Conférence «Les nouveaux dangers aéronautiques liés à la cartographie numérique embarquée»

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1 Les Rencontres de SIG-la-Lettre 2011 «Agir dans un monde incertain : le rôle des géomaticiens» Session «Les nouveaux outils de valorisation du SIG : quelles précautions prendre?» Conférence «Les nouveaux dangers aéronautiques liés à la cartographie numérique embarquée» Philippe Lépinard Base École Général Lejay École de l Aviation Légère de l Armée de Terre UMR GREDEG CNRS / Université de Nice Sophia-Antipolis philippe.lepinard@geodecisionnel.fr Introduction La relative facilité d utilisation et les capacités d affichage attrayant (2D et 3D) des dispositifs de navigation portables modernes ou embarqués (mais non couplés à d autres systèmes de l aéronef comme le Pilote Automatique) se heurtent à un paradoxe particulièrement difficile à résoudre au sein des centres de formation de l aviation ultra-légère et légère 1. En effet, s il ne fait plus aucun doute que l emploi de tels moyens améliore la gestion de la mission aérienne, leur utilisation fait aussi émerger de nouveaux dangers liés à 1 Nous ne traiterons pas du concept d automatisation des cockpits étudié dans l aviation générale (commerciale) et plus généralement dans l aéronautique professionnelle (civile et militaire). Cependant, les notions abordées dans ce document concernent l ensemble des activités aériennes et sont officiellement intégrées dans les cursus de formation professionnelle du personnel navigant. 1/7

2 leurs usages parfois incontrôlés, abusifs et inadaptés à des contextes de travail aérien particuliers. Nous vous proposons dans cette communication d aborder trois problématiques interdépendantes et issues de retours d expériences réels de pilotes en activité : la baisse de la conscience de la situation, le dépassement des capacités (sur-confiance) et la perte de l expertise spatiale (image 1). L idée générale de cette conférence est de démontrer que la connaissance de ces aspects jugés souvent trop théoriques permet malgré tout de les opérationnaliser relativement facilement dans les cursus de formation des pilotes non professionnels, en particulier lors des instructions aux Facteurs Humains, au Crew Resource Management (CRM), au Single Resource Management (SRM), à l Aeronautical Decision- Making (ADM) et aux outils de RETEX (Retour d expérience). En d autres termes, les défis réels d une utilisation maitrisée des systèmes géolocalisés intégrant de la cartographie numérique se situent bien au-delà de leur simple maitrise technique et de la connaissance de leurs limitations intrinsèques, même au niveau de l aviation de loisir. Image 1. Les dangers visibles ne sont que les parties émergées de problématiques bien plus complexes et systémiques. 2/7

3 1. La conscience de la situation n est pas la représentation numérique de l environnement Une des approches du concept de Conscience de la Situation (Situation Awareness ou SA) a été avancée par Endsley dès Elle se définit par «La perception des éléments d un environnement dans un volume de temps et d espace, la compréhension de leur signification et la projection de leur état dans un futur proche». A partir de cette définition, certains pilotes font un amalgame rapide entre une bonne conscience de la situation et un dispositif cartographique géolocalisé. L affichage de bases de données géographiques dédiées à l aéronautique (fonds de cartes, aéroports, zones aéronautiques, obstacles, navigations, etc.) pourrait effectivement plaider en faveur d une conscience de la situation de la part du pilote plus importante que lorsqu il ne possédait pas ces aides ; il est en effet mieux informé sur son environnement et les actions possibles à envisager. Il disposerait donc de plus de ressources cognitives pour surveiller activement le milieu dans lequel il vole, interpréter correctement les données recueillies et anticiper sur ses activités. Cet état de fait, à la base louable, a toutefois ses limites et n est pas forcément valable pour certains pilotes, expérimentés ou non, qui subissent corollairement une baisse de vigilance. L image 2 vous montre par exemple un aéronef naviguant en direction du Nord. Le pilote n a plus besoin de connaître sa position exacte et sa vigilance commence à diminuer (pensez à la difficulté que nous avons pour reconstruire mentalement un trajet réalisé en étant uniquement guidé par notre récepteur GPS de voiture!). Malheureusement, la météorologie est mauvaise et il va devoir se détourner sur un aérodrome de dégagement qu il ne connaît pas et qu il n a pas préparé en amont. La surcharge de travail subite engendrée par les tâches à réaliser dans un laps de temps extrêmement court va diminuer drastiquement la capacité de construction dynamique de la SA tant il sera concentré sur la seule activité de déroutement. Ce «coût cognitif» de taille risque finalement de l empêcher de prendre en compte des informations importantes comme par exemple l évitement de zones interdites de survol ou la trajectoire convergente d un autre aéronef. 2 Endsley M., «Toward a Theory of Situation Awareness in Dynamic Systems», Human Factors, vol. 37, n 1, 1995, p /7

4 Image 2. Cet ensemble de données paramétriques (à la fois quantitatives et qualitatives) lié au vol et affiché sur l écran du récepteur GPS risque d avoir un «effet de masquage» sur d autres aspects : anti-abordage 3, mauvaise météorologie, etc. Cette image provient du système de navigation embarqué EURONAV V (EuroAvionics SA 4 ). 2. La carte numérique n est pas le réel L effet performatif et normatif du dispositif cartographique embarqué de plus en plus réaliste et immersif (grâce à des orthophotographies mappées sur un modèle numérique de terrain très précis par exemple) pourrait faire croire aux équipages que la carte est le réel. La possibilité d achat de bases de données d objets de type «obstacles aériens» abonde dans ce sens. Cependant, à l image d un accident récent où un hélicoptère de secours en montagne s est crashé suite à une collision avec un câble d une ligne électrique moyennetension non tracée sur la carte, il est indispensable de sensibiliser les pilotes à cette problématique : «la réalité a toujours le dernier mot!» (Amalberti et al, ). L effet de «tunnélisation» bien connu dans le monde de l aviation professionnelle est exacerbé par des interfaces captivantes et immersives. Au final, la confiance aveugle au système de navigation peut amener les pilotes à dépasser leurs capacités en croyant bénéficier de dispositifs pouvant remplacer certaines compétences aéronautiques. L exemple de cet autre RETEX est flagrant : un pilote non formé au vol aux instruments a décidé de décoller avec une visibilité minimale bien inférieure 3 L abordage est le terme aéronautique désignant une collision entre plusieurs aéronefs en vol Amalberti R. et al., Facteurs humains, Jean Mermoz, Paris, /7

5 à la réglementation car il possédait un dispositif d affichage 3D. Par chance, la couche nuageuse était très faible et l aéronef a pu «percer» (passer au dessus des nuages) très rapidement. Toutefois, la disponibilité d une vue 3D ne remplacera jamais la maitrise du vol aux instruments! Image 3. Nul doute que les récepteurs GPS portables et à faibles coûts disposeront bientôt de capacités d affichage et d immersion du niveau des systèmes intégrés aux tableaux de bord. Cette image provient d un récepteur GPS Garmin disposant du Garmin Synthetic Vision Technology 6 (SVT ). On remarque un obstacle sur la trajectoire de l aéronef. Toutefois, qu en est-il des câbles qui le relient au sol? La base de données est-elle à jour? Est-on certain qu il n y a pas une autre antenne, plus petite, sur la trajectoire d évitement choisie? Quels sont les critères de choix du fournisseur de ces données quant à la décision ou non d intégrer des objets dans leurs bases de données? Etc. 3. Les aides à la navigation numériques ne remplacent pas (encore) les compétences d orientation spatiale des pilotes Une des interrogations importantes des pilotes instructeurs concerne l apprentissage ou non des outils numériques d aide à la navigation dès le début des formations. En utilisant ces moyens modernes à la place des accessoires de base que sont la montre, le compas et la carte papier, les pilotes risquent de perdre (ou de ne jamais acquérir) une expertise spatiale suffisante en cas d une panne du système, d une mauvaise réception du signal GPS, etc. De plus, cet aspect peut être élargi à des modes de fonctionnement normaux où le 6 (version pour les hélicoptères). 5/7

6 contrôle aérien peut tout à fait décider de ne pas vous faire suivre le plan de vol prévu. Dans de tels cas, le plus difficile sera certainement ce passage rapide du suivi sur une carte numérique au vol traditionnel «à l estime». Il est donc nécessaire d établir des procédures peut-être sous forme de checklists afin d aider les pilotes à réaliser ce basculement rapide entre deux «modes» de navigation différents. En d autres termes, nous devons préparer les pilotes à «être surpris» comme le dit très bien Monsieur Pinet, ancien pilote d essai du Concorde. Cette mise en situation d exception devrait être abordée par les instructeurs afin de ne pas laisser les pilotes s autoformer sur leurs outils numériques d aide à la navigation et d en subir le piège de la facilité voire de la «rigidité cognitive» avancée par certains chercheurs en psychologie 7. Image 4. L affichage de l ensemble des informations aéronautiques remplace les longues et fastidieuses préparations sur les cartes en papier. Pourtant, l expertise de la navigation et de l orientation spatiale 8 s avère toujours aussi importante, que ce soit en cas de détérioration du dispositif numérique ou tout simplement lors d une action non prévue qui oblige un (re)positionnement rapide. 7 «État souvent rencontré en association avec une pensée concrète, elle s'associe à une incapacité de détourner l'attention d'un stimulus prégnant ou de porter attention à plus d'un stimulus à la fois, de bénéficier de l'autorégulation verbale et même des consignes verbales reçues. Elle entraîne une incapacité de changer de comportement en fonction de la réaction reçue et de formuler des hypothèses différentes dans la solution de problèmes». Bérubé L., Terminologie de neuropsychologie et de neurologie du comportement, Les Éditions de la Chenelière Inc., Montréal, Dans notre contexte, l orientation spatiale concerne les capacités de positionnement géographique et ne traite pas du concept de cognition spatiale utilisé en médecine. 6/7

7 Conclusion Les trois aspects abordés dans cette communication (baisse de la conscience de la situation, dépassement des capacités et perte de l expertise spatiale) sont encore peu diffusés auprès des instructeurs de l aviation ultra-légère et légère. Ils sont en effet considérés, généralement à tort, comme trop abstraits et trop éloignés des préoccupations aéronautiques fondamentales (pour des vols de loisir mais aussi à finalité professionnelle). Les récepteurs GPS disposant de cartographie numérique semblent si simples d emploi qu ils sont laissés à la libre initiative d autoformation des utilisateurs. Ces outils doivent finalement rester des moyens au service des pilotes qui ne disposent pas de ressources cognitives illimitées : le mauvais usage de ces instruments numériques augmente la charge de travail des pilotes et réduit au final leur «sens de l air». La préparation du vol avec des méthodes et accessoires traditionnels ne doit pas, en l état actuel de la technologie, être considérée comme une activité d une époque révolue. Enfin, il nous parait opportun de dépasser la simple connaissance de l outil pour les intégrer convenablement aux tâches réalisées dans le cockpit grâce à un processus de formation obligatoire, au minimum théorique, afin de faire acquérir aux pilotes des métaconnaissances (connaître ses propres aptitudes et limites) sur ce thème. Bien entendu, il ne s agit pas ici de mettre en concurrence les procédures de navigation «à l estime» avec celles aidées par des dispositifs numériques, mais bien d adopter une approche pragmatique de complémentarité afin d agir réellement et durablement en faveur de la sécurité des vols. 7/7