Module 3 : Méthodes de collecte de données
Les opinions sont souvent tranchées à propos des transports, en particulier pour ce qui touche à leur performance et leurs coûts. 
Nous allons voir comment répondre à ces questions dans ce troisième module sur les méthodes de collecte de données. Car, c'est probablement évident, il faut des données pour répondre à ces questions. 
Comme le dit Peter Drucker, il est indispensable de "collecter des données" sur les transports pour déterminer leur bon fonctionnement et leurs impacts, et ainsi trouver des façon de les améliorer. 
À la fin de ce module, vous serez en mesure de décrire et choisir les méthodes de collecte de données de transport selon le contexte. Une ressource sur le sujet est le document suivant de l'Association des Transports du Canada (ATC) : Notions élémentaires sur
la collecte de données sur le transport urbain des personnes : suivre le monde en constante évolution.
Différentes méthodes.
Observation et expérimentation.
D'un point de vue général, il existe deux grandes situations de recueil de données selon le rapport de l'observateur au phénomène observé :
La gestion des systèmes de transport représente une situation d'observation particulière, car elle génère des données opérationnelles, par exemple : la vente des titres de transport, le contrôle de l'accès aux services de transport en commun ou à des places de stationnement, la location de véhicules, etc. Des données sont aussi générées lors de la conception et la planification des systèmes de transports, par exemple des plans ou le service planifié du transport en commun qui est par exemple diffusé dans les fichiers « General Transit Feed Specification » (GTFS). 
Il existe peu de situations d'expérimentation en transport, pour des raisons :
Il existe quelques exemples d'expérimentation en transport, comme l'utilisation de simulateurs de conduite pour étudier le comportement des conducteurs ou le test de dispositifs de contrôle de la circulation comme des panneaux de signalisation. 
Méthodes d'acquisition de données.
Il y a trois grandes catégories de méthodes d'acquisition de données en transport :
Des exemples de collectes des différentes catégories sont présentés dans le tableau ci-dessous. 
Ces méthodes visent à collecter des données sur les trois composantes des systèmes de transport, les infrastructures, les véhicules et les usagers, en particuler sur les déplacements des usagers (et marchandises) et l'usage des véhicules. D'autres sources de données collectées par différentes organisations sont très utilisées en transport : 
La suite va traiter des méthodes d'enquête et d'observation.
Enquêtes sur les déplacements.
Certaines informations ne peuvent être obtenues qu'en les demandant directement auprès des usagers. C'est pourquoi des "enquêtes" sont réalisées auprès des usagers des transports afin de comprendre leur comportement de transport. Les grandes enquêtes Origine-Destination de la région de Montréal en sont un bon exemple. 
Cette section repose sur les notes du cours Systèmes de transport (CIV2710) de Polytechnique Montréal. Les enquêtes répondent généralement à des objectifs spécifiques. « Par exemple, les grandes enquêtes Origine-Destination (OD) de la région de Montréal ont d'abord été mises en place afin de mesurer le niveau d'utilisation des réseaux de transport ». Il existe différents types d'enquêtes pour répondre à ces objectifs, dont les composantes principales sont les suivantes : 
La conception d'une enquête répond à plusieurs contraintes et résulte de compromis, le plus fondamental étant celui entre les ressources (temps, argent, main d'œuvre), la qualité et la quantité des données. Pour des ressources données, la qualité est fonction de la quantité désirée, ou la quantité est fonction de la qualité désirée : si la taille augmente, la qualité diminue, et vice versa. Il y a par exemple un compromis entre le détail et la complexité des questions (et des informations recherchées) et le nombre de réponses qui seront obtenues. 
Les principales étapes de la réalisation d'une enquête sont les suivantes : 
Il existe de nombreux enjeux méthodologiques généraux des sondages et en particulier de l'échantillonnage que le lecteur intéressé peut explorer. La question des sondages est liée aux modèles de choix en économie, où on distingue les enquêtes à préférence révélées (sur des situations réelles) et déclarées (sur des situations hypothétiques).
Parmi les enjeux des enquêtes est la difficulté de rejoindre les personnes et le taux de réponses. La méthode traditionnelle d'utiliser la liste des abonnés au téléphone fixe entraîne des biais importants puisqu'une part grandissante de la population n'a pas de téléphone fixe, mais que les usagers plus âgés n'ont pas forcément de téléphone mobile. Une fois les personnes rejointes, une proportion importante refuse de répondre : il faut alors vérifier qu'une partie de la population n'est pas sous-représentée, voir complètement absente des répondants. 
Le problème fondamental des enquêtes est que la méthode peut influencer les comportements : pour différentes raisons, comme la désirabilité sociale ou simplement l'oubli, les personnes ne vont pas répondre la vérité. C'est pourquoi il est nécessaire d'avoir recours à des méthodes d'observation, pour une meilleure qualité des données ou des données complémentaires
Méthodes d'observations des déplacements.
Introduction : que veut-on et que peut-on mesurer ?
À la différence des méthodes d'enquête, les "méthodes d'observation" visent à obtenir des données sans interagir avec les usagers, de façon "passive" (on parle d'observation naturaliste (article en anglais)), et ainsi éviter de perturber leurs comportements (ce qui pourrait se produire lorsque l'usager se sait observé ou qu'on lui pose des questions). Que veut-on et que peut-on mesurer par observation des déplacements?
Nous allons présenter dans la suite les méthodes (et généralement les capteurs associés) en deux grandes catégories selon leur couverture de l'espace, ponctuelle ou spatiale, et leurs autres attributs.
Capteurs ponctuels.
Les différentes méthodes de collecte de données ont différentes caractéristiques (voir tableau à la fin de la section pour un résumé des caractéristiques principales d'un sous-ensemble des capteurs les plus courants), ce qui les rend adaptés à différentes situations. La première est d'être "manuelle ou automatique", auquel cas la collecte de données repose sur l'utilisation d'un "capteur". On effectue encore régulièrement des comptages manuels de tous les types d'usagers, en particulier aux carrefours. De façon automatique, les boucles à induction magnétique enfouies dans la chaussée permettent aussi de compter des véhicules, motorisés ou non (voir image ci-contre). Les boucles sont les capteurs les plus courants, mais ils commencent à être remplacées par d'autres capteurs magnétiques sous forme de plaque ou rondelles enfouies dans ou attachées sur la chaussée. 
Toutes ces méthodes sont "ponctuelles", par opposition aux "capteurs spatiaux" traités dans la prochaine section. Les capteurs infrarouges permettent de compter des piétons ou des véhicules franchissant la ligne invisible du capteur (article Wikipedia en anglais sur les technologies de comptage des piétons). 
Une autre caractéristique est l'aspect "permanent" ou "temporaire" de la méthode. La boucle magnétique est un capteur permanent, alors que les comptages manuels ne peuvent se faire que sur des périodes de temps limitées, de façon donc temporaire. Un capteur automatique, mais temporaire est le tube pneumatique, qui est le capteur temporaire le plus courant pour compter des véhicules. 
La caractéristique "intrusive" des capteurs est aussi importante : par exemple, l'installation de boucles à induction requiert de faire des travaux sur la chaussée pour enfouir la boucle dans la chaussée. Cela amène une dégradation, un vieillissement accéléré de la chaussée et entraîne des impacts sur la circulation lors des interventions pour leur entretien (ce qui arrive fréquemment). À la différence des boucles à induction, le radar est installé sur le côté ou au-dessus de la chaussée et n'est donc pas intrusif. Il remplit des fonctions similaires à la boucle magnétique : il est automatique, ponctuel et permanent. 
Enfin, tous ces capteurs sont "fixes" par rapport à l'infrastructure, ils ne bougent pas. Des capteurs peuvent être "embarqués", c'est-à-dire se déplacer dans la circulation, comme dans l'ancienne technique des véhicules flottants (une personne payée pour collecter des données sur l'état de la circulation en se déplaçant dans la circulation). Aujourd'hui, les usagers transportent des capteurs GNSS sur eux, en particulier dans leurs téléphones intelligents, qui permettent de relever leur trajectoire de déplacement. Ces trajectoires peuvent ensuite être partagées avec des applications mobiles. 
Les mesures obtenues de ces capteurs sont des comptages, des présences, des taux d'occupation et des TIV des véhicules ou usagers, basés sur leurs instants de passage. Certains capteurs comme le radar peuvent mesurer la vitesse directement, mais les autres capteurs détectant les instants de passage des usagers peuvent mesurer la vitesse s'ils sont installés par paires, à une distance connue l'un de l'autre. Certains capteurs peuvent classifier les usagers ou véhicules, par exemple selon leur longueur ou leur poids (par exemple les capteurs piézo-électriques pour la pesée). 
Les méthodes de collecte de données ont d'autres caractéristiques, que l'on peut mentionner :
Pour résumer, la bonne performance des capteurs ponctuels enfouis dans la route, tels que les boucles magnétiques et les capteurs
magnétiques, tient en partie à leur proximité au véhicule : ils sont insensibles aux mauvaises conditions météorologiques grâce à un rapport signal sur bruit élevé. Leur inconvénient principal est l'installation dans la chaussée qui requiert une intervention sur la chaussée. Les capteurs ponctuels au-dessus de la chaussée fournissent des données complémentaires et certains peuvent surveiller plusieurs voies avec une seule unité.
Capteurs spatiaux.
Le type de données fournies par la méthode est directement relié à la couverture spatiale de la méthode. Les "capteurs spatiaux" peuvent mesurer tout ce que les capteurs ponctuels peuvent mesurer, mais aussi des phénomènes qui se déroulent dans l'espace (selon les deux dimensions) comme des événements. La plupart des capteurs spatiaux sont des capteurs photographiques, comme les appareils photo et les caméras vidéo. Un premier exemple de méthode est une méthode historique de prise de photo par avion, dans lesquelles les usagers étaient suivis manuellement dans chaque image pour recréer leurs trajectoires. Aujourd'hui, de telles données peuvent être obtenues par des caméras à bord d'hélicoptères ou de drones, et même par des radars dans des satellites. 
Le capteur spatial typique est la caméra vidéo : c'est un capteur spatial, fournissant des données très riches (trajectoires complètes, attributs des usagers et véhicules, et événements) qui peuvent être manuellement validées a posteriori (comme c'est utilisé encore dans les centres de gestion de la circulation), et pouvant être installé de façon permanente ou temporaire. C'est aussi un capteur non intrusif (placé en hauteur à des poteaux ou des bâtiments), peu cher, parfois déjà installé (caméras de circulation). Surtout au début de leur utilisation, jusque dans les années 1990, les capteurs vidéo ont été utilisés pour émuler des capteurs existants, par exemple en traçant des boucles virtuelles de détection, et ainsi limiter les calculs, car les ordinateurs de l'époque n'étaient pas aussi puissants qu'aujourd'hui. Aujourd'hui, les méthodes d'intelligence artificielle, vision par ordinateur et apprentissage automatique, ont fait de grands progrès, et il devient possible de détecter et suivre les usagers dans des situations de plus en plus complexes, et même de détecter certains événements. Il n'est cependant pas encore possible d'extraire les trajectoires de tous les usagers et véhicules dans les environnements urbains complexes avec différents types d'usagers, de différentes tailles, et des mouvements complexes qui s'entrecroisent. D'autres inconvénients sont liés aux variations de luminosité et aux faibles luminosités (la nuit) pour les caméras dans le domaine du visible (visible par l'œil humain). Pour palier à ces problèmes, il est possible d'utiliser des caméras infrarouges. 
Un autre capteur spatial est le LIDAR ("light radar")] qui permet de relever, en deux ou trois dimensions, un nuage de points de l'environnement. Il est alors possible de construire des modèles en trois dimensions de la scène, y compris des usagers et véhicules, et donc de les suivre à chaque balayage du LIDAR. Ce capteur coûte encore très cher, mais il devrait devenir plus accessible à moyen terme, et est déjà utilisé par les agences de transport responsables des infrastructures de transport pour faire l'inventaire de ces infrasctructures, par exemple regarder l'état de la chaussée, des panneaux de signalisation, et autres infrastructures civiles.