SYstème Relationnel d Audit sur l Hydro-morphologie des Cours d Eau SYRAH CE

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1 SYstème Relationnel d Audit sur l Hydro-morphologie des Cours d Eau SYRAH CE L. Valette & L. Frilleux Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris 8 juin 2010

2 Pourquoi le projet SYRAH? Commande Ministère Environnement et ONEMA Dans le cadre de la DCE sur l eau (2000) qui impose l atteinte du bon état écologique pour tous les cours d eau Proposer un système d évaluation de la qualité physique des milieux aquatiques de Km de cours d eau Objectif principal : préparer les actions de restauration Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 2

3 Pourquoi le projet SYRAH? Méthode nationale, pour évaluer les altérations de processus physiques, en ciblant les impacts sur l état écologique Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 3

4 Approche large échelle Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 4

5 Intérêt de l approche tronçon Objectifs : renforcer la précision de l Atlas large échelle Surtout pour l aspect «morphologie» En utilisant des données standardisées, homogènes et faciles à mobiliser Principes : Sectorisation du réseau hydrographique en tronçons homogènes (BD Carthage ) Acquisitions de données dans des buffers des dimensions adaptées aux processus physiques concernés base d une interprétation (f(caractéristiques tronçons)), évolutive en fonction de l amélioration des connaissances Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 5

6 Analyse niveau tronçon : méthode Zones tampons autour de ces USRA pour collecter les informations d aménagements Rang lit mineur (m) Largeur Buffer lit majeur (m) Buffer total lit mineur(m) Buffers ripisylve (10 et 30m de la berge) Buffer urbanisation (100m de la berge) Surface en eau Buffer total lit mineur (3*largeurs) Buffer total lit majeur (12*largeurs) Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 6

7 Analyse niveau tronçon : acquisition des pressions voies de communication orographie digues, talus ripisylve Cultures intensives Barrages Extraction de granulats Imperméabilisation Stockage Prélèvement Dérivation Digues Suppression de ripisylve Stabilisation Rectification du tracé Recalibrage Seuils Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 7

8 Exemple d indicateur : contraintes latérales lit mineur Voies de communication à proximité L_vcom / L_usra (km/km) Indicateur des contraintes latérales proches Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 8

9 Analyse tronçon : attentes Paramètres de pressions en valeur brute (ne dépend pas du fonctionnement naturel) Niveau d utilisation possible : immédiat : par comparaison spatiale, validation/compléments d autres méthodes à terme, par croisement avec caractéristiques de fonctionnements des tronçons (Typologie Cemagref sur BD Carthage ) : niveau de risque par groupe d altérations Marché sur km confié à Ginger-Stratégis Typologie de fonctionnement en cours d élaboration Guide d interprétation des valeurs de pression Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 9

10 Contenu du marché pour km CE Simplification et nettoyage du réseau hydrographique et des données brutes BDTOPO Report de la sectorisation Cemagref (BD Carthage ) sur ce réseau Découpage en sous-tronçons Création des buffers Extraction et stockage des données par sous-tronçons Calcul des paramètres et indicateurs Intégration des légendes Mise à disposition des méthodologies et outils développés pour une reproduction aisée du processus Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 10

11 Le volet SIG de l étude Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 11

12 Les données manipulées Le réseau de base structuré par le Cemagref Linéaire simplifié de la BDCarthage Limites des tronçons géomorphologiques Le réseau hydrographique de la BDTopo Les données thématiques de la BDTopo Voie de communication (routes, chemin de fer) Orographie (digues) Plan d eau Végétation Le Référentiel des Obstacles à l Ecoulement (base ROE de l ONEMA) Corine Land Cover (niveau 1 de la nomenclature territoires artificialisés) Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 12

13 Les outils utilisés Un des objectifs de l étude est de pouvoir mettre à jour la base de données par les différents utilisateurs Utilisation des outils de la gamme ArcGis 90 % des outils fonctionne avec Arcview Utilisation d un outil Ginger Strategis HRH Création de Tool box spécifiques Création avec Model Builder Déploiement en Python Utilisation de programmes VBA Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 13

14 La préparation des données Un volume de données très important tronçons Km de réseau 2 millions d objets au départ dans le réseau BDTopo 10 millions pour les routes 12 GO pour la végétation 80 géodatabases 600 jeu de classes d entités Environ classes d entités et tables Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 14

15 La préparation des données Nécessité un découpage géographique Le premier niveau est celui des agences de l eau puis Utilisation des secteurs hydrographiques de la BDCarthage Découpage du territoire en 183 zones Inscription du code du secteur dans chaque classe d entité Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 15

16 Méthodologie de l étude 3 phases Construction du réseau hydrographique de travail Transfert de la codification BDCarthage vers le linéaire de la BDTopo. Extraction des données Utilisation de différents buffers en liaison avec les rangs de Strahler et les thématiques de travail. Découpage des données BDTopo, ROE, CLC Calcul des paramètres Application des formules définies par le Cemagref Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 16

17 La construction du réseau hydrographique de travail BDCarthage Simplifiée du Cemagref Réseau brut BDTopo Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 17

18 La construction du réseau hydrographique de travail Méthode semi automatique basée sur de la concordance toponymique et de l analyse spatiale Difficultés sur : les écarts de tracés parfois important entre les 2 bases La finesse des objets de la BDTopo (tronçon de quelques centimètres) La gestion des bras et des confluences Environ 100 jours de travail, nettoyage des artéfacts Affectation des codes manquants via le mappage du transfert d attributs Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 18

19 La construction du réseau hydrographique de travail Résultats Le réseau BDTopo à reçu le code CGENELIN Contrôle topologiques Contrôle de la codification effectué avec l outil de Hiérarchisation du Réseau Hydrographique Conservation de l ID tronçon du Cemagref Conservation du rang de Strahler initial Travail en 11 étapes La continuité du réseau n a pas été assurée Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 19

20 La construction du réseau hydrographique de travail Transformation du réseau en Unité Spatiale de Recueil d Analyse Chaque cours d eau a été découpé selon le positionnement des limites de tronçons Utilisation d un programme en VBA pour le découpage par les points Utilisation de la segmentation dynamique pour découper les USRA en longueur égale Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 20

21 Préparation et extraction des données Découpage des couches de la BDTopo par secteurs hydrographiques Assemblage par départements puis découpage selon la logique hydrographique Temps de calculs très longs Nettoyage des géométries obligatoire Création de différents buffers dont la taille varie en fonction du rang de Strahler Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 21

22 Le calcul des 15 paramètres Taux de végétation ripisylve (30m) rideau d arbres (10 m) et lit majeur Taux de voie de communication dans le lit mineur et majeur Taux de digues dans le lit mineur et majeur Taux d urbanisation Densité de ponts Densité de seuils Taux de biefs Taux de plans d eau connectés et déconnectés Taux de surlargeur Taux de tracé rectiligne Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 22

23 Le calcul des 15 paramètres Les outils sont élaborés avec Model builder Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 23

24 Le calcul des 15 paramètres Leur exécution s effectue en python pour : Faciliter le traitement en lot. Faciliter l exécution pour les utilisateurs finaux Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 24

25 Résultats Cartographie de tous les paramètres Exemple : végétation dans le lit majeur Végétation en lit majeur S_veg / S_buf (%) Indicateur de la végétation dans le lit majeur Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 25

26 Difficultés rencontrées Gestion de la masse d informations Temps de calculs Opération de géotraitements délicates Contrôles et nettoyage des géométries Sur les données de base (végétation) Après génération des buffers Intersection délicate en géodatabase Nécessité d une transformation au format shape Problème de découpage d objets multi-parties Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 26

27 Perspectives Finalisation des derniers secteurs (juin 2010) Couplage des données SYRAH avec la sectorisation Cemagref (automne 2010) Diffusion aux gestionnaires en tant qu outil d aide à la décision et formation des futurs utilisateurs (2011) Récupération de données d altération et de pressions complémentaires et intégration à la BD SYRAH : Protocole en cours de test avec un outil SIG nomade (ArcPad ) Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 27

28 Un opérateur sur le terrain, équipé d un GPS avec un outil SIG intégré (Trimble Juno avec ArcPad ) Une évaluation des pressions locales (curage, recalibrage, digues, protection de berges, incision, ) Un aperçu des altérations : rapport largeur/profondeur et alternance de faciès Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 28

29 Merci de votre attention Journée ESRI ENVIRONNEMENT Paris - 8 Juin 2010 N 29