Inventaire National Spatialisé des Emissions Note sur les notions de spatialisation Mercredi 21 juin 2006 (Ecole des Mines de Douai)

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1 Inventaire National Spatialisé des Emissions Note sur les notions de spatialisation Mercredi 21 juin 2006 (Ecole des Mines de Douai) Note sur les notions de spatialisation dans le cadre de la présentation des protocoles des prestataires de l INS au comité de pilotage ndré Wroblewski 1) Introduction...1 2) Spatialisations et projections ) Les sources de type ponctuelle ) Les sources de type linéique Répartition homogène sur toute la longueur de l émetteur (figure n 4), Répartition interpolée entre deux points, le long d une ligne (figure n 5) Taux de perte le long d une ligne ) Les sources de type surfacique ) Système de projections...5 4) Différences d approches Métropole DOM...5 5) Lot 2 : Sources Fixes...6 6) Lot 3 : Sources mobiles...7 7) Lot 4 : Sources biotiques...8 1) Introduction La présente note à pour objectif de définir les méthodes de spatialisation et de projection à mettre en uvre pour positionner les émissions des différents secteurs de l Inventaire National Spatialisé. vant de décrire secteur par secteur les techniques mises en oeuvre, nous proposons une approche générale de la spatialisation qui servira de support aux différentes déclinaisons qui suivront. Il faut enfin noter que les différences d approches sont bien souvent dictées par le type de données disponibles. 2) Spatialisations et projections Dans le cadre de la spatialisation d un inventaire d émission la problématique se résume au traitement de trois types d objet différents : Traitement d une source de type ponctuelle, Traitement d une source de type linéique, Traitement d une source de type surfacique. 2.1) Les sources de type ponctuelles Les sources clairement identifiées, de type ponctuelle, ne présentent pas de réelles difficultés de spatialisation. Les sources ponctuelles sont majoritairement des installations de type industriel. Ces sources sont essentiellement dans le lot 2. Elles sont caractéristiques d un rejet canalisé. La prise en compte d un système de coordonnées (X,Y,Z) permet de situer spatialement la source définie. L intégration au sein d une maille de projection ne pose ensuite pas de problème.

2 figure n 1 : Intégration des sources ponctuelles dans les cadastres d'émissions en deux (a) ou trois dimensions (b). Une particularité de spatialisation peut provenir de l intersection entre les mailles et la source ponctuelle. En effet un cas particulier (figure n 2) pourrait nous amener à projeter la source sur deux mailles. Cela aurait pour effet de diffuser artificiellement les émissions. Cette diffusion artificielle pourrait entraîner un biais pour les outils de modélisation. Il convient donc de mettre en place une procédure d assignation de la source sur une seule maille de la grille de projection associée, bien évidemment, à une incertitude de positionnement. figure n 2 : Repositionnement des sources ponctuelles dans les cadastres d'émissions 2.2) Les sources de type linéique Les sources linéiques sont majoritairement assignées à des canalisations de transport de fluide ou à des axes de trafic. On les retrouve donc majoritairement dans les lots 2 et 3. Le traitement spatial de ces sources impose de mener une réflexion sur la répartition de l émetteur le long de la ligne. La projection de ces sources sur un cadastre ne pose à priori aucun problème avec les outils SIG disponibles (figure n 3). Une procédure de projection permet de spatialiser chaque émetteur et de traiter l intersection de la ligne avec la grille ce qui permet d identifier les mailles impactées. figure n 3 : projection d une source linéique fixe Ecole de Mines de Douai - Inventaire National Spatialisé des Emissions 2

3 La répartition spatiale de la source peut se décliner de trois façons différentes suivant les caractéristiques physiques de l émetteur : Répartition homogène sur toute la longueur de l émetteur (figure n 4) x Emission = B maille 1 Emission B figure n 4 : projection d une source linéique homogène Répartition interpolée entre deux points, le long d une ligne (figure n 5) Emissionmaille 1 x B ( x x ) B ( x x ) Emission ( x x ) Emission ( x x ) = B B B figure n 5 : projection d une source linéique interpolée entre les points et B Taux de perte le long d une ligne Soit T (taux de perte en g/m) Emission x 1 = ( Emission T x) B maille figure n 6 : projection d une source linéique avec taux de perte. Ecole de Mines de Douai - Inventaire National Spatialisé des Emissions 3

4 Il faut noter deux cas particuliers à traiter de manière spécifique : le transport routier, le transport aérien. La pente le long d une voie de circulation intervient dans la détermination des émissions provenant des véhicules automobiles. Dans ce cas de figure il est important de disposer d une information tridimensionnelle (coordonnées x,y,z). De même pour spatialiser les émissions du trafic aérien il convient de positionner en 3 dimensions les émissions le long du route aérienne. 2.3) Les sources de type surfacique Les sources surfaciques sont majoritaires dans l inventaire. On les retrouve dans les trois lots (sources fixes, sources mobiles et sources biotiques) Le traitement des sources surfaciques impose de nouveau de diviser le travail en deux étapes, l étape de spatialisation et l étape de projection sur un maillage. Le processus de spatialisation est ici unique. Suivant le type de données la répartition s effectue suivant un élément cartographique donnée (zone d occupation du sol, zone administrative..) (figure n 7). La spatialisation revient alors à assigner toute l émission aux surfaces caractéristiques de l émetteur présentent dans la zone de définition de constitution de cette émission. Il est très difficile d affiner encore cette étape, et donc l émission est répartie de manière homogène sur les objets de la zone de spatialisation. figure n 7 : répartition spatiale des émissions La projection des sources sur un maillage s effectue au moyen des outils SIG classiques. La répartition des émissions étant proportionnelle à la surface d intersection (zone d émission, maille) présente dans la maille correspondante (figure n 8). Emission S S er = int maille 1 tot Emission surfacique figure n 8 : projection d une émission surfacique sur un maillage Ecole de Mines de Douai - Inventaire National Spatialisé des Emissions 4

5 3) Système de projections L inventaire national spatialisé doit couvrir l ensemble de la France métropolitaine et les quatre départements d outre-mer. La partie métropolitaine de l inventaire doit couvrir un domaine compris environ entre les longitudes de 10 ouest et 9 est et les latitudes de 51 nord et 41 nord (limite territoriale et limite maritime jusqu à 10 km des côtes). Le référencement d un point sur le globe dépend de deux éléments : le système de référence et le système de coordonnées. Le système de référence permet de définir un système d axe unique permettant grâce à un système de coordonnées associé de définir la position de chaque point du globe. L utilisation cartographique de l information nécessite ensuite la projection des points sur un espace plan. Systèmes de références Les systèmes de références, ou systèmes géodésiques sont assez nombreux. De part l étendue et la diversité du domaine d étude (métropole et DOM) mais aussi du fait de la nécessité de cohérence inter-organisme et transfrontière il convient de prendre en compte un certain nombre de systèmes géodésiques. L outil logiciel doit intégré au minimum les systèmes géodésiques suivants : Le système NTF (Nouvelle triangulation Française) ancien système de référence français, très usité, Le ED87 (European Datum 87), mise à jour du système ED50, système de référence européen utilisé notamment par nos voisins allemands, suisses et italiens. Le RGF 1993 (Réseau Géodésique Français 1993) système de référence français actuel, Le WGS 84 (World Geodetic System 84) système de référence américain, très utilisé de part le monde, il est notamment utilisé par les systèmes de références des outils GPS. Le système de coordonnées Le système logiciel doit traiter l ensemble de l information en coordonnées latitude et longitude par rapport au méridien de Greenwich. 4) Différences d approches Métropole DOM La spatialisation de l Inventaire National des Emissions est prévue sur l ensemble du territoire (métropole et DOM). Les différents protocoles montrent des différences notables entre les niveaux de résolution de données disponibles sur les DOM et sur la métropole. Le plus gros problème provient de l absence de couverture d occupation des sols à faible résolution sur les DOM (type Corine Land Cover). Ce manque sera essentiellement pénalisant sur les données biotiques, les données anthropiques pouvant être spatialisé au moyen de la BD carto. Ecole de Mines de Douai - Inventaire National Spatialisé des Emissions 5

6 5) Lot 2 : sources fixes Combustion dans les industries manufacturières et de l énergie Combustion dans les industries de l énergie et de la production d énergie Procédés de production dans l industrie Extraction et distribution de combustibles fossiles et d énergie géothermique Utilisation de solvants et autres produits Traitement et élimination des déchets Sources ponctuelles (positionnement x,y,z) Sources surfaciques (attributions par unité administrative (communes)) Sources mobiles hors transport Sources surfaciques (attributions par unité administrative (communes)) Sources surfaciques (zone spécifique de l activité) Combustion hors industrie Résidentiel Sources surfaciques (attributions par unité administrative (communes)) Répartition spatiale suivant la carte d occupation des sols (BD Carto) Combustion hors industrie - commercial et institutionnel Sources surfaciques (attributions par unité administrative (communes)) Combustion hors industrie secteur agricole Sources surfaciques (attributions par unité administrative (canton) Ecole de Mines de Douai - Inventaire National Spatialisé des Emissions 6

7 6) Lot 3 : sources mobiles Trafic routier Sources linéiques : Trafic urbain et inter-urbain (projection sur BD Carto) Sources surfaciques : Trafic urbain et stationnement (projection sur Corine Land Cover) Trafic ferroviaire Trafic fluvial Sources linéiques (projection BD Carto) Sources surfaciques (trafic gare, positionnement x,y,z) Source ponctuelles (trafic gare, positionnement x,y,z) Sources linéiques (projection BD Carto) Source ponctuelles (écluse, positionnement x,y,z) Trafic maritime Trafic aérien Sources linéiques (création d une couche spécifique) Source surfaciques (activité portuaire, positionnement x,y,z) Sources surfaciques (activité sol, projection Corine Land Cover) Source linéique ( vol < 1000m, création d une couche spécifique (x,y,z)) Source linéique ( vol > 1000m, création d une couche spécifique (x,y,z)) Ecole de Mines de Douai - Inventaire National Spatialisé des Emissions 7

8 7) Lot 4 : sources biotiques Emissions de COV biotiques liées au forêts et autres couvertures végétales Sources surfaciques : projection sur Corine Land Cover ou BD Carto Emission liées à l élevage Sources surfaciques (attributions par unité administrative (canton)) projection sur Corine Land Cover ou BD Carto Emissions azotées par les cultures, prairies et forêts Sources surfaciques : projection sur Corine Land Cover utres émissions liées à l agriculture Sources surfaciques (attributions par unité administrative (canton)) projection sur Corine Land Cover ou BD Carto utres sources naturelles Incendies de forêt Sources surfaciques (projection maillage DFCI) Zones humides Sources surfaciques projection sur Corine Land Cover ou BD Carto Sels marins Sources surfaciques projection sur maillage spécifique (x,y,z) Ecole de Mines de Douai - Inventaire National Spatialisé des Emissions 8