L’objectif majeur de ce projet réside dans la possibilité offerte aux chercheurs de réaliser des analyses sur leurs données historiques une fois qu’elles seront spatialisées et organisées sous forme de bases de données.
Il est donc indispensable d’une part de mettre en place un référentiel parcellaire et viaire continu et de qualité la plus homogène possible, et ce sous forme vecteur pour permettre de réaliser des analyses spatiales.
Les outils d’analyse spatiale envisagés portent sur le parcellaire vecteur et le réseau viaire : tailles et types des îlots, des parcelles et des voies, calculs de densité, calculs d’orientations, degré d’ouverture des îlots, degré de connectivité du réseau viaire… Le but est d’expliquer le processus de structuration de l’espace urbain sur le long terme en mettant en relation les manières de vivre des habitants (l’activité sociale au sens large) avec le parcellaire 19^e, qui est donc utilisé comme résultant des pratiques socio-spatiales). L’intégration de couches d’information sur ces activités humaines viendra donc compléter le référentiel.
La qualité et la pertinence des analyses qui pourront être réalisées repose à la fois sur la qualité du référentiel lui-même mais aussi sur la précision de la localisation des informations historiques thématiques.
Ces analyses demanderont également une grande rigueur dans la gestion des données ainsi qu’une expertise technique géomatique pour pouvoir utiliser pleinement toutes les fonctionnalités des SIG.

Les données de base utilisées pour constituer ce référentiel sont :
- Le cadastre par îlots constitué par Philibert Vasserot entre 1810 et 1836. Il s’agit de 912 plans exécutés par relevés sur le terrain à une échelle généralement du 1/200^ème. Ces plans sont en couleurs, d’une grande finesse de réalisation et on y trouve représentés les limites de parcelle, de propriété, les bâtiments et leurs éléments constitutifs (pièces, escaliers, cloisons, fenêtres, puits…), voir fig 1
A l’échelle de l’espace couvert, soit environ 1/3 des limites communales actuelles ce document se révèle être  la donnée la plus fiable disponible d’un point de vue de sa précision géométrique ce qui en fait une donnée particulièrement adaptée pour notre objectif de réaliser un plan parcellaire du début du 19^ème siècle. L’intérêt de cette période est en effet de fournir une cartographie du tissu urbain antérieur aux grands travaux haussmaniens.

- Les plans réalisés par Adolphe Berty dans la deuxième moitié du XIXème siècle : ces plans apportent des informations utiles pour réaliser le géoréférencement des plans Vasserot dans le cas où des transformations très importantes sont intervenues entre l’époque de Vasserot et aujourd’hui.

- D’autres documents cartographiques d’époques intermédiaires
   -               Atlas fonciers-plans de gestion du STDF (Service Technique de La Documentation Foncière), 1930
   -               Plans d’expropriation lors des travaux haussmanniens (1852-53) prêtés par la BHVP (bibliothèque historique de la ville de Paris)
   -               Atlas Vasserot et Bellanger (1840 env.)
   -               Atlas de la censive de l’Archevêché de Paris (1786)

- Le cadastre parisien réalisé et fourni par l’APUR (Atelier Parisien d’Urbanisme) : c’est le cadastre actuel de Paris, fourni en numérique (vecteur), dans le système de projection Lambert 1.

Méthodologie de mise en place du référentiel parcellaire
-               Géoréférencement des plans Vasserots et mosaïquage
Entre janvier 2007 et juin 2008, 475 plans (soit 52 %) ont été géoréférencés par le laboratoire LIENSs (fig. 2) à La Rochelle.

Ce géoréférencement, encore en cours est réalisé avec le logiciel ArcGIS, en prenant comme référence le plan de l’APUR (projection Lambert). Chacun des 912 plans doit être référencé individuellement. Ce travail est long et fastidieux car il nécessite de retrouver sur le cadastre APUR des points présents sur le cadastre Vasserot de 1810. Dans de nombreux cas cela est très difficile, voire même impossible. Il est alors nécessaire d’avoir recours à des plans d’époques intermédiaires pour procéder tout de même à un géoréférencement. Ce géoréférencement est vraiment un processus alliant démarche technique (choix de points de calage) et interprétation historique car de nombreux documents doivent parfois être consultés pour pouvoir reconstituer les correspondances de parcellaire. La durée du géoréférencement d’un ilot Vasserot (un scan) peut varier entre une heure et deux heures selon le niveau de difficulté rencontré. Certains ilots se « calent » plus facilement que d’autres du fait de la plus ou moins bonne correspondance entre l’état actuel et l’état de l’époque Vasserot. La qualité du géoréférencement et la déformation engendrée va donc varier selon les ilots. Il nous a donc semblé important d’être capable d’estimer le niveau de qualité de géoréférencement pour chaque ilot.
 
Une base de données a été créée afin de conserver les informations sur le géoréférencement propres à chaque ilot. Ces informations pourront être utiles pour, par exemple interpréter des problèmes d’orientation du parcellaire sur le plan géoréférencé. En effet dans certains cas les orientations initiales du plan Vasserot peuvent être légèrement modifiées sur le plan géoréférencé.
La base de données de géoréférencement contient plus de 20 champs descriptifs : N° scan, N°Ilot, quartier, date d’exécution du plan, arrondissement Vasserot et actuel, échelle, Date du traitement, Nom de l’opérateur, logiciel utilisé, Nb de géoréférencement réalisés, valeur de la RMS, Nb de points de calage, Nb de points communs avec le cadastre actuel, sauvegarde des coordonnées des points de calage, champ remarque, référence des plans utilisés, niveau de fiabilité (Bon, Moyen, Mauvais).

Une fois le géoréférencement validé, chaque feuille se trouve donc correctement positionnée par rapport au parcellaire APUR actuel. L’image est donc rectifiée c'est-à-dire qu’une nouvelle image raster est générée avec une bonne orientation. Il est nécessaire d’intégrer les images les unes à côtés des autres pour constituer un parcellaire raster continu. Nous utilisons à cet effet une technique d’ajout des images successivement par une technique de masque individuel. Par quartier Vasserot (environ 20 ilots), une image raster géoréférencée est alors réalisée.
 
-          Vectorisation du parcellaire
L’objectif est  d’obtenir un référentiel vecteur du parcellaire afin de pouvoir réaliser des études sur la structure urbaine et son évolution. Les couches vectorielles du parcellaire ainsi fabriquées (polygones et segments) permettront d’étudier finement la structure morphologique de la ville héritée au début du 19^es., avant les bouleversements haussmanniens. Une recherche est actuellement en cours au sein du laboratoire L3I (Université de La Rochelle) pour effectuer une génération automatisée des différents objets vecteurs et ensuite reconstituer le parcellaire.
Cette vectorisation sera fondée principalement sur les couleurs différenciant les différents ilots de propriété sur le plan.
Si l'analyse d'un plan de cadastre se réduisait au passage du document papier à une image "pixellaire", le problème serait trivial. En réalité les problèmes scientifiques sous-jacents sont très complexes car l’objectif est bien plus ambitieux, passer du document papier à son interprétation sémantique. Comment construire à partir d’amas de pixels une information porteuse de sens ? « Quand l’information fait sens? ». La vectorisation du parcellaire s’inscrit dans une démarche complète de rétro-conversion de document graphique, où les parcelles représentent des régions de couleur homogène. Un algorithme de segmentation couleur localise ces zones caractéristiques afin de mener à bien un processus de vectorisation. Ce mécanisme vise à approximer les contours des régions par le biais de segments et d’arcs de cercles pour former des polygones cohérents. Ces objets seront les constituants de base des couches de vecteurs alimentant un SIG.

-          Géoréférencement du parcellaire vectorisé
Le choix a dû être fait dans ce projet entre deux alternatives : géoréférencer les images raster et les vectoriser ensuite ou bien géoréférencer le parcellaire vecteur une fois la vectorisation effectuée.
 
Le temps de géoréférencement des ilots Vasserot en raster étant extrêmement important, il n’était pas possible d’attendre la fin du processus de géoréférencement pour commencer la vectorisation, et cette option aurait également posé un problème aux spécialistes de la vectorisation qui craignaient ( à juste titre) une dégradation de la qualité des images et une altération de leur homogénéité.
Il a donc été décidé de géoréférencer le parcellaire vecteur une fois la vectorisation effectuée. Mais restait à trouver une méthode opérationnelle. Nous avons utilisé la fonction d’Ajustement spatial d’ArcGis pour appliquer au fichier vecteur de chaque ilot le même géoréférencement que celui prédédement appliqué sur le fichier raster (cela nécessite de sauver lors du géoréférencement du raster le fichier des points de calage).
      Cette fonction d’ajustement spatial nous a d’ailleurs causé quelques problèmes : un décalage systématique apparaissait dans lorsque l’on superposait le fichier raster géoréférencé avec le fichier vecteur géoréférencé par l’ajustement spatial. Après de multiples sollicitations du support ESRI et de nombreuses recherches nous avons détecté l’origine du problème (origine double : remplacer le séparateur décimal virgule par un point dans les paramètres régionaux de Windows et placer les fichiers à traiter dans un répertoire directement sous la racine…).
Une fois cette fonction mise en état de fonctionnement normal, le calage du vecteur géoréférencé se faisait bien, cette solution était donc effectivement opérationnelle.
 
Cette méthodologie va donc permettre au final d’obtenir un parcellaire « Vasserot » en vecteur et en raster, géoréférencé en Lambert par rapport au plan de l’APUR. Comme nous le verrons ultérieurement ce parcellaire pourra servir de base à de nombreuses applications de spatialisation d’informations historiques et d’analyses spatiales.
 
 
Méthodologie de mise en place du référentiel viaire :
Une fois le référentiel parcellaire constitué, le référentiel de voirie sera réalisé manuellement par tracé des filaires de voies directement dans le SIG. La dénomination des voies inscrite sur le plan Vasserot sera alors reportée en tant qu’attribut de chaque tronçon de voie.

L’équipe de chercheurs historiens impliqués dans le projet a décidé de s’intéresser aux thèmes historiques suivants : les foyers fiscaux du début XIVème, les hôtels, les enceintes, les bâtiments et les églises et les circonscriptions seigneuriales et paroissiales.
 
Les objectifs recherchés au travers de l’intégration de ces données dans le SIG sont de :
Permettre aux différents chercheurs historiens du projet de spatialiser les informations concernant leur thématique de recherche : il s’agit en fait globalement de spatialiser « l’activité sociale » afin de l’étudier de manière synchronique (étudier la manière des habitants/acteurs concernés de vivre et de  s’impliquer dans cet espace à des moments précis dans le temps : l’analyse des pratiques socio-spatiales)  
Cette étude peut également se faire de  manière diachronique (étude des évolutions spatio temporelles de ces données thématiques). Il s’agit de stocker dans la base de données l’évolution de la spatialisation aux différentes époques. Cela pose le problème de la gestion du temps dans les SIG. Un modèle de données est en cours de mise au point par le laboratoire LIENSs à cet effet, ainsi qu’un outil de visualisation des évolutions spatiotemporelles. 
 
Pour atteindre ces objectifs, il a été nécessaire de
Mobiliser les chercheurs historiens, les associer au projet, les faire dialoguer avec des informaticiens et des géomaticiens pour arriver au final à leur faire saisir les informations concernant leur thématique dans le SIG. La création de ces informations spatiales à thématique historique sur un espace commun nécessite une démarche organisée et concertée. En effet de nombreux objets sont utilisés conjointement par différents chercheurs, par exemple un bâtiment peut être à la fois un foyer fiscal et un hôtel. Chacun ne peut donc travailler de manière indépendante. Un modèle de données global et une méthodologie commune a donc dû être mise en place.

Pour permettre aux thématiciens historiens de créer leur information dans le SIG, la solution la plus classique, et la plus simple à mettre techniquement en œuvre, est le travail sur site. Le thématicien, accumule les sources nécessaires en bibliothèque/archives à la fabrication de ses données, et crée ensuite ses objets dans le SIG sur site en accord avec l’administrateur et en suivant le modèle de données établi. Ce travail se fera dans un laboratoire disposant par exemple d’un réseau serveur/clients, dans notre cas cela pourrait être  Arscan ou le Lamop.
 
Cette organisation de type local répond bien au besoin de centraliser la production des données dans le cadre d’un SIG. Mais cette solution est mal adaptée au contexte de chercheurs historiens universitaires qui auront des difficultés pour dégager le temps nécessaire pour venir régulièrement sur la plateforme technique de travail. En effet ceux-ci ont, de par la nature de leur travail, une indépendance concrète et une gestion assez autonome et individuelle de leur emploi du temps. Ils doivent aller en bibliothèque, en archives, sur les sites de fouilles…. Il est donc difficile de les contraindre à une pratique de bureau pour alimenter un SIG.
Nous savons par avance que cela ne permettra pas de développer véritablement « la greffe SIG » chez les thématiciens. Cette solution reste cependant toujours possible, notamment comme solution d’attente, à condition d’avoir les équipements (et donc les financements structurels) adéquats, ce qui est évidemment loin d’être le cas.
 
A l’autre extrémité, la solution d’avenir est celle du Webmapping, qui permet d’avoir une gestion centralisée de la production des données, tout en étant délocalisée. Après la phase de définition des objets en concertation avec l’administrateur du SIG et la collecte des sources, la phase de saisie des objets dans le SIG pourrait se faire directement en ligne dans une relation serveur/clients. Cela dit, ce type de fonctionnement crée d’autres besoins que ceux de la micro-informatique classique. Il est nécessaire dans ce cas là de développer une application dédiée ce qui sort des objectifs et du financement de notre projet actuel. Il faudrait également des personnes, employées de façon pérenne, pour assurer la maintenance technologique de l’outil, celle-ci paraissant plus complexe à réaliser que celle d’une solution sur site.

Dans le cadre du projet Alpage, en préalable à la mise en place ultérieure d’une vraie solution de Web Mapping, nous avons mis en place une solution temporaire que l’on peut présenter comme étant à mi-chemin entre ces 2 extrêmes.
Le processus de travail est basé d’une part sur une gestion centralisée des identifiants des objets du SIG via le web (cela permet d’assurer l’unicité des identifiants) et d’autre part sur un travail de saisie des objets de manière autonome sur la machine de chaque thématicien. Le tout se faisant en utilisant un référentiel cartographique commun. Une fois les données construites, il faudra une récupération ultérieure qui permettra une consolidation de l’information et donc une gestion centralisée.
Autre information partagée, les sources (preuves et références bibliographiques relatives aux différents objets historiques saisis). Les différents historiens sont amenés à sauvegarder des informations sur une ou plusieurs sources concernant leurs objets. Une base de données en ligne a  été conçue à cet effet et permet d’avoir une table des sources partagée entre les différents utilisateurs. Cette base de données liant objets, preuves et études, a été développée au départ sous Access. Chaque table comprend de nombreux champs pour pouvoir renseigner différents types de preuves (preuve textuelle manuscrite ou éditée, preuve archéologique, preuve iconographique, preuve planimétrique…). Les formulaires de saisie sont disponibles en ligne et  chaque utilisateur en fonction de son type de source se voit alors proposer un formulaire adéquat.
 
Le fonctionnement actuel est donc le suivant : chaque thématicien, se connecte via le web, crée l’identifiant de l’objet qu’il veut saisir, choisit le type d’objet dans une liste (pour indiquer la fonction urbaine des objets de topographie historique, nous utilisons la table des nomenclatures du CNAU[1]),  et indique les preuves qui lui servent à créer cet objet. Puis commence la seconde phase de travail, sur les espaces personnels de travail de chaque thématicien : chacun d’eux crée l’objet dans un logiciel de SIG installé sur sa machine. Il dessine donc son objet et renseigne ensuite les données attributaires, dans lesquelles il intègre l’identifiant produit en ligne. Pour l’instant, cette solution fonctionne bien, mais parce les thématiciens sont peu nombreux (6 personnes).
 
Cette procédure de travail oblige à implémenter sur chaque espace de travail personnel les outils (un logiciel pour se connecter sur un site ftp, un logiciel de SIG, éventuellement un logiciel de SGBD) et les données (parcellaire actuel, rasters Vasserot…). On reporte donc sur l’utilisateur la question technique : à lui de se débrouiller pour avoir un ordinateur puissant, à lui d’installer les données et les logiciels. Mais ce postulat n’est pratiquement pas tenable : il est nécessaire d’encadrer les thématiciens dans cette appropriation des outils, ce qui a un coût à la fois temporel (nécessité de ré-expliquer les mêmes procédures, chacun avançant à son rythme) et même financier (participation à l’achat d’un portable, achats de disques durs externes). Un autre inconvénient concerne la question de la diffusion des données, qui sont copiées sur des ordinateurs personnels et sur lesquels on n’a plus de contrôle : or certaines d’entre elles sont issues d’échanges avec des partenaires externes (agence d’urbanisme) qui nous obligent à contrôler la copie de ces données.
 
Il est donc clair que cette solution, si elle fonctionne aujourd’hui, n’est qu’une solution d’attente. Elle sera beaucoup moins pratique si les effectifs de chercheurs augmentent significativement, ce qui est bien notre objectif. Dans une perspective de dynamique de travail où de nombreuses personnes contribuent à enrichir le SIG, il semble que la solution du Webmapping soit la plus adaptée à nos besoins.
Mais, spécifier et développer une solution de Webmapping dépasse le cadre de ce programme de recherche et cela devra donc être fait dans un projet ultérieur.
[1] Centre national d’archéologie urbaine.

Nous souhaitons que le SIG ainsi constitué puisse être utilisé par des personnes d’horizons divers, que ce soit par le métier (principalement historiens et archéologues, mais aussi potentiellement architectes, urbanistes…), par la période d’étude (médiévistes, modernistes contemporanéistes…), ou encore par le niveau de la recherche. En effet, le public visé peut être composé de chercheurs confirmés ou de jeunes chercheurs comme les étudiants en master et doctorat, qui vont pouvoir poser des questions fondamentalement spatiales à leurs sources historiques à partir du moment où les couches de référence existent. Cet outil de recherche sera donc aussi utilisé comme un outil pédagogique dans nos structures de formation.
 
Au-delà de la recherche historique, cet outil devrait également pouvoir être utilisé à des fins d’aménagement ou dans le cadre des différentes démarches du porter à connaissance. Dans la mesure où nous recalons ce parcellaire Vasserot sur le parcellaire actuel concédé par l’APUR (Atelier parisien d’urbanisme), les tissus anciens pourront concrètement être pris en compte dans les études documentaires réalisées en amont des projets de construction par les professionnels travaillant dans l’espace parisien. Nous, thématiciens historiens, n’espérons qu’une chose : que les acteurs en urbanisme et aménagement s’emparent effectivement de l’information historique mise à leur disposition.
 
Enfin, dès lors que la question complexe de l’accès aux données sera résolue, il pourra aussi être utilisé à des fins culturelles au sens large, grâce à la dimension « bibliothèque » de plans géoréférencés que peut aussi avoir ce SIG. Les expositions qui sont régulièrement réalisées sur tel ou tel quartier de Paris, et qui attirent toujours beaucoup de public, nécessitent de recaler à chaque fois les plans anciens, ce qui est pour l’instant fait de manière ponctuelle et sectorielle, sans que cela soit intégré dans un même outil.

Le projet que nous venons de vous exposer présente plusieurs points d’intérêt.
Tout d’abord il représente un intérêt sur le plan technique.
Le géoréférencement des 912 plans d’ilots Vasserot a nécessité de développer une technique de géoréférencement par « pont temporel » : en effet dans de nombreux cas plus aucune trace du parcellaire et des bâtiments de l’époque des levés n’est encore présente sur le terrain. Il a donc fallu passer par un ou plusieurs documents d’époques intermédiaires. Les plans Berty ont par exemple été souvent utilisés : ils avaient en effet l’avantage de comporter un mélange d’informations anciennes et plus récentes. Une fois leur géoréférencement par rapport au cadastre actuel (APUR) réalisé, il était alors possible de les utiliser comme référence pour géoréférencer les plans Vasserot initiaux. Ce travail a constitué un réel défi à la fois sur les plans techniques et intellectuels par la grande rigueur nécessaire et par les processus mis en œuvre : recherche documentaire, réflexion historique, multiples essais de géoréférencement, ajustements…une mélange d’habilité technique, de constance et de précision a été réellement indispensable pour arriver à réaliser ce travail.
La démarche parallèle au géoréférencement : la vectorisation automatique du parcellaire n’a pas encore livré ses résultats mais le défi à relever est également de taille.
Autre avancée technique connexe : le développement d’un outil de représentation de l’évolution temporelle d’un tissu urbain, cette retombée préfigure les réalisations à venir en matière d’exploitation des données historiques par analyse spatiale, non encore réalisées à ce jour, mais fortement porteuses d’espoir et d’envie chez nos chercheurs historiens.
Cette envie, que ce projet a sût faire naitre chez nos collègues historiens présente un autre axe fort. Arriver à faire travailler ensemble des informaticiens, des géomaticiens, des historiens, chacun faisant un effort pour s’approprier le langage, pour comprendre les besoins et les contraintes des autres, représente un effort notable de tous et débouche incontestablement pour les historiens sur une appropriation d’outils et de techniques et pour les informaticiens/géomaticiens sur le développement de solutions nouvelles issues de la compréhension et de la prise en compte de besoins inédits.
La constitution d’un référentiel parcellaire en raster et en vecteur sur le Paris « pré-haussmanien », représente une avancée concrète. Les analyses spatiales qui seront rendues possibles sur de  nombreuses thématiques historiques représentent des espoirs et s’inscrivent dans une dynamique qui semble à présent clairement engagée et qui devrait déboucher sur la mise en place d’une plateforme technique solide et pérenne.  Une solution de Webmapping semble indispensable à développer pour faire en sorte que cette démarche de création et de communication d’information se poursuive dans les meilleures conditions.
Finalement, l’objectif du programme Alpage est bien de créer une dynamique de travail sur le long-terme, seule capable d’enrichir  et donc de pérenniser l’outil mis en place : les bases de données ne sont utiles que « vivantes », c’est-à-dire que si elles sont perpétuellement transformées par les utilisateurs.