Analyse multicritères pour l évaluation de la vulnérabilité des interfaces habitat-forêt.

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1 International conference on forest fire risk modelling and mapping 30 th Sept. 2 nd Ot Oct Aix en Provence, France Analyse multicritères pour l évaluation de la vulnérabilité des interfaces habitat-forêt. L. Pugnet a, E. Maillé a a Institut national de recherche en science et technologies pour l environnement et l agriculture (Irstea) UR EMAX, CS 40061, Aix-en-Provence, France lilian.pugnet@irstea.fr

2 Contexte de l étude Site Besoin d étude croissant : Interface de Habitat Forêt sécurité et de (Colline protection St Jacques, face à l aléa Cavaillon, d incendie France) de forêt. incendiée en Diversité Étalement de urbain dommages discontinu, Sans changement perte des modes d occupation du sol. Field La société Trip de s expose Mercredi au risque, active dans sa «vulnérabilisation» (Pigeon, 2002). Manque de données BD ORTHO IGN 3

3 Définition de la vulnérabilité Pluralité des définitions. Issu du latin vulnerabilis, lui même tiré de vulnerare, qui signifie «blesser», et de vulnus, qui désigne la «blessure». Vulnérable : ce qui peut être atteint, sensible aux attaques, aux capacités de défense finies. VULNÉRABI LI TÉ Exposition Sensibilité Capacité de réponse Territoire d étude : les Interfaces Habitat Forêt (IHF) Cibles vulnérables : les habitations. Interface Habitat-Forêt Système Naturel (Structure de la végétation) Système Anthropique (Structure de l'habitat)!"#$"%&'() *) +,, 0%/'&%&*' 1(, $!"#$"%&'() *.%'/, 0%/'&%&*2'.. +1!"# "%&'() *.(#& 0%/'&%&*" #( +3$*2 ) 1 0%/'&%&*" #( +3$*&#41*2 ) 1 (Lampin, 2009) 4

4 Objectifs de recherche Produire une méthode d évaluation de la vulnérabilité dans son ensemble comme caractéristique spatiale des Interfaces Habitat Forêt (IHF) Formalisation de la connaissance experte. Cartographie de la vulnérabilité pour l aide à la décision : Gestion du risque. Aménagement du territoire. Défense du territoire. 5

5 Impossible d'afficher l'image. Votre ordinateur manque peut-être de mémoire pour ouvrir l'image ou l'image est endommagée. Redémarrez l'ordinateur, puis ouvrez à nouveau le fichier. Si le x rouge est toujours affiché, vous devrez peut-être supprimer l'image avant de la réinsérer. Approche a posteriori Entretiens et questionnaires 10 Experts Dires d experts Agrégation des dires d experts Jugement du groupe Recueil ildes données Post Incendie 20 habitations Organisation spatiale Relevé Dommages Enquêtes Habitants Modèle Multicritère itè Vulnérabilité/Endommagement Indice de vulnérabilité SIG Cartographie de la vulnérabilité 6

6 Méthode multicritères Méthode AHP pour Analytic Hierarchy Process (Saaty, 1980). 1 Construction de la structure hiérarchique du système. 4 niveaux hiérarchiques. Vulnérabilité Aménagement Topographie Structure de la végétation Structure de l'habitat Propriétés des constructions Contexte socio-économique Accessibilité Infrastructures de défense Équipements à risque Pente Exposition (Soleil) Exposition (Vent dominant) Continuité H orizontale Continuité Verticale Type de structure Position du bâtiment Jonction Toiture/M urs Façade Ouvertures Gouttières Type d'occupation Entretien Préparation des personnes Distance Végétation Séparation des propriétés Position Topographique Végétation en surplomb des toitures Réseau EDF 7

7 Étapes de l AHP 1 Construction de la structure hiérarchique du système. 4 niveaux hiérarchiques. Niveau 1 Contexte Socio-Économique Niveau 2 Type d'occupation Préparation des personnes Entretien Niveau 3 Plan d'urgence Connaissance du risque Habitat Végétation Niveau 4!"#$%&' ( &)* +$' ( $*, &!"#$%&' ( &)#&(. ' %,$+& 45$ 6. ' 45$ 7 &#5+&#)* +" 8&' 9$8&# :";$#,9$.' 6. ' /)0)1), ' /)2)1), ' /)3)1), ' /)0)1), ' /)2)1), ' /)3)1), ' Utilisation d une échelle semi quantitative de 1 5 pour l attribution d une intensité de vulnérabilité par classe. 8

8 Étapes de l AHP 1 2 Construction de la structure hiérarchique du système. Recueil des jugements des experts (individuellement). Echelle de comparaison par paires (Saaty, 1980). Matrice réciproque des jugements. Pondération : méthode du vecteur propre (Saaty, 1980). Calcul du ratio de cohérence des jugements (RC < 10 %). 9

9 Étapes de l AHP Construction de la structure hiérarchique du système. Recueil des jugements des experts (individuellement). Agrégation des jugements individuels Les experts ont la même importance. Théorie du choix social (Aczel and Saaty, 2012). Agrégation par la moyenne géométrique pondérée. 4 5 Agrégation des scores de vulnérabilité pour les classes de critères (entrées du modèle) Processus additif. Moyenne arithmétique pondérée. Agrégation du critère unique Combinaison linéaire des scores pondérés par les poids des critères. Normalisation de l indice : 10

10 Cartographie Résultat cartographique pour l ensemble des critères (ArcGIS ): Hypothèse : la vulnérabilité suit une évolution continue dans l espace. Variables continues dans l espace (exposition) Variables discontinues dans l espace (Sensibilité et Capacité de réponse) Échantillon trop faible Krigeage inadéquat. Interpolation des intensités par inverse de la distance au carré (IDW). Interaction des vulnérabilités en tout point. 11

11 Indice de vulnérabilité Cartographie de la vulnérabilité de l interface habitat forêt Poids des critères de vulnérabilité Poids (%) ,40 23,48 39,49 7,70 10,1111 3,83 BD TOPO IGN 12

12 Vulnérabilité des habitations Cacul de la valeur attendue (Dubois and Prade, 1987; Heilpern, 1992) 13

13 Vulnérabilité Critère «Aménagement» Cartographie de la vulnérabilité due au critère Aménagement Poids (%) ,60 Poids des sous critères Aménagement 25,81 14,73 Accessibilite Infrastructure Équipement à de defense risque 23,60 Distance Végétation 19,59 5,33 4,34 Séparation Végétation en surplomb EDF BD TOPO IGN 14

14 Capacité de réponse des personnes Cartographie de la vulnérabilité due au critère Socio Économique Poids (%) Poids des sous critère Socio Économique 70 64, , , Occupation Préparation Entretien BD TOPO IGN 15

15 Discussion et conclusion Faiblesse de l échantillon. Nécessite un investissement temps important : Collecte des données sur le terrain. Collecte des dires d experts. Problème de précision des données. Risque incendie de forêt : Couplage vulnérabilité modèles de propagation. Approche du risque par l endommagement. Connaissance sur la vulnérabilité des Interfaces Habitat Forêt : Forces et faiblesses du territoire. Interaction Exposition/Sensibilité des habitations/capacité de réponse. Aide à la décision : Aménagement du territoire Simulations possibles Stratégies de lutte. 16

16 MERCI DE VOTRE ATTENTION

17 Plan de la présentation 1. Introduction a. Contexte de l étude b. Définition de la vulnérabilité c. Objectifs de recherche 2. Cadre méthodologique a. Analyse multicritères b. Cartographie 3. Résultats a. Hiérarchisation des critères de vulnérabilité b. Cartographie de la vulnérabilité des Interfaces Habitat Forêt 4. Discussion et conclusion 2

18 Exposition à la «Structure de la végétation» Cartographie de la vulnérabilité due au critère Structure de la Végétation Poids des sous critères Structure de la végétation 80 69, Poids (%) ,15 0 Continuité horizontale Continuité verticale BD TOPO IGN 15

19 Procédure Multicritères Choix de la méthode multicritères : Analytic Hierarchy Process ou AHP (Saaty, 1980)! " # $%&' ()* 1 )&23*$& 34 5&!""#$%&' ()* )+,. /0' 4' )(, 2, '3+)(4503()*)+6 ' +, ). /0&,1!20! +.$3(4503(%#.+6#' (03./0'!"# +)265)624)(" 7. (*2425. (86& '3(4.77,#'3+)(3.1'!08(4'(%#. +6#' )!". *2& 5& 2$9./0' (' +(&$ $9, 3,.+, (4' )(! 1.) 9&062& 4')("#$"#.,+,)(.3+!39.:2') Avantages de la méthode AHP (Tacnet, 2009) 7

20 Étapes de l AHP Construction de la hiérarchie du système Recueil des jugements des experts (individuellement). Agrégation des jugements individuels Théorie du choix social (Aczel and Saaty, 2012). Processus multiplicatif, agrégation par la moyenne géométrique pondérée. Les experts ont la même importance. Pondération : Poids(I Ei ) = n sup/inf * n rep 4 5 Agrégation des scores de vulnérabilité pour les classes de critères (entrées du modèle) Processus additif. Moyenne arithmétique pondérée. Agrégation du critère unique Combinaison linéaire des scores pondérés par les poids des critères. Normalisation de l indice (min et max son préservés) : 10

21 Étapes de l AHP Agrégation des préférences individuelles et théorie du choix social La moyenne géométrique pondérée est la seule méthode d agrégation g qui satisfasse les conditions suivantes (Aczel and Saaty, 1983; cité dans Saaty and Vargas, 2012): (a) Séparabilité : f(x 1,...,x m )=g(x 1 ) g(x m ). (b) Unanimité : f(x,...,x)=x. (c) Homogénéité : f(λx 1,...,λx m )=λf(x 1,...,x m ),λ >0. (d) Réciprocité : f(1/x 1,...,1/x m )=1/f(x 1,...,x m ). 2

22 Sensibilité des constructions Cartographie de la vulnérabilité due au critère Propriétés des Constructions Poids des sous critères Propriétés des constructions 60 50,27 50 Poids (%) ,05 11,51 10,17 0 Jonction murtoiture Façade Ouverture Gouttière BD TOPO IGN 16

23 Résultats cartographiques Cartographie de la vulnérabilité due au critère Topographie ) Poids (%) Poids des sous critères Topographie 30,59 7,41 39,09 22,91 6 2

24 Résultats cartographiques Cartographie de la vulnérabilité due au critère Structure de l Habitat Poids (% %) Poids des sous critères Structure de l'habitat , , Type de structure Position 6 2

25 Capacité de réponse Préparation des personnes Analyse des Correspondances Multiples (ACM) + Classification Ascendante Hiérarchique Facteur 1 : Connaissance globale / Aucune connaissance (40 % d inertie) Facteur 2 : Prévention / Législation (22 % d inertie) 4 groupes de connaissance Plan des individus CAV_10 CAV_11 3 Plan des Modalités 0.5 CAV_3 CAV_2 CAV_7 CAV_18 CAV_15 CAV_19 CAV_12 4 CAV_20 ur 2 Facte CAV_1 2 CAV_5 CAV_14 CAV_9 CAV_6 CAV_4 C _ 13 CAV_16 1 Facteu ur CAV_8 CAV_ Facteur 1 Facteur 1 International conference on forest fire risk modelling and 6 mapping 30 th Sept. 2 nd Oct Aix-en-Provence, France 2

26 Capacité de réponse Préparation des personnes Analyse des Correspondances Multiples (ACM) + Classification Ascendante Hiérarchique Facteur 1 : Connaissance globale / Aucune connaissance (40 % d inertie) Facteur 2 : Prévention / Législation (22 % d inertie) 4 groupes de connaissance Plan des individus CAV_10 CAV_11 3 Classification Ascendante Hiérarchique Fac cteur CAV_3 CAV_2 CAV_7 CAV_1 2 CAV_5 CAV_14 CAV_9 CAV_6 CAV_4 CAV_13 CAV_16 1 CAV_18 CAV_15 CAV_19 CAV_12 4 CAV_ CAV_8 CAV_17 0 CAV_20 CAV_18 CAV_15 CAV_19 CAV_12 CAV_17 CAV_8 CAV_16 CAV_5 CAV_6 CAV_10 CAV_11 CAV_3 CAV_2 CAV_7 CAV_4 CAV_13 CAV_1 CAV_9 CAV_ Facteur 1 International conference on forest fire risk modelling and 6 mapping 30 th Sept. 2 nd Oct Aix-en-Provence, France 2

27 Vulnérabilité d exposition Les haies Cartographie de la vulnérabilité d exposition aux haies BD TOPO IGN Type d équipement Intensité Poids Haie 4 0,29 Classes de distance Intensité Poids d < 3m 4,71 3m < d < 10m 3,10 0,71 10m < d < 30m 1,36 Critère «Exposition aux Haies» Vulnérabilité Haie d < 3m 4,5 Haie 3m < d < 10m 3,4 Haie 10m < d < 30m 21 2,1 International conference on forest fire risk modelling and 6 mapping 30 th Sept. 2 nd Oct Aix-en-Provence, France 2

28 Capacité de réponse Préparation des personnes Cartographie de la vulnérabilité induite par le niveau de connaissance sur la gestion du risque Classes de Connaissance Intensité Globale 1 Mesures préventives 1 Cadre législatif 2 Aucune 3,43 International conference on forest fire risk modelling and 6 mapping 30 th Sept. 2 nd Oct Aix-en-Provence, France 2