Analyse multicritères de la renaturation urbaine dans un contexte de dérèglement climatique // Multi-criteria analysis of urban renaturation in the context of climate change

La ville est aujourd'hui sous tension, sous le joug de plusieurs contraintes anthropiques ou climatiques dont les effets convergent vers une concentration des populations comme des infrastructures. En France, les Plan Locaux d'Urbanismes (PLU) des collectivités tentent d'appliquer l'objectif Zéro Artificialisation Net (ZAN) pour limiter l'artificialisation et lutter contre l'étalement urbain. Ces plans prônent une densification du bâti intra-urbain, grignotant les espaces végétalisés urbains. L'importance du végétal dans la ville croît substantiellement, de par sa rareté, mais aussi sa capacité à produire certains services écosystémiques (ombrage, production agricole, production d'oxygène) qui contribuent à l'attractivité de la ville et, plus généralement, à l'amélioration de la qualité de vie pour ses habitants ou ses visiteurs. S'ajoute la tension liée au changement climatique, dont l'impact prévisible est double : une augmentation moyenne constante de la température associée à une raréfaction moyenne de l'eau, et l'occurrence plus fréquente d'évènements climatiques extrêmes. De surcroît, le végétal est souvent un vecteur naturel de mise en valeur du patrimoine, un marqueur géohistorique. Coupler une démarche de sauvegarde des sites urbains remarquables et la protection, la promotion, d'une végétation adéquate les mettant en valeur, est une voie prometteuse. Plus précisément, il s'agit d'optimiser le choix des sites à renaturer en fonction de leurs services anthropo-écosystémiques et des conditions de développement des végétaux. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse, positionnée en géomatique et analyse spatiale urbaine, est de proposer une méthodologie robuste de choix de sites urbains à (re)végétaliser en fonction de plusieurs critères de différents domaines. Tout d'abord, à l'aide de mesures de variables micro-climatiques (température, humidité), on décrira avec une certaine précision l'ambiance urbaine. Ces informations seront projetées en fonction de l'évolution prévisible du climat afin d'anticiper la capacité de résilience des sites (re)végétalisés. Dans la méthode proposée, on prendra en compte la valeur patrimoniale des sites urbains, qu'elle soit historique, socio-culturelle ou écologique. En effet, ces sites végétalisés peuvent offrir de fortes synergies (esthétique, touristique), doivent être préservés et non détériorés (matériellement, par exemple). S'ajoutent la visibilité et l'attractivité des sites dans le cadre de vie urbain. Pour finir, la capacité de résistance et d'adaptation des végétaux choisis sera considérée au premier chef. Bien entendu, ces critères peuvent être partiellement lacunaires ou inadaptés selon les sites. Un soin particulier sera porté à qualifier l'incertitude associée aux données décrivant les critères, en particulier en fonction des échelles d'analyse. Tout l'enjeu consiste à produire une méthode d'analyse quantitative multi-critères robuste, c'est à dire résistant à l'incertitude entachant les données et à la montée en charge statistique. Les approches par rangs (Pareto), duels (Condorcet), objectives (Electre) ou subjectives (AHP) seront mobilisées sur tout ou partie des critères identifiés avec les partenaires. Outre les méthodes d'analyse multi-critère, le.la doctorant.e manipulera des modèles d'estimation du micro-climat urbain (Wudapt, calcul des îlots de fraicheurs) et d'estimation des zones végétalisées à partir de traitement d'images (LIDAR, NDVI et indicateurs générés par des méthodes de l'intelligence artificielle type Réseaux de neurones convolutifs). Le projet est codirigé par des spécialistes en géomatique et aide à la décision relevant de deux disciplines : les sciences de l'information géographique et les sciences de l'ingénierie et des systèmes. La ville d'Avignon est un partenaire privilégié d'application. Le site de Chambéry est également un terrain d'analyse.
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Today's cities are under strain, under the yoke of a number of anthropogenic and climatic constraints whose effects are converging towards a concentration of both populations and infrastructures. In France, local authorities' Plan Locaux d'Urbanismes (PLU) attempt to apply the Zéro Artificialisation Net (ZAN) objective to limit any extension of artificialisation and combat urban sprawl. These plans generally advocate the densification of built-up areas within the city, nibbling away at spaces where vegetation could thrive. Moreover, the concentration of populations encourages to share the use of urban amenities, reducing the distances travelled by car and emissions of atmospheric pollutants. In this context, the importance of greenery in the city is growing substantially, not only because of its scarcity, but also because of its capacity to produce some ecosystem services (shade, agricultural production, oxygen production) that contribute to the attractiveness of the city and, more generally, to improving the quality of life for its inhabitants and visitors.
Added to this is the tension caused by climate change, the foreseeable impact of which is twofold: a constant average increase in temperature associated with an average scarcity of water, and the more frequent occurrence of extreme climatic events. What's more, vegetation is often a natural vector for heritage enhancement, a geohistorical marker. Coupling the safeguarding of remarkable urban sites with the protection and promotion of appropriate vegetation to enhance them is a promising approach. More precisely, the aim is to optimize the choice of sites to be renaturalized according to their anthropo-ecosystemic services and plant development conditions. In this context, the aim of the thesis, positioned in geomatics and urban spatial analysis, is to propose a robust methodology for selecting urban sites to be (re)vegetated according to several criteria from different fields. Firstly, using measurements of micro-climatic variables (temperature, humidity), we will describe the urban ambience with some precision.
This information will be projected according to the foreseeable evolution of the climate in order to anticipate the resilience capacity of (re)vegetated sites. The proposed method takes into account the heritage value of urban sites, whether historical, socio-cultural or ecological. Indeed, these vegetated sites can offer strong synergies (aesthetics, tourism), and must be preserved and not deteriorated (materially, for example). There are also criteria related to the visibility and the attractiveness of the sites in the urban environment. Last but not least, the resilience and adaptability of the chosen plants will be a primary consideration.
Of course, some of these criteria may be incomplete or unsuitable, depending on the site. Particular care will be taken to qualify the uncertainty associated with the data describing the criteria, especially according to the scales of analysis. The challenge is to produce a robust quantitative multi-criteria analysis method, i.e. one that can withstand the uncertainty associated with the data and the increasing statistical load. Approaches based on rank (Pareto), duality (Condorcet), objectivity (Electre) or subjectivity (AHP) will be used for all or part of the criteria identified with the partners. In addition to multi-criteria analysis methods, the PhD student will manipulate models for estimating urban micro-climate (Wudapt, calculation of coolness islands) and vegetated areas based on image processing (LIDAR, NDVI and indicators generated by artificial intelligence methods such as convolutional neural networks).
The project is co-directed by specialists in geomatics and decision support from two disciplines: geographic information sciences and engineering and systems sciences. The city of Avignon is a privileged application partner. The Chambéry site is also a field of analysis.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat Doctoral Etablissement (CDE)

Avignon Université

537 Culture et Patrimoine

Géomaticien, géographe quantitativiste, climatologue, ingénieur en environnement urbain. Maîtrise des Systèmes d'Informations Géographiques Compétence/appétence pour les méthodes d'analyse spatiale, dont l'analyse multi-critère.
Geomatician, quantitative geographer, climatologist, urban environment engineer. Mastery of geographic information systems Competence/aptitude for spatial analysis methods, including multi-criteria spatial analysis.