Un nouveau cadre basé sur les satellites permet aux scientifiques de mesurer en temps quasi réel les évolutions des villes.
Les villes sont souvent considérées comme des systèmes vivants. Cependant, jusqu’à présent, cette idée était davantage une métaphore qu’une réalité tangible. Si les routes, bâtiments, parcs et quartiers subissent des changements constants, il est souvent difficile de les observer au moment même où ils se produisent. Lorsqu’un changement devient apparent depuis le sol, un quartier peut déjà être en plein essor, en déclin ou en expansion dans des espaces verts proches.
Des chercheurs estiment désormais que les satellites peuvent détecter ces transformations bien plus tôt. Dans une étude parue dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), les scientifiques ont introduit un cadre nommé « **Urban Pulse** », qui utilise des observations satellites fréquentes pour suivre l’évolution physique des villes au fil du temps.
L’idée évoque celle d’un **électrocardiogramme (EKG)**, utilisé par les médecins pour déceler des signaux cachés du cœur. Alors que l’EKG mesure l’activité électrique dans le corps, Urban Pulse surveille les signes visibles de construction, de démolition, de réparations, d’améliorations d’infrastructure et d’expansion sur les paysages urbains.
Zhe Zhu, directeur du Laboratoire Global Environmental Remote Sensing (GERS) et professeur associé des ressources naturelles et de l’environnement au Collège de l’Agriculture, de la Santé et des Ressources Naturelles (CAHNR), figure parmi les auteurs principaux de cette étude. Il a collaboré avec Karen C. Seto de l’Université de Yale, Michail Fragkias de l’Université d’État de Boise, et une équipe de recherche pluridisciplinaire.
« Pendant des décennies, nous nous sommes contentés de mesurer les résultats de l’urbanisation – un bâtiment construit ou un élargissement de route », explique Zhu. « Mais à l’intérieur d’une zone urbaine, les dynamiques restent invisibles. »
Comprendre le Rythme d’une Ville
Traditionnellement, la croissance urbaine est étudiée **a posteriori**. Les urbanistes comptent les nouveaux bâtiments, examinent les changements de zonage, analysent les données sur les recensements ou comparent des images satellites anciennes et récentes. Ces méthodes sont utiles, mais elles passent souvent à côté du **moment** et du **rythme** des changements.
Urban Pulse a été conçu pour saisir ce rythme. En analysant des décennies de données temporelles denses issues des jeux de données HLS (Harmonized Landsat and Sentinel-2) de la NASA, les chercheurs peuvent observer avec précision les transformations physiques dans des lieux spécifiques et déterminer le moment où ces changements se produisent.
Ce cadre utilise une méthode d’analyse des séries temporelles basée sur **l’apprentissage profond** appelée CAPES, développée par l’ancien chercheur postdoctoral de l’UConn, Ji Won Suh, aujourd’hui professeur assistant à l’Université de Victoria au Canada. Cette approche permet à l’équipe de détecter des transformations au niveau des quartiers, telles que la construction de nouveaux bâtiments, la démolition et les améliorations d’infrastructure.
Les Trois Indicateurs Clés d’une Ville
Pour développer et tester ce cadre, l’équipe de Zhu a étudié plusieurs villes et divers types de données satellites. L’étude se concentre sur six villes : **Seattle**, **Shenzhen**, **Lagos**, **Mumbai**, **Dubaï** et **Mexico**. Ces villes diffèrent considérablement en termes de géographie, de richesse, de gouvernance, de climat et d’histoire du développement, mais elles présentent trois patterns majeurs.
- Urbanisation en pics : La croissance urbaine n’est pas linéaire et continue. Les phases de construction surgissent par à-coups, constituées de périodes d’activité intense suivies de phases plus calmes.
- Urbanisation cyclique : Les quartiers suivent un cycle de période d’activité dynamique et de repos, mais ces cycles ne sont pas nécessairement alignés sur les saisons ou les calendriers prévisibles.
- Urbanisation asynchrone : Développement non simultané d’une ville. Un district peut connaître une forte croissance pendant qu’un autre ralentit, provoquant une répartition inégale des transformations à travers l’espace urbain. Les chercheurs avancent que cette désynchronisation pourrait contribuer à éviter que les systèmes d’infrastructure et les marchés de l’emploi ne surchauffent.
Les Enseignements de la COVID sur les Villes
Le cadre a également permis de comprendre comment les villes ont réagi à la **pandémie de COVID-19**. Selon les chercheurs, les données montrent un ralentissement généralisé de l’activité urbaine, qu’ils qualifient d’**« arrêt cardiaque global »** de la construction.
Cependant, la reprise a varié d’une ville à l’autre. Shenzhen a démontré des baisses suivies de rebonds rapides et coordonnés, soutenus par des politiques. D’autre part, Mumbai et Mexico ont présenté des réponses plus modérées, suggérant que les effets urbains de la pandémie dépendaient largement des conditions locales, des politiques, des économies et des systèmes de développement.
« Cela revient à la physiologie humaine », note Zhu. « Lorsqu’une personne contracte une maladie, ses symptômes peuvent varier largement d’un individu à un autre. »
Un Système d’Alerte Précoce Prometteur
Les chercheurs estiment qu’Urban Pulse pourrait aider à détecter des problèmes potentiels avant qu’ils ne deviennent irréversibles. Si l’activité d’un quartier connaît une chute brusque ou si le développement s’immisce rapidement dans des espaces verts, cela donnerait aux urbanistes une occasion de réagir rapidement.
La disponibilité publique de ce type de données pourrait également influencer des décisions quotidiennes. Une personne envisageant de déménager ou un entrepreneur cherchant l’emplacement idéal pour un nouveau commerce pourrait s’appuyer sur le pouls d’un quartier comme indicateur d’activité locale et de vitalité économique.
« Cet outil aura un impact significatif, non seulement sur les décisions politiques des gouvernements mais aussi sur les choix quotidiens des habitants de ces villes », conclut Zhu.
Référence : « **The Urban Pulse: Diagnosing the urbanization process as spiky, cyclical, and asynchronous** » par Zhe Zhu, Michail Fragkias, Ji Won Suh, Ella McCoshan, Lelin Chen, Kexin Song, Juwon Kong, Tian Li et Karen C. Seto, 8 juin 2026, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2537770123
Zhu a réalisé cette recherche durant son congé sabbatique à **l’Université de Yale**, aux côtés de sa collaboratrice Karen Seto.
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FAQ
Quel est l’objectif principal d’Urban Pulse ?
Urban Pulse vise à suivre les transformations des villes en temps quasi réel, permettant ainsi aux chercheurs et aux planificateurs d’anticiper les évolutions et d’intervenir rapidement.
Comment cette méthode peut-elle aider les urbanistes ?
En fournissant des données précoces et détaillées sur l’évolution urbaine, Urban Pulse permet aux urbanistes de prendre de meilleures décisions concernant la planification et le développement.
Y a-t-il d’autres applications potentielles de cette technologie ?
Oui, en plus de la planification urbaine, les données sur l’urbanisation pourraient également être utiles dans des domaines tels que les investissements, le développement durable et la gestion des ressources.
Comment la pandémie de COVID-19 a-t-elle influencé le développement urbain ?
Les chercheurs ont observé un ralentissement coordonné de l’activité de construction pendant la pandémie, révélant des différences dans la façon dont différentes villes ont réagi et se sont adaptées.
Quelles villes ont été étudiées dans cette recherche ?
L’étude s’est concentrée sur six grandes villes : Seattle, Shenzhen, Lagos, Mumbai, Dubaï et Mexico, chacune présentant des caractéristiques et défis uniques.
