APPORT DE LA GÉOMATIQUE DANS LA MODÉLISATION D UN ÉCOULEMENT EN RÉGION URBAINE EN 2D À L AIDE DE LOGICIELS DE SIG

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1 APPORT DE LA GÉOMATIQUE DANS LA MODÉLISATION D UN ÉCOULEMENT EN RÉGION URBAINE EN 2D À L AIDE DE LOGICIELS DE SIG Céline Goffin Novembre 2016

2 Céline Goffin - Septembre Introduction Inondations en milieu urbain grand enjeu actuel (changements climatiques, urbanisation, ). Approche choisie: les logiciels SIG (QGIS, ArcGIS, IDRISI) Pour la modélisation du franchissement d un écoulement dans une surface 2D avec obstacles. Fournir des méthodologies.

3 Céline Goffin - Septembre Objectifs et hypothèses 1. Maintenir une précision géométrique sur les obstacles (blocs de bâti imperméables) en mode maillé. Principes: aires et intersections avec les mailles. 2. Simuler une propagation susceptible d approcher le comportement un écoulement. A l aide des algorithmes de «surfaces de coûts». 3. Représenter l information à différentes résolutions de maille. Par l agrégation des pixels en conservant leur valeur moyenne.

Céline Goffin - Septembre 2016 4 Données Pilote d inondation: 5m x 5m, 64

Coordonnées (x,y) en mètres (précision mm) des sommets des îlots polygonaux.

4 Céline Goffin - Septembre Données Pilote d inondation: 5m x 5m, 64 îlots et 14 rues Données numériques (Araud, 2012; Debaucheron, 2014). Coordonnées (x,y) en mètres (précision mm) des sommets des îlots polygonaux. Points importés dans QGIS couche Shapefile vectorielle. Attributs: x, y et ID polygone.

5 Céline Goffin - Septembre Objectif et hypothèse 1 1. Maintenir une précision géométrique sur les obstacles (blocs de bâti imperméables) en mode maillé. Principes: aires et intersections avec les mailles.

Céline Goffin - Septembre 2016 6 Traitement: représentation des obstacles Maillage. Principes utilisés: Aires des mailles.

6 Céline Goffin - Septembre Traitement: représentation des obstacles Maillage. Principes utilisés: Aires des mailles. Intersections vectorielles des polygones avec les mailles. Concept de porosité (part de voirie dans une maille unitaire). Exemples d antialiasing (Salomon, 2011)

Céline Goffin - Septembre 2016 7 Traitement: représentation des obstacles Sous QGIS. Mode vectoriel.

7 Céline Goffin - Septembre Traitement: représentation des obstacles Sous QGIS. Mode vectoriel. Utilisation d une grille vectorielle composée de carrés de 1cm de côté. Calcul des aires d intersection des carrés avec les polygones. Porosité = 1 aire d intersection.

8 Céline Goffin - Septembre Objectif et hypothèse 2 2. Simuler une propagation susceptible d approcher le comportement un écoulement. A l aide des algorithmes de «surfaces de coûts».

Céline Goffin - Septembre 2016 9 Traitement: simulation de propagation d un écoulement Sous IDRISI. Mode raster.

9 Céline Goffin - Septembre Traitement: simulation de propagation d un écoulement Sous IDRISI. Mode raster. Distance = min(frictions cumulées). Surface de coûts: Image source: 1 (source), 0 (fond). Surface de friction: 1 (voirie), -1 (bâti).

10 Traitement: simulation de propagation d un écoulement Surface de coûts du modèle. Porosité? Céline Goffin - Septembre Modèle rastérisé Surface de coûts

Céline Goffin - Septembre 2016 11 Traitement: simulation

Surface de friction: coût=1/porosité, nodata (bâti).

11 Céline Goffin - Septembre Traitement: simulation de propagation d un écoulement Sous ArcGIS. Mode raster. Surface de friction: coût=1/porosité, nodata (bâti). Surface de distance coût Zoom sur la surface de distance coût

12 Céline Goffin - Septembre Objectif et hypothèse 3 3. Représenter l information à différentes résolutions de maille. Par l agrégation des pixels en conservant leur valeur moyenne.

13 Céline Goffin - Septembre Traitement: adaptation à différentes résolutions Sous IDRISI. Mode raster. Agrégation de n² sous-pixels moyenne. Surface de distance coût après agrégation (n=2)

Céline Goffin - Septembre 2016 14 Traitement: adaptation à différentes résolutions Masque des rues: nombre de

14 Céline Goffin - Septembre Traitement: adaptation à différentes résolutions Masque des rues: nombre de sous-pixels voirie par maille. Flux=agrégation*n²*[n²/(masque*n²)] Surface de distance coût après agrégation et masque

15 Traitement: adaptation à différentes résolutions Céline Goffin - Septembre Nouvelle approche: calculer des valeurs moyennes en sortie de la maille.

16 Surface de coûts: une maille à la fois. Source: chaque côté.

16 Traitement: adaptation à différentes résolutions Sous IDRISI. Mode raster. Surface de distance coût sur la maille A Céline Goffin - Septembre Surface de coûts: une maille à la fois. Source: chaque côté. Sortie: moyenne de la ligne/colonne extrême; pour chaque côté; sous forme de tableau.

Céline Goffin - Septembre 2016 17 Traitement: extraction des axes de voirie Objectif: extraire les

17 Céline Goffin - Septembre Traitement: extraction des axes de voirie Objectif: extraire les axes centraux des voiries. Principe: polygones de Thiessen. Sous QGIS. Mode vectoriel. Axes des voiries

18 Céline Goffin - Septembre Conclusion et perspectives Apport de la géomatique via les logiciels de SIG nombreuses fonctions. Objectif 1: représentation raster du modèle sans généraliser l information. aires des pixels et porosité conservent l information. Objectif 2: simulation une propagation susceptible d approcher un écoulement. surface de coûts cohérente sans porosité. Objectif 3: adaptation à différentes résolutions. par agrégation (moyenne) ne répond pas à la demande. par coefficients de sortie des mailles implémentation?

19 Céline Goffin - Septembre Conclusion et perspectives Extraction des axes de voirie. polygones de Thiessen donnent une approximation. Perspectives: friction anisotrope; approche 3D (tranches de Z); quadtree.

20 Céline Goffin - Septembre Merci de votre attention!

21 Céline Goffin - Septembre Références Araud Q. (2012). Simulations des écoulements en milieu urbain lors d un évènement pluvieux extrême. Thèse de doctorat. Université de Strasbourg. Debaucheron M. (2014). Analyse d inondations et leurs conséquences en milieu urbain. Travail de fin d études en Master Ingénieur Civil des Constructions. Université de Liège.

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