Dans les systèmes d'information géographique, les données spatiales sont souvent divisées en cellules régulières pour faciliter leur analyse et leur visualisation. Ces structures sont appelées des systèmes de grille. Le type le plus courant est la grille carrée, qui est largement utilisée, par exemple, lors du travail avec des données matricielles et des images satellites.
Grilles carrées et hexagonales
Cependant, ces dernières années, les grilles hexagonales, où le territoire est divisé en cellules hexagonales, sont devenues de plus en plus populaires. Chaque cellule représente une unité spatiale distincte qui peut être utilisée pour stocker et analyser des données, par exemple la densité de population, les indicateurs environnementaux et les statistiques de déplacement.
La principale différence entre une grille hexagonale et une grille carrée réside dans la disposition des cellules adjacentes. Une grille carrée a généralement quatre voisins directs (ou huit, si l'on inclut les diagonales). Un hexagone, en revanche, a six voisins directs, et la distance par rapport à chaque cellule est égale. Cette géométrie rend les grilles hexagonales plus pratiques pour l'analyse spatiale.
L'avantage de l'hexagone est l'égalité des distances entre les cellules adjacentes.
Par conséquent, elles sont aujourd'hui utilisées dans l'analyse de données statistiques, les études urbaines, la recherche environnementale et les systèmes de traitement de mégadonnées géographiques (big geodata).
Avantages des grilles hexagonales pour l'analyse spatiale
Les grilles hexagonales offrent plusieurs avantages importants par rapport aux grilles carrées lors du travail avec des géodonnées.
Premièrement, la distance entre les centres des cellules adjacentes est uniforme. Dans une grille carrée, les voisins diagonaux sont plus éloignés que leurs voisins horizontaux ou verticaux. Cela peut créer des distorsions lors de l'analyse des relations spatiales.
Deuxièmement, une grille hexagonale capture mieux les modèles spatiaux. La forme de l'hexagone est plus proche d'un cercle que celle d'un carré, ce qui permet une représentation plus fluide des distributions de données, telles que la densité de population ou les concentrations d'événements.
Un exemple d'analyse spatiale de la répartition des incendies en Amérique du Sud à l'aide d'hexagones
Un autre avantage est la réduction de la distorsion directionnelle. Les grilles carrées créent souvent des lignes horizontales et verticales artificielles dans la visualisation des données. Dans une grille hexagonale, les cellules adjacentes sont réparties de manière plus uniforme dans toutes les directions.
En raison de ces propriétés, les grilles hexagonales sont souvent utilisées pour :
l'analyse de la densité des données
l'agrégation d'informations spatiales
la visualisation d'indicateurs statistiques
les études environnementales et urbaines
Elles sont particulièrement utiles pour analyser de grands ensembles de données géographiques.
Comparaison des grilles hexagonales et carrées
Les grilles carrées sont pratiques car elles fonctionnent bien avec les données matricielles (raster) et sont faciles à créer dans la plupart des logiciels SIG. Cependant, leur géométrie peut entraîner un espacement irrégulier entre les cellules adjacentes et des distorsions directionnelles.
Comparaison de l'analyse spatiale de la répartition des arrêts de transports publics à Lisbonne à l'aide d'hexagones et de carrés
Les grilles hexagonales, quant à elles, créent une structure plus équilibrée. Chaque cellule a six voisins équidistants. Cela rend les calculs spatiaux plus précis, et les visualisations de données apparaissent souvent plus naturelles.
Exemples concrets d'applications des grilles hexagonales
Les grilles hexagonales sont utilisées non seulement dans la théorie des SIG, mais aussi dans des systèmes d'analyse de données réels.
L'un des exemples les plus célèbres est l'index spatial H3 développé par Uber. Il s'agit d'un système de grille hexagonale globale qui divise la surface de la Terre en cellules de différents niveaux de détail.
Uber utilise H3 pour analyser d'importantes quantités de géodonnées : par exemple, pour estimer la demande de trajets, analyser les flux de trafic et répartir de manière optimale les véhicules dans la ville. En agrégeant les données dans des cellules hexagonales, le système peut rapidement identifier les zones à forte demande et améliorer les performances du service.
Un exemple intéressant de l'utilisation de la grille hexagonale se trouve également dans l'industrie du jeu vidéo. Dans le jeu de stratégie Civilization, la carte du monde est basée sur une grille hexagonale. Depuis Civilization V, les développeurs ont abandonné les cases carrées.
Un exemple d'utilisation d'hexagones dans un jeu - Civilization 5. Source
Cette approche rend les déplacements sur la carte plus uniformes et élimine le problème de la distance diagonale propre aux grilles carrées. Bien qu'il s'agisse d'une mécanique de jeu, cela démontre clairement les avantages d'une structure hexagonale pour la modélisation spatiale.
Un autre exemple d'utilisation des hexagones s'appuie sur les données ouvertes de la population de Kontur
Répartition de la population le long du Nil, hexagones de 22 km
Répartition de la population le long du Nil, hexagones de 3 km
Répartition de la population le long du Nil, hexagones de 400 m
FAQ
Pourquoi utilise-t-on des grilles hexagonales dans les SIG plutôt que des grilles carrées ?
Les grilles hexagonales offrent des distances égales entre les cellules voisines, ce qui permet de réduire les distorsions spatiales et d'améliorer la précision des analyses spatiales.
Quels types de données sont couramment analysés à l'aide de grilles hexagonales ?
Les grilles hexagonales sont souvent utilisées pour analyser la densité de population, les indicateurs environnementaux, les modèles de mobilité et d'autres statistiques spatiales.
Où les grilles hexagonales sont-elles utilisées en dehors des applications SIG traditionnelles ?
Elles sont également utilisées dans l'analyse des transports, les plateformes de mégadonnées (big data) et même la conception de jeux, comme la structure de la carte dans la série de jeux Civilization.
Points clés à retenir
Les grilles hexagonales divisent l'espace géographique en cellules qui maintiennent des distances égales entre les unités voisines, rendant l'analyse spatiale plus cohérente.
Par rapport aux grilles carrées, les grilles hexagonales représentent souvent les modèles spatiaux de manière plus fluide et réduisent les biais directionnels dans la visualisation des données.
Elles sont largement utilisées dans les systèmes d'analyse géospatiale modernes, y compris les plateformes de données à grande échelle telles que l'index H3 d'Uber.
