la carte, à droite la vue Street View. La flèche sur la carte de gauche indique la position et la direction de la vue de droite.

Rapport de sélection

Sélection d’une zone

L’utilisateur peut sélectionner une partie de territoire (rectangle, cercle, polygone libre ou commune(s)), et en cliquant sur « report », obtenir une fenêtre indiquant les catégories de bâtiments présents dans la zone sélectionnée (parmi les 14 types suivants : Commercial Offices, Education, Government Buildings, Health, Hotels, Industrial, Mining, Other, Postal, Recreational, Residential, Retail, Science, Transport), et pour chaque catégorie, la consommation totale annuelle de chaleur en kWh et le nombre d’adresses. La consommation est divisée par la surface de la zone sélectionnée, afin d’afficher également une densité thermique.

Ce rapport peut être téléchargé au format CSV (aucune autre donnée que celles affichées dans le rapport n’est incluse dans le fichier téléchargé). Le fichier exporté ne contient aucune donnée géographique, il appartient donc à l’utilisateur de garder une trace de la zone géographique correspondante (la seule solution immédiate est la capture d’écran).

selection polygone et rapport

Exemple de rapport pour une sélection en polygone

Outre le tableau, le rapport donne accès à deux graphiques, l’un avec la répartition de la demande de chaleur par catégorie de bâtiment, l’autre avec la proposition de chaque catégorie de bâtiments (en nombre d’adresses).

Sélection d’un tracé de réseau de chaleur fictif

A partir du niveau de zoom 15, il est également possible de tracer sur la carte le parcours d’un réseau de chaleur, et en définissant la largeur « captée » par ce réseau autour de son tracé, obtenir un rapport affichant la quantité d’énergie demandée pour chaque catégorie de bâtiment situé dans le périmètre. La densité thermique est également calculée.

Le tracé peut être dessiné manuellement (en positionnant des points qui sont reliés par des droites), ou bien utiliser le calculateur d’itinéraire optimal de Google Maps pour obtenir le tracé (basé sur la voirie) le plus court entre 2 points.

Les tracés réalisés peuvent être téléchargés (format WKT).

Tracé en mode point à point (manuel), avec zone de 25m autour du tracé

Tracé en mode point à point (manuel), avec zone de 25m autour du tracé

Tracé en mode Google Directions, avec zone de 50m autour du tracé

Tracé en mode Google Directions, avec zone de 50m autour du tracé

Liens directs pour le partage (ou la sauvegarde)

L’utilisateur peut, une fois qu’il a positionné sa ou ses cartes sur un territoire donné et sélectionné les couches à afficher, générer un lien correspondant strictement à cet affichage. Ceci permet de partager une carte personnalisée, en envoyant le lien par mail, en l’intégrant sur une page web ou dans un rapport, etc.

Exemples :

Cette fonctionnalité est très intéressante pour faciliter le partage de la carte entre acteurs intéressés par un même territoire, et pour pointer vers la carte depuis d’autres supports web spécialisés sur un territoire ou une thématique.

En revanche, la plate-forme ne permet pas d’intégrer directement dans une page web une carte personnalisée.

Accompagnement des utilisateurs

liens about et user guideL’interface étant très légère, sa prise en main se fait assez naturellement. Les fonctions avancées comme l’utilisation des layouts ou des reports peuvent toutefois nécessiter un accompagnement. A cet effet, deux liens sont positionnés au dessus de la carte : « About the national heat map », qui affiche une page de présentation générale de la carte (objectif, résumé très succinct de la méthode d’élaboration, liste des données sources) et « User guide » qui présente les fonctionnalités de la plateforme, sur une page largement illustrée de captures d’écran.

La présence de ces liens, très visibles, facilement accessibles, est indispensable pour permettre à tout utilisateur de la plate-forme d’en connaître les possibilités et les limites.

Au lancement de la plate-forme, le CSE a également organisé un webinar de présentation, donc la vidéo est disponible sur Youtube (http://www.youtube.com/watch?v=MMvFBxPIN7c) et liée depuis la page « About the national heat map ». Cette vidéo présente succinctement la méthodologie d’élaboration de la carte et ses principalement fonctionnalités (recherche, layout, sélection et rapports).

Exemples d’utilisation

Le CSE indique que la carte peut être utilisée pour :

  • la réalisation de master-plans énergétiques par les collectivités

  • la recherche de zones à fort potentiel pour les développeurs de projets énergétiques

  • l’identification de « points d’ancrage » pour le déploiement de réseaux de chaleur

  • la planification à l’échelle des quartiers

  • tout usage non anticipé par le CSE et que les utilisateurs pourront inventer

Le CSE a lui-même utilisé la carte dans le cadre d’études énergétiques territoriales. Par exemple, la carte a permis sur un territoire de localiser les zones de développement potentiel de réseaux de chaleur (voir p. 45 et suivantes du rapport d’étude), à partir de la vérification de 3 conditions : (1) zone située dans les 10 % du territoire qui ont la plus forte densité de chaleur ; (2) zone située à 250m maximum d’un bâtiment résidentiel consommant 100 Mwh/an ; (3) zone située à 250m maximum d’un point d’ancrage (hôtel, bâtiment de santé, etc.). On peut préciser que cette exploitation n’est a priori pas possible pour l’utilisateur lambda, puisqu’elle nécessite de disposer des données géographiques complètes et non des seuls agglomérats proposés sur le site.

En coulisses…

Données et modélisation

Les données de la National Heat Map sont basées sur une modélisation de la demande de chaleur à l’adresse : les adresses sont converties en bâtiments grâce à une base nationale qui géolocalise les adresses et indique le type de bâtiment correspondant (résidentiel, commercial, etc.). Une fois les adresses localisées et associées à un type de bâtiment, leur besoin énergétique est évalué à partir de bases de données du DECC :

  • consommation de gaz et d’électricité au tarif E7 (économique nocturne – on peut supposer que l’hypothèse est faite qu’il s’agit de l’électricité pour ECS) dans le résidentiel, au niveau LSOA (zone contenant entre 400 et 1200 foyers)

  • consommation non résidentielle de gaz, au niveau MSOA (zone contenant entre 2000 et 6000 foyers)

  • autres combustibles, au niveau LA (distinction entre résidentiel et non résidentiel)

A l’intérieur de chaque maille (LSOA, MSOA, LA), la consommation est proportionnée à l’adresse, en pondérant selon :

  • pour le résidentiel : informations sur le type de propriété, la ruralité, la région

  • pour le non résidentiel : code SIC et surface

  • pour les ERP >1000m² (33000 bâtiments) : résultats de l’audit énergétique obligatoire

Technologie de la plate-forme interactive

La plate-forme est basée sur l’API Google Maps, dont elle utilise :

  • le moteur de recherche des lieux

  • les fonds de carte (satellite, voirie et lieux, hybride, terrain) et les vues Street View

  • l’interface utilisateur de navigation (zoom, déplacement)

  • le calculateur d’itinéraire optimal (pour l’outil de définition de tracé de réseau)

Coût

Le DECC indique que la réalisation de la National Heat Map a coûté 150000£, soit 200000€. Si chaque commune avait réalisé sa propre carte, avec un coût estimé entre 10000 et 60000£ par commune, le coût total pour le territoire anglais se serait situé entre 4 et 20 millions de livres (source : présentation DECC en octobre 2013). Par ailleurs, il est probable que la plupart des communes ne prendraient pas elles-mêmes l’initiative de réaliser une telle cartographie de leur territoire.

Pour en savoir plus

Voir aussi

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