IRF - TORONTO XIIIème Congrès mondial

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1 YTM D INFORMATION GOGRAPHIQU POUR LA GTION D L NTRTIN Auteur : Co-auteur : G. Caroff - Chef du département chaussée - CTAUROUT P. Leycure - C. Chardon - AMRA xposé préparé pour IRF - TORONTO XIIIème Congrès mondial - 16 au 20 Juin RUM Un système de gestion de l entretien s articule toujours autour d un système d information, réunissant toutes les données pertinentes pour ladite gestion. Les évolutions récentes ont montré tout l intérêt des systèmes d information géographique permettant une restitution, une interrogation plus efficace et plus conviviale des données. AMRA et CTAUROUT ont développé une chaîne intégrée d outils, du relevé à la restitution cartographique en passant par un système de gestion des informations adapté à tous types de voiries. ROMO et THMA en sont les principaux maillons.

2 INTRODUCTION La mise au point d un système de gestion de l entretien démarre toujours par la constitution d une banque de données routières. Cette banque de données, généralement appelée système d information, est d une part la base de données complète nécessaires à l évaluation des stratégies d entretien, à la répartition des crédits, à la programmation des travaux et au suivi de programmes. lle est, d autre part, l outil qui permet de visualiser rapidement et de façon conviviale les caractéristiques de l état du réseau routier. C est une véritable base de dialogue entre techniciens et décideurs. i la plupart des gestionnaires sont d accord avec cette description, il subsiste une interrogation quant à la manière la plus efficace de constituer ce système d information liant intimement les données et les traitements informatiques permettant de les présenter. Doit-on commencer par faire des mesures avant de mettre au point l outil informatique ou doit-on structurer précisément la base avant toute mesure? Fortes de plusieurs années d utilisation d outils d auscultation de chaussées ainsi que de systèmes d information rencontrés chez nombre de leurs clients (sociétés d autoroutes à péages, villes départements, aéroports), les sociétés AMRA et CTAUROUT ont mis au point une approche originale : une chaîne intégrée d outils allant du relevé à la restitution cartographique et synoptique de l information, via une banque de données routières multimédia. La conception de cette chaîne (développée en collaboration avec R. MIDI Consultant) se base sur la constatation que l information, nécessaire à tous les niveaux de la gestion de la route, va au delà de la simple description numérique de caractéristiques. lle doit intégrer aussi des éléments permettant de mieux appréhender l insertion de la route dans son contexte. Les données de signalisation doivent pouvoir être complétées par des images permettant de visualiser le contexte environnant. Le repérage et la géométrie doivent pouvoir se transformer en cartographie pour servir de support de présentation des données, mais aussi d élément de compréhension de phénomènes comme l accidentologie (calcul de rayon de virage...). Ainsi l outil de relevé principal est donc étroitement lié à son outil d exploitation pour que ceux-ci puissent tirer le meilleur de la technologie d aujourd hui, dans les domaines du positionnement par satellites, des capteurs intelligents de la gestion et de la restitution d information par IG (ystème d Information Géographique). La chaîne mise au point comprend donc un système d information géographique multimédia et plusieurs outils de relevé dont le principal est ROMO.

3 1. Rappel sur l'organisation d'une chaîne globale de l'entretien routier 1.1 ystème de gestion Dans la conception de la chaîne globale de l'entretien il convient de préciser que nous avons à faire à un système itératif mobilisant plusieurs niveaux d'intervenants et d'informations. Les enquêtes de recensement des besoins auprès des gestionnaires en France et à l'étranger montrent que les principaux objectifs à atteindre sont les suivants : - couvrir tous les domaines de l'entretien des routes et donc couvrir les tâches du domaine des grosses réparations d'une part, de l'entretien courant d'autre part, - assurer la meilleure liaison possible entre construction et entretien, - constituer un outil d'aide à la décision fournissant aux gestionnaires des éléments de base pour le dialogue avec les décideurs, c'est-à-dire donner notamment des éléments d'appréciation à long terme du niveau de service et de l'impact des niveaux budgétaires, - constituer un outil simple pour l'établissement de la programmation annuelle des travaux, - être cohérent avec les systèmes de suivi de gestion en place dans le service gestionnaire, - n'être qu'un outil d'aide à la décision et laisser la place à l'intervention du gestionnaire local dans l'analyse et dans les propositions. L'analyse des besoins et des objectifs conduit en général à un schéma fonctionnel suivant du système de gestion : Y T M D' I N F O R M A T I O N CH O IX D TRATGI D'NTRTIN T D RNFORC M NT PROGRAM MA TION niveau réseau PROGRAM MA TION niveau projet TRAVAUX Y T M D U I V I

4 Un système d'information (c'est-à-dire une base de données complète), coeur du système de gestion, qui permet de stocker l'ensemble des données nécessaires à alimenter les autres modules du système de gestion, et de les restituer sous forme de schémas itinéraires, de statistiques, ou d'éditions cartographiques. Un système d'évaluation des stratégies permettant l'évaluation à long terme (coûts et avantages) des stratégies, et la planification des travaux sous contrainte budgétaire pour les premières années. Un système de programmation des travaux à partir des objectifs fixés, à court terme ou à moyen terme et en fonction des stratégies optimales déterminées. Ce système est constitué d'un jeu de règles d'entretien, traduction en termes pratiques d'une stratégie d'entretien. La stratégie étant choisie, ce système permet de déterminer le programme de travaux (tâches d'entretien et priorités) sans faire appel à un outil complexe et surtout en intégrant d'autres paramètres (sections de travaux, contexte local,...). Le principe du guide est de décider de la programmation de l'entretien (où et quand intervenir?) sur la base d'une analyse paramétrique considérant séparément les indicateurs, les priorités résultant de l'application de grilles de décision. Un système de suivi de l'état du réseau, qui permet d'obtenir l'image du réseau à un instant donné, à partir d'index pré définis (valeur du patrimoine, qualité d'usage, etc.). On voit donc l'articulation des différents modules fonctionnels du système. Cette conception modulaire permet par ailleurs l'intervention du gestionnaire à tous les niveaux, le système n'étant qu'un système d'aide à la décision. On peut également noter que l'application d'un tel système se situe à deux niveaux, celui du réseau pour l'approche globale, et celui de la section pour la détermination de la solution détaillée. Il sera donc nécessaire de bien considérer ces 2 niveaux lors de la construction de la méthodologie globale Le système d'information Dans ce rappel nous insisterons plus particulièrement sur le système d'information qui, du fait des données qu'il contient ainsi que de l'organisation de celles-ci, constitue l'élément central du disposition. Les fonctions du système d'information, dans le cadre général rappelé ci-avant, sont d'archiver, de gérer et de restituer toutes les données relatives au réseau routier ou autoroutier nécessaires au gestionnaire chargé de l'entretien. Dans un souci de classification, on peut distinguer : - d'une part les données statiques (repérages, structures,...) qui n'évoluent pas, des données dynamiques, - d'autre part parmi ces dernières, les données physiques, des données d'utilisation de cette infrastructure (trafic, accidents,...). La figure 2 présente, en les classant de cette manière, les différents groupes d'informations.

5 INF O RM AT ION TA TIQU INFO RM A TION DYNAMIQU Co ûts INF ORM AT ION PHYIQU UR LA CH AU tructures de construction truc ture s d'entretien D épendances ntretien couran t Auscultation Caractéristiques Déclarations Repérages : Type d' information INFOR MATION UR L'U TILIATION D LA CH AU : Classe d'information Trafic Accidents On y retrouve donc : - le système de repérage, facteur fondamental d'un système d'information puisqu'il est bien sûr essentiel que tous les paramètres fassent référence à un système unique et fiable, - la géométrie de l'infrastructure et de ses dépendances, - les structures de chaussées initiales et les travaux d'entretien, qui doivent être décrits non seulement de façon quantitative mais également qualitative, en fonction de la qualité réellement obtenue, - les dépendances (et annexes) si le système s'applique également à ce que l'on appelle l'entretien courant, - les paramètres caractérisant l'état des chaussées résultant d'une auscultation périodique, - les données de trafic, en volume et en termes de charges, - les accidents (éventuellement) Programmation uivi Un tel système de gestion est donc un système modulaire qui peut se synthétiser par le schéma suivant dans le cas de la gestion des chaussées :

6 Réalisation entretien Programme de travaux Trafic Outil s de program m ation UIVI Auscultation YTM D'INFO RMA TION Niveau de service Budg et tatis tiques Cartographie ynoptique Ceci se traduit par : 1) Un système d'information configuré pour recevoir l'ensemble des informations nécessaires au suivi et à l'évaluation des indicateurs de niveau de serv 2) Un outil programmation de permettant de déclencher les opérations nécessaires au maintien du niveau de service. Ce module devra permettre de travailler sous contrainte budgétaire afin de mettre au point les programmes pluriannuels d'entretien. 3) Une méthodologie de relevé permettant la mise à jour et le suivi des indi de chaussées en fonction des travaux réalisés. 4) Un module de suivi d'évaluation de la stratégie d'entretien mise en place (incluant la qualité d usage et la conservation patrimoine); du pour vérifier son adéquation avec le niveau de service fixé.

7 2. ROMO : RLV D CARACTRITIQU D CHAU 2.1 ROMO ROMO est développé sur la base d un véhicule utilitaire. Le choix d un véhicule relativement petit a été commandé par la nécessité de pouvoir rouler sur tous types de routes, incluant des zones urbaines avec des limitations de hauteur à 2,60 m. L équipe de mesure est réduite à 2 personnes. Le véhicule se compose : d un pupitre opérateur, d un rack renfermant électronique et informatique, d un onduleur, de deux caméras (environnement et dégradations), d un transversoprofilographe à laser et d un ensemble complet de navigation. 2.2 L FONCTION PRINCIPAL D ROMO POITIONNMNT La fonction fondamentale de ROMO est le calcul automatique du positionnement du véhicule en coordonnées géographiques (latitude, longitude traduite à posteriori en projection X, Y Lambert ou autres) au moment du relevé. Le système de positionnement est basé sur une combinaison optimale entre positionnement par GP et relevé inertiel de déplacement. Le système mis au point par AGM se compose de quatre modules : ï un système GP de grande précision, ï une centrale inertielle permettant de quantifier précisément les déplacements et accélérations dans les trois directions, ï un capteur de distance de précision, ï un filtre de KALMAN. L avantage essentiel de cet ensemble est de produire un positionnement précis et continu quelles que soient les perturbations du GP. Les trous éventuels de réception GP étant comblés par le relevé inertiel. Pour une précision maximum, le traitement est réalisé en différé en utilisant du GP différentiel. Le principe du GP différentiel consiste à enregistrer le signal GP sur un point fixe connu, et en parallèle d enregistrer le même signal à bord du véhicule de mesure. Le traitement différentiel permet a posteriori de reconstruire la trajectoire suivie par le véhicule avec une précision de positionnement de ± 2 mètres en X et Y sur 50 km. Grâce à ce système, ROMO reconstruit automatiquement la carte du réseau ausculté. Celleci est fournie dans un format informatique servant de support graphique dans le système d information géographique. Le positionnement est distribué en temps réel à tous les capteurs permettant une synchronisation a posteriori de toutes les informations. ROMO peut positionner également (parallèlemement au X, Y) les informations dans une échelle de PR RLV D CARACTRITIQU D LA CHAU Le relevé de dégradations est réalisé par relevé vidéo. Un outil de post-traitement permet de reconstituer des sections de chaussée de 20 mètres de long sur lesquelles il est possible de quantifier les dégradations en étendue et gravité. Les dégradations majeures relevées sont : fissures longitudinales, fissures transversales, faïençage, nids de poule, réparations localisées.

8 Une fonction de mesure du profil en travers par capteur laser, permet d obtenir un profil en travers sur 4 m tous les 10 mètres décrit par 400 points. Ce profil permet de calculer les déformations (ornières) avec une précision de 2 mm. Une fonction de mesure des caractéristiques géométriques de la route permet d obtenir les pentes et rampes du profil en long, et le dévers du profil en travers. Un capteur de distance de visibilité permet de mesurer en continu (indépendamment du trafic) les contraintes de visibilité liées au site en plan et en élévation IMAG D NVIRONNMNT Le module de relevé d image d environnement est basé sur une chaîne de prise de vue et de stockage entièrement numérique. Le système permet de stocker une image (780 pixels x 560 pixels) tous les 10 mètres. A partir de celle-ci, il est possible d extraire des éléments d intérêt (panneaux...) qui seront automatiquement positionnés en X et Y et en abscisse curviligne. La chaîne d acquisition et de stockage des images permet d obtenir des images individuelles stockées sur disque magnéto-optique dont le volume est réduit par compression d image de 1,2 Mo à 0,06 Mo sans perte d information. Chaque image est un fichier individuel dont la position en X,Y est connue. 3. Le ystème d Information Géographique THMA Le système d information géographique THMA (ou plutôt système de gestion géographique) est articulé autour de deux bases de données complémentaires : ï un moteur géographique. Développé autour du noyau graphique Microstation, il intègre et structure le repérage automatiquement à partir de la carte relevée à l aide de l appareil ROMO assurant ainsi une totale cohérence du positionnement des données, ï une base de données alphanumérique THMA. Conçue autour du GBD Oracle, elle stocke, met à jour et restitue tous les paramètres nécessaires à la gestion des routes. THMA permet de restituer de façon totalement interactive les caractéristiques de la route ainsi que tous les paramètres mesurés et met aussi à la disposition de l exploitant une banque de données d images numériques. On y retrouve : ï le système de repérage, facteur fondamental d un système d information puisqu il est bien sûr essentiel que tous les paramètres fassent référence à un système unique et fiable, ï la géométrie de l infrastructure (profil en long, vue en plan, profil en travers), à la fois en terme descriptif (numérique dans la base de données) et en terme graphique (constituant l interface utilisateur), ï les structures de chaussées (construction et entretien), qui sont décrites non seulement de façon quantitative, mais également qualitative. L intégration des données de suivi de la construction fait l objet d un recolement informatisé, ï les points singuliers tels que les ouvrages d art, les échangeurs, les aires, etc... ï la signalisation, ï les paramètres caractérisant l état des chaussées résultant d une auscultation périodique,

9 ï les données de trafic, en termes de volume et de charges, ï les accidents, ï les données administratives, Dans la conception du système et le choix des outils, il a été prévu : ï la nécessaire décentralisation de la gestion des données (échelons centraux et régionaux) et les contraintes que cela implique, en terme de transfert ou d accès aux données, ï la possibilité de faire évoluer le système grâce à la performance des outils utilisés, ï la gestion des données adaptée aux routes mais ausi aux autoroutes, pour lesquelles il faut prévoir de gérer les structures et les voies de manière indépendante (déplacement des voies lors des élargissements). La performance de THMA se juge aussi par la rapidité de traitement des données, et par toutes les procédures mises en place pour assurer une fiabilité maximale des données. Cette fiabilité est obtenue au travers de la grande facilité offerte aux utilisateurs, tant au niveau de la saisie manuelle des données, que de l intégration automatique de données provenant d appareils d auscultation à grand rendement, ou d autres bases de données. Les liens dynamiques entre les bases de données graphique et alphanumérique permettent de nombreuses formes de restitution des données (index de suivi, graphes, synoptiques et cartographie) ainsi que l interrogation multicritères directe à l écran à partir des représentations cartographiques. Ce système a déjà trouvé de nombreuses applications en France (ociétés d autoroute à péage, départements, villes, aéroports) et à l étranger (uisse, Allemagne, Maroc, Irlande). 4. Conclusions Cette chaîne d outil donne une dimension supplémentaire à la donnée «recueil» et à l outil d exploitation en les liant intimement par une donnée commune constituée du repérage et de la géométrie en plan. Cela a été possible grace aux capacités des technologies de positionnement et d informatique graphique actuellement disponibles sur le marché. La mise au point d un véhicule capable à la fois de : ï mesurer les caractéristiques de chaussée, ï générer une banque d images localisées, ï générer une carte intelligente, et le développement parallèle d un outil de gestion, permet de simplifier la méthode de constitution d une base de données chaussées, et d en optimiser la gestion. La carte constituée lors de l auscultation des chaussées devient à la fois l interface visuelle du système de gestion, et l ossature structurant les données tout en assurant leur positionnement dans l espace. Cette chaîne constitue donc le premier système géographique multimédia de gestion d information routière qui se structure et s alimente automatiquement tout en préservant la connexion des autres modules du système de gestion (programmation de l entretien).