Boite à outils du PIREN-Seine

AIPresHume

AIPRESHUME est un outil SIG permettant la visualisation de bases de données géographiques ayant trait aux diverses pressions anthropiques qui s'exercent sur un bassin versant ainsi que le calcul de bilans d'azote simplifiés sur ce même territoire. L'application a été développée dans le cadre du PIREN Seine, elle est destinée aux chercheurs ainsi qu'aux partenaires du programme. Elle s'applique sur le bassin versant de la Seine mais elle a été conçue pour être opérationnelle sur d'autres bassins : elle a par exemple été portée sur les bassins de la Somme et de l'Escaut.

L'outil, simple d'utilisation et intuitif, propose différents moyens d'explorer une base de données géographiques. En plus de fonctionnalités indispensables pour un outil de consultation de données géographiques (zoom, recherche sur les tables attributaires, affichage de couches fournies dans le jeu de données ou importées d'une autre base de données), l'utilisateur peut interroger les bases de données et obtenir une série d'informations sur un territoire sélectionné de manière interactive (une zone administrative ou un point et l'ensemble de son bassin amont). L'application permet d'agréger des informations concernant la population, la superficie, l'occupation du sol, la géologie ainsi que l'agriculture avec le détail des surfaces cultivées et le cheptel. Une deuxième fonctionnalité de l'outil permet la génération de cartes thématiques selon un certain nombre de paramètres définis par l'utilisateur. Et une troisième fonctionnalité propose le calcul de bilans d'azote simplifiés ainsi que le calcul du rapport de l'ensemble de la production d'azote sur la consommation d'azote d'un territoire défini, appelé rapport P/R, permettant alors de définir le caractère hétérotrophe ou autotrophe de ce territoire (Billen et al. 2007). Pour ces calculs de bilans et de rapport P/R, les postes considérés sont les cultures, la population, le cheptel, la forêt et très prochainement seront ajoutées des données de déposition atmosphérique. L'ensemble des cartes, des tables et des calculs d'informations agrégées sur un territoire est exportable dans des formats permettant par exemple de travailler les données dans un tableur ou d'inclure une carte dans un rapport.

L'originalité de cette application réside surtout dans son aspect paramétrable par l'utilisateur. En effet, il est libre de choisir, les classes utilisées pour les représentations cartographiques, le niveau de discrétisation, les coefficients utilisés dans les calculs de bilan d'azote, etc.

Fichier(s) attaché(s)DateTaille
Fichier Notice d'utilisation de AIPresHume 1.025/11/08 3:52 pm1.23 Mo
Fichier Rapport PIREN 2007 : AIPRESHUME - Atlas Interactif des Pressions Humaines11/02/08 9:59 am633.26 Ko

ExPreS 1.0.2 : Extension de Prétraitement pour Seneque

 
 
Auteurs : Sylvain Théry & Nicolas Bacq

Devant l’importance des prétraitement sur les bases de données nécessaires au fonctionnement du modèle RiverStrahler, une application spécifique a été développée : EXPRES 1.0 (EXtension de PREtraitrement pour Seneque).

 

Cette application est développée en langage Avenue et vient donc se greffer sur le moteur et l’interface d’Arcview 3.x et de Spatial Analyst. Elle est destinée à générer des jeux de données pour leur exploitation par le logiciel Seneque 3.1.

L'installation de l'extension entraîne la création de nouveaux menus et boutons dans l'interface d'ArcView 3.x

La définition d’un format générique des données d’entrée de l’applicatif permet d’utiliser des données issues de sources hétérogènes mais impliquent de nombreux prétraitements.

La plupart sont automatisés dans cette extension :

  • Validation ou création de la géométrie des réseaux d’axes et bassins
  • Création et/ou mise en conformité des couvertures géographiques avec la structure du modèle de données de Seneque
  • Manipulation et validation des données tabulaires nécessaires à l’applicatif
  • Création de la codification Pfsafstetter-Verdin
  • Création de couvertures spécifiques en vue de modélisation prospectives
  • Génération des fichiers clés pour l’occupation du sol, l’hydrogéologie et les apports diffus
  • Exploitation d'un MNT pour créér un réseau d'axes et de bassins
  • Gestion des métadonnées
  • Etc

Pour une description complète des fonctionnalités de prétraitements, on peut se référer à la documentation de l’extension.

 
Fichier(s) attaché(s)DateTaille
Fichier Extention ExPreS pour ArcView 3.x25/03/08 3:51 pm972.04 Ko

Prose

Logiciel de simulation de l'hydrodynamique, du transport et du fonctionnement biogéochimique dans un réseau hydrographique

Le logiciel PROSE simule l'hydrodynamique, le transport et le fonctionnement biogéochimique dans un réseau hydrographique. Il prend en compte les nombreuses activités humaines qui s'exercent sur le bassin versant sous forme de rejets ponctuels (rejets urbains, industries) ou d'apports diffus (agriculture, ruissellement). Les impacts d'aménagements tels que les dérivations, les seuils ou les effets de la navigation sont également représentés.

Pour plus d'information, vous pouvez contacter Michel POULIN (michel.poulin@mines-paristech.fr - 01.64.69.47.48) ou Nicolas Flipo (Nicolas.Flipo@mines-paristech.fr - 01.64.69.47.52).

Mines - Paristech
Centre de Géosciences
35, rue Saint-Honoré
77305 Fontainebleau cedex

 

 

Seneque

 
 
 
 

Description

Le logiciel Seneque résulte du couplage intégré d'un SIG au modèle Riverstrahler (Billen et Garnier, 1994-2003) développé dans le cadre du PIREN-Seine. Il vise à rassembler au sein d'une interface conviviale commune les diverses fonctions d'un système intégré d'information et d'aide à la décision sur la qualité de l'eau. Ce système permet à la fois de visualiser et d'intégrer les bases de données géographiques, d'en extraire les informations pour un projet de modélisation défini, de piloter le déroulement de ce projet, de simuler des scénarios prospectifs et enfin de visualiser les résultats de la modélisation sous forme graphique et cartographique.

Organigramme général de l'applicatif Seneque 3

 

L'outil est conçu comme un applicatif, c'est à dire une application, à laquelle correspondent des procédures informatisées, développées à partir des fonctionnalités des SIG sur la base de besoins clairement identifiés et d'une base de données structurée (Ruelland et Billen, 2003). Il est construit dans l'environnement de programmation de ®Visual Basic associé aux fonctionnalités SIG offertes par la bibliothèque de composants géographiques ®MapObjects de manière à constituer un logiciel inédit, complètement dédié et indépendant des progiciels existants. Il utilise ou produit néanmoins des fichiers au format des progiciels ®Arc/Info et ®ArcView. En dehors des fichiers SIG (graphiques et tabulaires), de simples fichiers texte sont utilisés et générés lors des différentes étapes de la modélisation, ce qui confère à l'outil une grande souplesse dans son dialogue avec d'autres modèles ou applications.

 

 

Bases de données

L'applicatif Seneque 3 s'appuie sur une base de données spatio-temporelles dérivée de la production de certains organismes nationaux : réseau hydrographique issu de la ®BD Carthage (IGN), données météorologiques (pluies et évapotranspiration journalières - Météo-France), occupation du sol issue de ®Corine Land Cover (IFEN), Modèle Numérique de Terrain (USGS), mesures de débits (DIREN), observations de la qualité de l'eau (RNB), fonds géologiques (BD INRA Sol - European soil database version 2), données socio-économiques (RGA - Labo de démographie humaine du CNRS). D'autres données proviennent directement des gestionnaires (rejets de stations d'épurations, pollutions industrielles, localisation des ouvrages hydrauliques, prélèvements) ou des travaux de recherche (observations de qualité, caractérisation des zones humides ripariennes…). Cette base de données fait l'objet d'une organisation rigoureuse visant à adapter les structures de données au dispositif précis des traitements de la modélisation.

 

Modèle entité-relation du réseau hydrographique dans Seneque 3

 

Traitements et interfaces de pilotage

 

La conception des interfaces de l'applicatif est conforme aux standards de Windows : écrans de saisie, menus déroulants, sélection directe d'objets visualisés à l'écran par désignation avec la souris…. Des fonctionnalités SIG sont intégrées de manière à mieux gérer les données spatialisées aussi bien que pour automatiser et faciliter la préparation des variables d'entrée. Un effort important a été mené pour développer des fonctions permettant une consultation orientée selon les besoins de la modélisation.
 
 
Exemple de visualisation des résultats dans Seneque 3
 
 
Fichier(s) attaché(s)DateTaille
Fichier Applicatif SENEQUE 3.4 - Notice d’utilisation14/02/07 3:03 pm2.05 Mo
Fichier SENEQUE and Co...14/02/07 1:42 pm796.19 Ko
Fichier Simulation par SENEQUE 3.4...18/02/07 8:53 pm985.53 Ko
Fichier Atelier 2006 sur la chaine de modélisation14/02/07 3:03 pm28.96 Ko
Fichier Note sur le calcul des apports ponctuels...14/02/07 1:42 pm104.48 Ko

SequaMet 1.0 - Système expert sur la contamination métallique du bassin de la Seine

 
 

Pourquoi une système-expert sur la contamination métallique du bassin de la Seine ?

Comme dans tous les bassins fortement anthropisés, la Seine et son bassin sont soumis à des sources multiples de contaminations en métaux : industries, grandes villes mais aussi apports atmosphériques, sources agricoles diffuses. Le bassin comprend la quasi-totalité des pressions anthropiques à l’exclusion des rejets miniers.

Notre connaissance de l’état de cette contamination, avant la surveillance régulière démarrée vers 1980, est très fragmentaire et se limite à quelques études, surtout dans les années 70. Depuis cette date, le réseau national du bassin (RNB), les suivis aux prises d’eau potable, les relevés du service de la navigation de la Seine et du SIAAP ont pris en compte les transferts de métaux dans le milieu aquatique mais ces informations n’ont pas fait l’objet d’une intégration.

 

Depuis 1989, le programme de recherche scientifique coordonnée PIREN-Seine, initié par le CNRS et la délégation du bassin et soutenu, pour une très grande part, par des acteurs concernés par l’eau, sa qualité et sa gestion, au premier rang desquels l’Agence de l’Eau Seine Normandie, a graduellement développé une série d’études sur la contamination métallique, ses origines et ses processus tant dans la pluie, les effluents urbains, l’eau, les sédiments et quelques organismes aquatiques. Le PIREN-Seine a également développé des études hydrologiques et sédimentaires permettant d’établir des flux de matières en suspension et donc d’accéder à des bilans de transfert de métaux.

 

Parallèlement, les services de l’Agence de l’Eau et de l’Etat (DRIRE) ont développé des banques de données, en cours d’informatisation, sur les rejets des métaux domestiques et industriels, et le PIREN-Seine a lancé des travaux de recherche sur l’historique de la circulation des métaux dans le bassin, sur le plomb d’abord, puis le mercure. Le cycle des métaux dans un bassin fluvial comme la Seine est considérable et excède de plusieurs ordres de grandeur les transferts naturels par érosion des sols. La contamination du milieu résulte en quelques sortes des fuites de ces cycles et son histoire est archivée parfois dans les dépôts sédimentaires qui sont également en cours d’étude par le PIREN-Seine.

 

La mise en œuvre de la récente directive cadre européenne sur l’eau demande un état des lieux, une détermination des niveaux de référence, une estimation des tendances de la contamination qui doit être au moins sur quelques dizaines d’années, une spatialisation de la contamination, une estimation des flux excédentaires. Les « fuites du système » qui devront être comparées au flux général (une utilisation importante des métaux génère bien sur des fuites plus grandes que celles observées dans un bassin peu anthropisé).

Conception générale de SequaMet 1.0

La conception de cette application a fait l’objet d’un travail de synthèse concernant les différentes sources de contamination. La figure 1 propose une vue d’ensemble de l’architecture de SequaMet avec les objectifs principaux suivants :

 
Architecture de SequaMet 1.0. Encadrés rouges : données brutes ; encadrés jaunes : données cartographiques ; encadrés noirs : données calculées par l’application. Principaux objectifs de cette version : Cartographie des fonds géochimiques des particules (Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn…) sur tout le bassin hydrologique, Inventaire des sources de contamination, Niveaux de contamination des particules (multi-indicateurs) et flux moyens, Tendance et spatialisation de la contamination 1983-2003.

Interfaces

 

Fenêtre cartographique de SequaMet 1.0.

 

La carte : Il s’agit de l’affichage principal où sont représentées les informations choisies.

Le navigateur : Il propose une vue générale du secteur étudié. Un rectangle rouge représente la zone affichée sur la carte principale.

Échelle : Elle s’actualise en fonction du zoom affecté à la carte.

 

La légende : Elle décrit les données affichables sur la carte. Si la case est cochée, l’information est affichée et vice versa. Il est possible de modifier la hiérarchie des couches les unes par rapport aux autres en déplaçant simplement chaque élément.

Les commandes :

Le pointeur ( ) permet la sélection du bassin d’étude, des stations… Il prend la forme d’une croix sur la carte,

- Les commandes de zoom sont présentes sous la forme de deux loupes (grossissement , rétrécissement ),

- Le globe ( ) permet une réinitialisation du zoom vers l’affichage complet de la carte,

- La main ( ) permet le déplacement de la fenêtre de vue sans modifier le zoom,

-L’outil information ( ) permet la sélection d'une station sur la carte en vue d'obtenir des informations sur la quantité de données existantes.

La Légende Active : Elle permet d’obtenir des informations sur les différents thèmes affichés à l’écran. Il suffit de sélectionner une couche dans le premier menu déroulant (« station_piren »), puis de définir le renseignement souhaité dans le second (« MEDIA »). L’information s’affiche ensuite directement lors du passage du pointeur sur la carte (« laisses_de_crues »).

Positionnement : La position du curseur en coordonnées Lambert II étendu est automatiquement renseignée et mise à jour lors des déplacements.

 

Autres exemples d'interface

 

Ecran d’analyse des flux de contaminants de SequaMet 1.0. Exemple des moyennes annuelles sur les données du SNS à la station de la Seine à Poses (1983-1998). Graphique du haut : Flux de Zinc en t/an ; Graphique du bas : Flux de MES en 103 t/an

 

 

Ecran d'analyse du bruit de fond géochimique de SequaMet 1.0

 

 

Ecran d’analyse graphique par variations temporelles de SequaMet 1.0 - écran graphique. Exemple des laisses de crues à trois stations. Cas du Plomb (1992-2004). Graphique du haut : analyses validées uniquement avec courbe de tendance ; Graphique du bas : analyses validées uniquement et valeurs guides de SequaMet.

 

 
Fichier(s) attaché(s)DateTaille
Fichier Guide technique de SequaMet 2.014/02/05 10:27 am10.49 Mo