Travaux Pratiques Modélisation des Dommages des Bâtiments liés au Tsunami dans la Zone côtière de Rabat-Salé

Transcription

1 SCHEMA project (n ) Scenarios for Hazards-induced Emergencies Management Travaux Pratiques Modélisation des Dommages des Bâtiments liés au Tsunami dans la Zone côtière de Rabat-Salé MOUDNI Hicham + Abderrahman ATILLAH Session de formation : Application de la télédétection Spatiale et des Systèmes d Information Géographique aux risques naturels CRTS, novembre 2009 Adresse : Secteur 21, Angle Av. Allal El Fassi et Av. Assanawbar - Hay Riad, Rabat (Maroc) - Tél. : /98 - Fax : Site : e.mail atillah@crts.gov.ma moudni@crts.gov.ma

2 Note Importante : Ce TP est une application de calcul des dommages dus au Tsunami réalisé dans le cadre du projet SCHEMA (Scenarios for Hazards-induced Emergencies Management), financé par le sixième programme de la Commission Européenne. L applicatif utilisé à cette fin est un livrable du projet réalisé par la société GEOSCIENCES (PARIS), coordinateur du projet. Toute copie ou réutilisation de ces produits, même partiellement, doit être soumises à un accord préalable de propriétaires de ces produits

3 Approche logique du TP Application de l utilitaire DamASCHE tool sous ARCGIS Carte de classes de bâti Carte d inondation Applicatif DamASCHE Carte des dommages du bâti Matrice des dommages

4 Approche logique du TP Application de l utilitaire DamASCHE tool sous ARCGIS Localisation des données - le répertoire de travail ou sont stockées toutes les données est : C:/ Contenu du répertoire : 1. Outil DamASCHE : utilitaire sous ARCGIS qui permet le calcul des dommages des bâtiments en intégrant l image des inondations dues au tsunami de la zone côtière de rabat (format GRID), la carte des classes du bâti (format Shapefile point) et la matrice des dommages (format Excel) D:\Formation\tp-tsunami\DamASCHE_v2 2. Image des inondations au format TIF D:\Formation\tp-tsunami\scenario_tsunami\Lisbon_HT_20_R1\Lisbon_HT_20_R1_Max_Water_Heigt.tif 3. couche de la limite des inondations au format vecteur (shp) D:\Formation\tp-tsunami\scenario_tsunami\Lisbon_HT_20_R1\Lisbon_HT_20_R1_Inundation_Limit.shp 4. Extrait d Image Quicbird 2008 de Rabat Salé au format IMG D:\Formation\tp-tsunami\orthorabat_08_2008-subset.img 5. Matrice de calcul des niveaux de dommages au format EXCEL D:\Formation\tp-tsunami\DamASCHE_v2\Data_example\Damage_Matrix\ Damage_matrix_formatted_comma 6. Trait de côte de la zone d étude en format vecteur D:\Formation\tp-tsunami\trait-côte\T_côte_final.shp I. Etablissement de la carte des classes de vulnérabilité des bâtiments de la zone côtière Rabat Salé 1. Lancer ARCGIS ArcGIS est une plateforme informatique qui intègre plusieurs logiciels SIG. Ces logiciels interviennent dans le montage complet d applications SIG. Dans ce qui suit nous utiliserons ArcView 9 qui intègre les 3 applications suivantes : ArcMap : application pour la création des cartes et l analyse spatiale. ArcCatalog : ensemble d outils pour accéder et gérer les données. ArcToolbox : environnement de géotraitement pour la gestion des données, la conversion des formats et l analyse spatiale.

5 Pour lancer Arc Map : 1. Cliquez sur le bouton démarrer de la barre des tâches de Windows. 2. Pointez tous les programmes. 3. Pointez ArcGIS. 4. Cliquez ArcMap. La fenêtre suivante apparaît à l écran : Dans un premier temps, on va sauvegarder le projet de notre travail. Sous ArcMap, le projet du travail est un fichier qui a une extension ".mxd". Allez dans File/Save as et puis vous choisissez le répertoire de votre travail, et vous donnez un nom à ce projet (par exemple : carte_dommage). 2. Afficher l image Quickbird Vous allez ensuite afficher l image " orthorabat_08_2008-subset.img" en appuyant sur le bouton Add Data

6 Le logiciel ArcMap met à votre disposition une série d outils de navigation pour vous déplacer dans l image. 3. Créer une couverture de classes de vulnérabilité des bâtiments : Sous ArcMap, Lancer ArcCatalog en cliquant sur le bouton correspondant - Sous le répertoire approprié, Créer la couverture shapefile en point qui contiendra les classes de bâtiments en cliquant sur le bouton droit de la sourie

7 - Cliquer sur «New», puis sur «Shapefile». Le sous menu suivant apparaît :

8 -Dans la rubrique «name» inscrire le nom de la couverture des bâtiments. Ex. Classe_bâti - Dans la rubrique «feature Type», indiquer le format «point» - Cliquer sur le bouton «Edit» pour récupérer les paramètres de la projection géométrique à partir de l image Quicbird. Activer le bouton «Import» et sélectionner l image Quicbird à utiliser comme référence géographique, puis «Add» Valider par les boutons «Appliquer» et «Ok»

9 Pour créer le champ qui va contenir les classes de vulnérabilité des bâtiments, sur la couverture crée sous ArcCatalog, appuyer sur le bouton droit de la sourie et activer la rubrique «Proprieties» Ajouter le nouveau champ en remplissant la dernière ligne de «Field Name» et indiquer le format «text dans la case «Data type»

10 Valider par «Appliquer» et «OK» - Télécharger la couverture créée sous ArcMap Sous «Edit» activer la couverture du bâti en cliquant sur «Start Editing» et séléctionner la couverture à activer. -

11 -Commencer la digitalisation des bâtiments 2. Extraire et établir les classes de bâtiments selon la table des critères de classification ci-dessus : Tableau 1 : Critères de classification de la vulnérabilité des bâtiments Classe Types de bâtiments Hauteur et n d étages Éléments de détection par l obs. spatiale A - Légères constructions en bois, en verre, en argile ou en tôle (Bangallow, certaines constructions temporaires, Bidonville, ) Un seul niveau, rarement 2, Petites surfaces, toit en tôle avec couleur particulière, surfaces homogènes pour les bidonvilles (couleur bleuâtre) B C D E F - Maisons en briques non renforcés avec des murs en ciment mortier, - Mélange de bois et de matériaux fragiles (médina, bâti anarchique, bâti de type économique avec de petites superficies, - Maisons individuelles en général Bâti en briques, bonnes fondations, poutres en ciment armé et une bonne architecture et garniture de maçonnerie en général: Villas, maisons individuelles, Des bâtiments résidentiels ou commerciaux en béton sans renforcement - Grandes villas, bâtiments collectifs Bâti bien conçu, construit en en béton armé avec des poutres et des murs bien garnis et de bonnes fondations: Bâtiments en structures collectives : tours, résidences, commerces ou bureaux, écoles, Structures portuaires et industrielles, hangars, construits en armature ou en béton armé, hangar 1 à 2 étages -Petites surfaces avec petites ruelles - Médina : aspect homogène et condensé 1 à 2 étages Aspect géométrique rectangulaire ou carré Villas: présence des espaces verts 1 à 3 étages Extension large, terrasses et espaces verts visibles pour les villas 3 étages et plus indifférencié Grands espaces, présence de balcons ou terrasses, présence de parkings, présence d ombres, - Grandes structures facilement indentifiables - Toit plat en armature repérable par sa couleur distinctive, Présence de parkings

12 II. Transformation de l image du scénario d inondation du format TIFF ou format GRID de ARCGIS La couche raster de la hauteur de la vague se trouve dans le répertoire : D:\formation/ tp_tsunami/ last scenario lisbon/ Lisbon_HT_20 R1 Le fichier s appelle : "Lisbon_HT_20_R1 Max_Water_Height.tif" L outil DamASCHE_tool qu on va utiliser pour la mesure du niveau des dommages des bâtiments, en fonction de leurs vulnérabilités et de la hauteur des vagues, ne reconnaît pas ce format. Il va falloir une conversion du de ce fichier ".tiff" au format ".grid". Les étapes suivantes décrivent la démarche à suivre : Ajouter le fichier Lisbon_HT_20_R1 Max_Water_Height.tif à votre espace de travail. (utiliser le bouton Add data ). Faire un clique bouton droit sur le nom des fichier dans "table of content". Le menu contextuel suivant apparaît à votre écran. Aller dans Data/Export Data comme indiqué plus haut. La fenêtre suivante apparaît à votre écran.

13 Spécifier le chemin du dossier du tp. Indiquer le nom du fichier. (par exemple : hauteur_vague) Spécifier le format du fichier NB : éviter les noms trop longs ou bien comportant des espaces ou des caractères spéciaux. III. Calcul des dommages en appliquant l outil DamASCHE L outil DamASCHE_tool nécessite : A. Une couche raster représentant l intensité du risque tsunami (hazard parameter intensity ) B. Une couche vecteur shapefile en points représentant la localisation des bâtiments et leurs classes associées (Un champ renseignant sur la classe du bâti est nécessaire) C. Une matrice contenant les relations entre le «Hazard paramter intensitiy» et la vulnérabilité du bâtiment (classes de bâti) et le niveau des dommages attendu 1. Lancement de DamASCHE_tool Sous le répertoire C/ : Cliquer deux fois sur DamASCHE_tool.mxd. Une application ArcMap s ouvre automatiquement avec les modules de DamASCHE sous forme de toolbar.

14 Menu principal de DamASCHE_tool.mxd L outil est composé de trios parties principales (3 boutons) : Le premier bouton : Add data to the Table Of Contents, est utilisé pour télécharger les données requises par l outil Le second bouton, Hazard Parameter Values Allocation, est utilisé pour assigner les valeurs des données raster (image d inondation (distribution du paramètre risque) à chaque point de la couverture des bâtiments (en shapefile) Le troisième bouton d Damage Level Calculation est utilisé pour parcourir le champs du shpefile contenant les valeurs de vulnérabilité et des hauteurs d eau pour calculer les niveaux de dommages utilisant la matrice des dommages. NB: Si l une de ces données manque l exécution de l outil ne sera pas achevée.

15 2. Téléchargement des données Cliquer sur le bouton Add data to the Table Of Contents, La boîte de dialogue suivante apparaît : Cliquer sur le premier bouton «Load Hazard Parameter Grid» pour télécharger charger le fichier Raster (image) contenant les valeurs des paramètres d intensité d inondation (seuls les formats GRID d ESRI sont acceptés)

16 - Préciser le répertoire et le fichier contenant l image des inondations - Cliquer sur le deuxième bouton «Load Buildings Shapefile» pour télécharger le fichier de type shapefile contenant la carte vecteur en point des classes de vulnérabilité du bâti - Préciser le répertoire et le fichier de la couche vecteur en point contenant les classes du bâti

17 Quand vous Cliquez sur le bouton Ok de la boite de dialogue et si au moins la donnée Raster en Grid et/ou la donnée vecteur en Points n existent pas, le message suivant apparaît : Si les deux couches nécessaires ont été correctement chargées, et il n'y a aucun message d'avertissement, vous pouvez passer à l'étape suivante. Ci-dessous, leur visualisation après le téléchargement du jeu de données

18 Vous pouvez améliorer la qualité visuelle de la donnée Raster (hauteur des inondations) et l afficher en couleur et la donnée vecteur (classes de bâti) en l affichant sous forme de symboles Dans le menu «Table Of Content», cliquer sur le nom de la couche à traiter

19 Dans la fenêtre affichée, «layer proprieties» sélectionner cliquer sur «symbology» et sélectionner «classified» Choisir le nombre de classes et cliquer sur le bouton «Classify» Le menu suivant apparaît : Choisir la méthode de classification (Ex. Equal initerval ) et valider par «OK» Allouer la couleur désirée à chaque classe de hauteur d inondation et valider par les boutons «Appliquer» et «OK»

20 Ci-dessous le résultat d affectation des nouvelles couleurs : Refaite les mêmes opérations pour la couche vecteur en points contenant les classes de bâti. - Cliquer sur le nom de la couverture dans la «table of content»

21 - Appyer sur le bouton «Symbology» - Choisire «Catégories» sélectionner la «Value Field» c'est-à-dire le champs à représenter dans la couverture (ex. Class_Vul» - Cliquer sur «Add All Values» pour afficher toutes les classes de bâti - Allouer à chaque classe de vulnérabilité du bâti le symbole souhaité. - Valider par «Appliquer» et «OK» Le résultat peut être de la façon suivante

22 Deuxième étape : allocation de la valeur d inondation à chaque bâtiment Cliquer sur le bouton «Hazard Parameter Values Allocatio du menu principal - La fenêtre de dialogue suivante apparaît : Cette fenêtre est composée de deux listes déroulantes contenant, respectivement, toutes les couches en points (clases de bâti) et les couches Raster (inondations) téléchargées dans précédemment. L'utilisateur doit sélectionner la couche appropriée dans ces listes si jamais elles contiennent plus d une couche de chaque type de données. Autrement, si la table de matière de ArcMap ne contient qu une seule couche de chaque type de données, celles-ci vont être affichées automatiquement. Une fois, vous cliquer sur «OK», l'outil va allouer à chaque point de la couche des bâtiments la valeur du pixel de la grille d inondation (Hazard grid) correspondant même endroit du bâti. Un nouveau «champs» appelé "HAZARDPRMT» (paramètre de risque : Hazard parameter) sera crée dans la base de données de la couverture des bâtiments et qui contiendra les valeurs de «Hazard grid». Si un champ avec le même nom existe déjà, le message d avertissement suivant apparaît

23 Si vous choisissez de continuer, le message suivant apparaîtra : Si vous valider une deuxième fois, le processus d allocation continuera et vous aurez le message suivant : Pour visualiser le résultat de cette opération concernant l attribution des niveaux d inondation à chaque bâtiment, cliquer par le bouton droit sur la couverture du bâti et activer «Open attributes»

24 Le résultat de l étape d attribution des valeurs d inondation à chaque bâtiment de la couverture

25 Ensuite, si vous désirez sauvegarder la donnée déjà stockée dans le champ "HAZARDPRMT", il y a deux façons pour procéder : Faites une copie de la couche shapefile pour sauvegarder sous avant d exécuter l outil de clacul des dommages le faire avec l'aide de (ArcCatalog). Ajoutez un nouveau champ dans la table d'attributs, avec un nom différent, et copier les valeurs du camp de "HAZARDPRMT" champ dans ce nouveau champ. Ensuite, vous pouvez supprimer le champ "HAZARDPRMT" ou réécrire dessus, lorsque vous exécutez à nouveau l'outil DamASCHE_tool Troisième étape : Calcul des niveaux de dommages Cliquer sur le bouton Calculate Damage Level bouton, du menu principal La fenêtre de dialogue suivante apparaît : Cette étape permet de calculer le niveau des dommages pour chaque bâtiment faisant partie d une classe de vulnérabilité donnée. L attribution du niveau des dommages se fait par l association du champs contenant la classe de vulnérabilité dans la couverture du bâti et sa correspondance e n valeur d inondation (hazard parameter) contenue dans le champs «HAZARDPRMT» de la même couverture, calculée dans la deuxième étrape.

26 - Choisir dans la fenêtre la couverture du bâti en points sur laquelle vous voulez calculer les niveaux des dommages, s il existe plus d une, dans la table des matières d ArcMap. - Choisir dans la couverture du bâti, le champs approprié représentant les classes de vulnérabilité (ex. CLASS_VUL). Ce champ doit contenir des données en texte (A,B,C,D,..) - Choisir le champ représentant la valeur d inondation pour chaque bâtiment (ex. HAZARDPRMT). Ce champ doit contenir des valeurs numériques de la hauteur des eaux en mètres. - Sélectionner, en fin, le fichier contenant la matrice des dommages pré établi, à partir duquel, les relations entre l intensité du «Hazard parameter», la vulnérabilité des bâtiments et les niveaux de dommages attendus seront extraites. La matrice des dommages est une table à double entrée représentée sous la forme suivante : Tableau 2 : Matrice des dommages calculée Pour que l outil DamASCHE puisse lire correctement la matrice des dommages, celle ci doit être formatée de la manière suivante : Tableau 2 : structure de la matrice des dommages utilisée par l outil DamASCHE pour le calcul des dommages des bâtiments

27 - La première colonne contient les classes de la vulnérabilité des bâtiments - La deuxième et la troisièmes colonnes contiennent les valeurs r inférieures et supérieures des classes du paramètre Hazad (inondation). - bla quatrième colonne contient le niveau de dommage associé à chaque bâtiment en fonction de la classe de hauteur des inondations Le champ qui va être crée par cette opération pour stocker les résultats de la compilation est appelé DAMAGELEVEL. Si un autre champ contenant le même nom existe déjà, le message suivant apparaîtra lors de l exécution : Si vous choisissez de continuer l exécution, un second message de validation apparaît :

28 Si vous validez une deuxième fois, le processus d allocation continue et le message suivant vous confirmera la réussite de l opération : Résultat de l opération de calcul des niveaux des dommages des bâtiments :

29 -Modifier la légende des niveaux des dommages selon vos appréciations Utiliser le menu symbology de la fenêtre «Layer proprieties» - Télécharger l image Quicbird de la zone et afficher là en arrière plan pour faire apparaître les bâtiments touchés - Visualiser la table attributaire correspondant à la couverture des dommages du bâti - Placer vous sur le nom de la couverture et Cliquer sur le bouton droit de la sourie - Choisir «open attributes» Voici la visualisation du résultat sous forme de table attributaire qui renseigne sur les différents champs de la base des données associées à la couverture des niveaux de dommages. Vous remarquez la création de nouveaux champs : * Les résultats sont stockés dans un nouveau champ DAMAGELVEL sous forme de valeurs numériques. * Pour avoir une légende plus explicite, l outil crée un autre champ appelé DAMAGENAME, avec des indications en texte des résultats numériques

30 4. Etablir des requêtes en interrogeant la base de données associée à la carte des dommages des bâtiments - Sélectionner les bâtiments en fonction de leurs niveaux de dommage attendus, en utilisant les opérateurs mathématiques de ArcMap : = n, >, <, <=, >=, AND, OR -Ex : - Mettre en évidence tous les bâtiments qui subiront un niveau de dommage supérieur à 0 Sélectionner les bâtiments ayant des niveaux de dommages D1 et D2. Procédure : Ouvrir la table attributaire de la couverture des dommages Sous la touche «Options», activez l option «Select By Attributes» E sous menu suivant apparaît :

31 - Sélectionner le champ «DAMAGELEVEL» et utiliser les opérateurs mathématiques proposés dans le menu pour faire des requêtes sur la base de données - Comptabiliser le nombre de bâtiments appartenant à chaque requête