Banque des données du sous-sol Saisie et exploitation des données géotechniques

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1 L'informatique géotechnique Banque des données du sous-sol Saisie et exploitation des données géotechniques B. LEMAIRE Chef du département Banque des données au BRGM T -LJ 'ARTICLE précédent de M. Sanejouand a permis de faire le point sur les problèmes qui se posent à un organisme lors de la constitution d'une banque de données. Je n'y reviendrai pas mais soulignerai seulement ceux qui sont spécifiques au BRGM : ils ont eu une influence sur les méthodes employées et sur les objectifs que nous nous sommes assignés. J'illustrerai ensuite, par quelques exemples de bordereaux de saisie, les différentes données que nous sommes à même de mémoriser, de restituer et de traiter. Je terminerai en donnant un aperçu sur le contenu actuel de la banque et sur son programme à court terme. PROBLEMES POSES PROPRES AU BRGM Méthodes et objectifs retenus Le domaine de la banque des données sur le sous-sol couvre la géologie, l'hydrogéologie, la géotechnique des sols et des roches, la chimie et la géophysique. Les données spécifiquement géotechniques s'intègrent donc dans la banque, mais n'en constituent pas un volet privilégié. La documentation est fournie à la banque sous forme de textes, de cartes, de graphiques ou de valeurs numériques. Elle n'est pas systématiquement mémorisée. Les critères de sélection avant mémorisation sont, outre la précision de la situation dans l'espace, l'intérêt économique, l'abondance de la documentation et la fréquence de consultation. Les données non mémorisées et les originaux sont conservés en dossiers. Par ailleurs, le BRGM assurant un rôle de service public en matière de documentation sur le sous-sol, celle-ci doit être tenue à la disposition du public dans chacun des quatorze services géologiques régionaux, même si ceux-ci n'ont pas accès à un ordinateur. Ces deux contraintes nous ont conduits à choisir un mode de saisie en langage clair (des copies de bordereaux de saisie sont insérées dans les dossiers et tous ceux-ci sont donc complets) et à établir une documentation automatique concernant la teneur des données non mémorisées (ce système permet une sélection rapide des dossiers à consulter). L'utilisation de bordereaux de saisie en clair par des informateurs répartis dans toute la France a nécessité l'élaboration de lexiques comportant des définitions rigoureuses. Par voie de conséquence, l'emploi de ces lexiques entraîne une normalisation du langage qui est appréciable en matière de géologie. Le lexique «lithologie» est traité en analyse sémantique. Cette méthode permet des interrogations directes sur certaines données implicitées par le langage. La banque étant multidisciplinaire, les données sont stockées sans préjuger de leur utilisation future. En conséquence, la documentation est saisie à l'état brut, sans prendre le risque de la déformer par un prétraitement. Dans tous les cas, les originaux, mémorisés ou non, sont conservés dans les dossiers. 117

2 cf Indice national c N d'enregistrement HNO/PNO 66I1729I Caractère de confidentialité I D I 1 Mis dans le dom. public le / / N d'enregistrement autre inventaire J IDENTIFICATION Région Département Commune Désignation Carte topo. Autre support topo. Carte géologique Carte spécialisée ROUMOIS-OUCHE SEINE-MARITIME GRAND-COURONNE ZONE INDUSTRIELLE - ROUEN OUEST AGRANDISSEMENT IGN USINE AZOLACQ I I Pigi m 1/ / /.000 V N autre échelle I N ENTREPRENEUR Nature Profond'/Hauteur SONDAGE m (investigation) ÜÜJtCTIF xi : 05 ' ïl : DESCRIPTION Xî 2 Profondeur finale Travaux exécutés du Mode d'exécution Etat /(2/1966 au 1 5 / 02/1966 CAROT-PISTON, CAROT-BATTU REMBLAI Zone LU Ext. I :. K m zo : Lana Zone S I ZM Km* Maifre de l'œuvre Proprie ou exploit" re 1 Entrepreneur Objet Utilisation PORT-AUT (PORT AUTONOME DE ROUEN) PORT-AUT (PORT AUTONOME DE ROUEN) LABORATOIRE REGIONAL DES P. ET C. IMPLANTATION BAT-INDUS-LOURD L J N INSEE EXPLOITANT CHEMIN DE LA POUDRIERE Profondeur eau/sol 15/(52/1966 Echantillons conservés :LPC /ROUEN Nature :CAROTTE Nombre/mètres I OOOU Annexes mémorisées.geologie INFORMATIONS Autre documentation :C OUPE-DETAIL, PLAN-SITUAT, DECLAR, COUPE-TECH, AVANCEMENT, PENETRO-DYN, PRESS10, TENEUR-EAU, LIMITES, GRANULO, DENS-HUMIDE, DENS-SECHE, MAT-ORGANIQUE, DENS-GRAINS, SCISSOMETRIE, BOITE-CU, COHESION, OEDOMETRE, PERMEABILITE-OED0 Références, observations :CF DOSSIERS C-0151 A C-ÜL63 Dossier instruit par :VAN DEN A VENNE le 1 3 / 0 2 / LAJ Après étude I Ml III Autres intérêts Importance du sujet LU I I ' : PD estimé d'après un plan directeur: RNG raccordé au nivellement général; E NG estimé d'après un nivellement général. Mod. BSS/INF n 2 bis Fig. 1 - Banque du sous-sol. Dossiers des données. BRQtVI 118

3 LES BORDEREAUX DE SAISIE Le dossier Sur ce bordereau (fig. 1) sont rassemblés toutes les données concernant la situation géographique des informations, les renseignements administratifs nécessaires, l'objet des travaux, l'utilisation de la substance extraite et le contenu non mémorisé du dossier. L'attention mérite d'être attirée sur quelques points : le double jeu de coordonnées permet de repérer des segments de droites et des surfaces rectangulaires. Le système de coordonnées employé est le système Lambert au mètre près. La précision avec laquelle sont données les coordonnées X, Y, et l'altitude est également indiquée ; la rubrique «autre documentation» permet la documentation automatique en ce qui concerne les données non mémorisées. Elle comprend 40 mots relatifs à la seule géotechnique ; au niveau de l'interrogation, un traitement est possible sur tous les mots clés employés. Les seules rubriques prises en libellé sont les noms des différentes cartes, le lieu de conservation des échantillons, le nom de l'entrepreneur et celui du rédacteur du dossier ainsi que les informations placées entre parenthèses. La coupe géologique (fig. 2) Nous avons choisi de ne mémoriser par ce bordereau que des informations relatives à la lithologie détaillée et à la stratigraphie, indépendamment de toute notion de lithostratigraphie. Le choix est laissé à l'informateur des coupures lithologiques ou stratigraphiques qu'il désire adopter ; il ne peut cependant disposer d'une précision supérieure au centimètre. En lithologie, la limite de saisie et de traitement admise est l'information concernant un élément inclus au deuxième degré dans la description. Par exemple : la pyrite, incluse dans un galet de rhyolite, lui-même inclus dans un conglomérat, ne peut être décrite ; le galet, inclus dans un calcaire faisant partie d'une alternance de calcaire et de marne, ne peut être décrit. Le langage employé pour la saisie se rapproche au mieux du langage courant. Les exemples ci-après permettent de le comprendre rapidement : CALCAIRE calcaire CALCAIRE, CRISTALLIN METRIQUE FISSURE-OU VERT BLANC calcaire cristallin, blanc, stratifié en bancs d'une épaisseur moyenne de un mètre, fissuré, les fissures restant ouvertes. CIM/CONGLOMERAT, CALCAIRE MASSIF/QUART- ZITE, ELEM-DM ABONDANT/BASALTE, ELEM-CM RARE/ roche cimentée : conglomérat à ciment calcaire en bancs de plus de 5 m d'épaisseur, à éléments abondants de quartzite de taille décimétrique et rares éléments de basalte de taille centimétrique. t» t» \*m 1 otgoi 4xi o»a 1 Caractère de conf. LDJ Nature de la coupe Origine : Kl 1 = coupe établi, i. 00/ 00, 1953 LÇJ G. WATERLOT Coupe interprétée le 00/00/1953 p.- LÇJ G. WATERLOT interprétation d'après! absolu Ou 0 de la cpuoe I EPD Inclination Azimuth : Nn " ou «TS. K2 - V2 - sur horizontale : Pièce Feuillet : PROFONDEUR OU LONGUEUR (m) t)0(e ; » OO QBSERV STRATIGRAPHIE LITHOFACIÉS Z QUAT SUPERF: TERRE, JAUNE SABLEUX QUAT SUPERF : SABLE, FIN GRIS VERT LANDENIEN : SABLE, GRIS JAUNE AQUIFERE LANDENIEN: SABLE, GRIS VERT FIN LANDENIEN: SABLE, GRIS VERT FIN ARGILEUX LANDENIEN: ARGILE, COMPACT GRIS FIN (ARGILE DE LOUVIL) SENONIEN: CRAIE, BLANC TURONIEN-SUP: CRAIE, GRIS GLAUCONIEUX TURONIEM-SUP: ROC/CRAIE, GRIS/SILEX, NOIR EN-ROGNON ABONDANT/ TURONIEN-MOYEN: ALT/MARNE, ARGILEUX GRIS BLEU/CRAIE, DUR DECIM/ TURONIEN-INF: MARNE, BLEU TURONIEN-INF : MARNE, GRIS TURONIEN-INF : CONGLOMERAT (TOURTIA ) TOURNAISIEN: ROC/CALCAIRE, GRIS NOIR COMPACT FIN/CALCITE, EN-CRISTAUX RARE/ TOURNAISISN : CALCAIRE, GRIS NOIR COMPACT DUR FIN PYRITEUX FI" l#l Fig. 2 - Géologie «od. BSS/INF n' S 119

4 MEL/SABLE, GRIS FIN MICACE/GRAVIER, SILI CEUX/BLOC, CRAYEUX EBOULE/ dépôt meuble hétérogène : sable fin gris micacé englobant des graviers siliceux et des blocs de craie en position d'éboulis. ALT/SABLE, ARGILEUX/MARNE/ alternance de sable argileux et de marne. D'autres «outils» permettent de décrire un passage vertical progressif de faciès, une intercalation dans un niveau, et de citer des roches dont la position est mal connue. Des informations complémentaires sont acceptées en libellé à la suite de la description, contrairement à cette dernière, ces informations ne peuvent faire l'objet d'un traitement. Exemple : SABLE, INDURE ABSORBANT FERRUGINEUX (caractéristique à la foration) L'informateur dispose d'un lexique comprenant 182 noms de roches et autres substantifs et 171 adjectifs. Parmi ces derniers, certains sont réservés aux géotechniciens car leur emploi par d'autres géologues pourrait prêter à confusion (par exemple : homogène, saturé, consistant). Le niveau exploité et exploré Ce bordereau (fig. 3) sert à décrire un aquifère, un gîte ou un niveau caractérisé par un terme de lithostratigraphie. Il permet également la saisie de la coupe technique d'une carrière. Il intéresse les géotechniciens qui identifient plus volontiers un niveau étudié par un terme local que par sa stratigraphie. Les renseignements qui y sont reportés (et qui peuvent faire l'objet de sélections et de tris) sont les suivants : identification du niveau par un code local établi par l'informateur, rappel de la stratigraphie du niveau, rappel de la lithologie du niveau, position du niveau par rapport à la coupe géologique, numéro d'ordre permettant d'y rapporter les mesures effectuées. Ce bordereau permet une sélection rapide sur un terme de lithostratigraphie et sur son faciès local. Il permet également des traitements intéressant la géométrie de la formation : altitude, profondeur du toit ou du mur, épaisseur du niveau. Il ne fait pas double emploi avec la coupe géologique détaillée et peut se substituer à elle dans des cas simples. Les bordereaux de valeurs numériques La saisie et la restitution de valeurs numériques sont beaucoup plus simples que celles des données que l'on vient d'évoquer et il aurait été tentant de commencer par elles lors de la constitution de la banque. Cependant, l'exploitation de ces valeurs n'est significative que si elles sont corrélées à un horizon géologique et une lithologie précise. C'est pourquoi nous n'avons envisagé le stockage de ces valeurs que lorsque nous avons été assurés de la saisie des informations générales, des informations géologiques, et après avoir arrêté la hiérarchisation et la corrélation des différents fichiers constituant la banque. Un autre problème s'est alors posé : quelles sont les valeurs caractéristiques d'une analyse ou d'un essai, qu'il convient de stocker? En ce qui concerne la géotechnique des sols, les géotechniciens consultés n'ont pas toujours été du même avis et nous avons été parfois conduits à stocker divers types de données que d'aucuns considèrent comme des redondances. En revanche, tous ont été d'accord sur le fait qu'il faut associer à la mesure la position exacte de l'échantillon et les conditions de mesures (mode de prélèvement, appareillage employé, méthode utilisée, date des essais). Les bordereaux actuels dont l'élaboration a été faite en commun par le BRGM et le LCPC permettent de stocker : les caractéristiques pondérales et l'identification des sols, les mesures de compressibilité et la perméabilité, les caractéristiques pressiométriques, la résistance au cisaillement, la granulométrie, les résultats de la pénétrométrie statique. POSSIBILITES ACTUELLES DE LA BANQUE PROGRAMME A COURT TERME Trois aspects de la question doivent être abordés : la saisie des données, leur traitement, l'approvisionnement de la banque. i Indice de I classement nattanal Caractère de confidentialité 0154 ax[o78g Pièce : Feuillet : NUMÉRO 0 CHARNIÈRE OBJECTIF RENSEIGNEMENTS VALABLES LE IDENTIFICATION (Û REC-GTC (a/07/1972 SANNOISIEN ARGILE (ARGILE VERTE DE ROHMNVILLE ) / / CODE D'IDENTIFICATION EDP 0782 HAUTEUR PROFONDEUR (m) UTILE (m) CODE dl à P (El. 5 (»4.5 * / / * / / Fig. 3 - Aquifères, gîtes ou niveaux reconnus ou exploités. 120

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6 La saisie. Les bordereaux présentés sont opérationnels. Les données complémentaires que nous envisageons de stocker intéressent la géotechnique des roches et la chimie. Les bordereaux restent à élaborer, mais peuvent être opérationnels sous quatre à six mois. Le traitement des données stockées. Les programmes de routine de la banque sont volontairement limités à l'extraction sélective de données et à leur présentation sous forme de listes, de tableaux, de courbes ou de report d'informations sur plan. Nous considérons que tout traitement de données nécessitant des hypothèses de travail doit être fait hors banque par le demandeur. En conséquence, nous nous sommes assignés les objectifs suivants : soit extraire de la banque des fichiers organisés aux désirs du client sous forme de cartes perforées, de bandes ou de disques. Ces fichiers pourront être traités dans d'autres centres de calcul. Ils pourront faire l'objet d'un abonnement pour la mise à jour ; soit fournir les informations sous forme d'éditions, de graphiques de plan (fig. 4). L'approvisionnement de la banque. Les problèmes de saisie et de restitution de données étant en bonne voie d'être entièrement dominés, ce problème se pose maintenant. La documentation nouvelle acquise au titre du service public représente 10 à dossiers par an, mais elle est très dispersée en nature et en position. Pour que la banque soit efficace, il se révèle indispensable de valoriser ces données récentes en mémorisant les données plus anciennes qui leur sont géographiquement voisines. Le financement au titre du service public ne nous permet pas d'envisager à court terme la transcription et la mémorisation des quelque dossiers anciens existants. Des opérations localisées sont cependant réalisées en fonction des opportunités scientifiques ou techniques : elles concernent essentiellement les zones urbaines et intéressent donc plus particulièrement les géotechniciens. En fin 1974, la banque dispose d'environ dossiers. Lors de la conception du système, nous nous sommes trouvés devant deux options : banque centrale ou banque régionale indépendante. Nous avons opté pour la solution banque centrale pour les raisons suivantes : homogénisation du langage et du traitement de saisie, possibilité d'interrogation inter-régionale, possibilité de concentrer les moyens suffisants pour la saisie et la mise à jour. Cette structure est maintenant opérationnelle. La méthode mise en place élimine tous les problèmes liés à l'extension du volume des données à gérer et à la mise à jour dynamique de ces données. Notre souci est maintenant de décentraliser la consultation de la banque en installant dans des centres informatiques régionaux des fichiers extraits périodiquement de la banque centrale. Ces fichiers seront consultables soit par des programmes de routine fournis avec les fichiers soit par des programmes de traitements écrits spécialement par l'utilisateur. 122