Un SIG pour fédérer toutes les informations touchant à l'eau

En moins de vingt ans, les SIG ont complètement révolutionné la façon de travailler de tous les services chargés de la gestion de l'eau et de l’exploitation des infrastructures. Ces logiciels sont aujourd’hui utilisés dans des domaines aussi divers que la surveillance des nappes d’eau souterraine et leur gestion, la construction et la maintenance des infrastructures, la gestion des parcelles lors de l’épandage des boues...

Les ouvrages de distribution d’eau potable, ceux assurant la collecte des eaux usées, les nappes phréatiques, le plan d’occupation des sols, les lacs, les rivières... Toutes ces informations sont liées au secteur de l'eau. Elles sont formalisées sous forme de données ou d’objets spatiaux situés dans un même espace, la carte géo-

graphique. Chacun d’eux représente un sous-ensemble de cet espace. Ainsi, dans un même espace temps, le réseau d’eau potable, celui des eaux usées, les nappes... peuvent être formalisés et rassemblés sur un même fond de carte.

Pour pouvoir visualiser ces objets de forme plus ou moins complexe, il faut les modéliser. Ce travail est réalisé à partir de points privilégiés dûment choisis. Pour les nappes, ce peut être des puits de mesure piézométrique. Pour les réseaux, ce sont les différents éléments qui les composent. Pour pouvoir être représentés dans un même espace cartographique, ces objets doivent être géoréférencés, c’est-à-dire repérés dans un espace géographique à deux dimensions (si l'on tient compte des seules latitude et longitude), à trois dimensions lorsqu’on y intègre l’altitude, voire à quatre dimensions si l'on y fait entrer le facteur temps. Leur représentation dans un même fond de carte est assurée par le système d'information géographique.

L'intérêt du SIG

De nombreuses informations localisées géographiquement intéressent les gestionnaires de l'eau. Jusqu’à présent, elles étaient disséminées sur différents supports papier répartis sur divers lieux géographiques (cadastres, mairies, exploitants...). Pour rassembler ces informations, les organiser, les analyser, les comparer entre elles et les présenter, rien de tel qu'un système d’information géographique. Dans le SIG, ces données spatiales sont organisées en couches (hydrographie de surface, réseau d’eau potable, réseau d’assainissement, route...) et peuvent être visualisées ensemble ou séparément. Les données peuvent être affichées également sur requête.

Doté d'outils de calculs spécifiques, ce système permet de suivre des tendances. Il aide aussi à la gestion des situations de crise qu'il a pu prédire. Plus simple à maintenir à jour qu'une carte en papier, cet outil aide, par exemple, les équipes de maintenance dans leur travail en déclenchant des alertes sur certains ouvrages rendus plus sensibles par une forte sollicitation.

Pour être pleinement efficace, le système doit s’appuyer sur des bases de données d’informations pertinentes et harmonisées, dûment géoréférencées, précises et de qualité, pour qu'une fois exécuté, le SIG fournisse une information pertinente.

Une base de données pertinente

Le choix et la pertinence des données spatiales sont au cœur du système d’information géographique. Celles-ci sont collectées à partir d’archives papier, de théodolites, de photographies aériennes ou satellitaires, de plans numérisés ou scannés, de mesures réalisées sur le terrain... Compte tenu de la variété des sources, la qualité de la base de données doit prendre en compte plusieurs aspects, notamment les précisions géométriques et de localisation, la cohérence des informations topographiques.

Des sociétés se sont spécialisées dans l’acquisition et la gestion de données spécifiques mises en œuvre par les SIG. C’est le cas d’Aductis qui conçoit des solutions logicielles pour les services techniques des collectivités territoriales. Son logiciel Atal II 3.30 se compose de modules spécifiques dont un module pour la gestion des travaux et interventions sur les différents réseaux gérés par la commune. À partir d’informations recueillies sur le terrain via Atal Tablet PC, la base de données peut être mise à jour entraînant en cascade une prise en compte des modifications dans les bases comptabilité, personnel, gestion de stock et commande.

Une fois numérisées et renseignées, ces données sont stockées dans une base de données sur un serveur de type Oracle ou ArcSDE d’Esri par exemple. Ce serveur réunit différents fichiers contenant chacun une famille de données. Toutes ces informations sont géoréférencées pour pouvoir être positionnées précisément sur un fond de carte.

Car­te. Prenons l’exemple de Paris : la base de données de la Compagnie des Eaux de Paris (CEP) comporte un fichier pour le réseau d’eau potable et un autre pour celui de l’eau non potable et ce pour chacun des quatorze arrondissements de la rive droite gérés par cette entreprise, ce qui fait en tout 28 fichiers à tenir à jour.

ArcView, Arc/Info, MapInfo, GeoConcept, MicroStation, GeoMedia, MGE… sont des logiciels SIG. Ils permettent d’extraire les données devant être visualisées de la base de données, puis de les intégrer sur des fonds de plans de l’IGN (Institut Géographique National) ou des cartes Autodesk, BDTopo, BDCarto, Géoroute, des images numériques… L’ensemble est alors visualisé sur un serveur graphique et mis à la disposition des utilisateurs.

De nombreuses applications mettent aujourd’hui en œuvre un serveur de communication intranet ou internet pour les clients distants ou nomades. Équipés des outils ArcIMS, MapXtreme, GeoConcept Internet Server ou GeoMedia WebMap, ils permettront de consulter, voire (pour certains postes) d’enrichir le contenu de la base de données et des cartes associées. Aujourd’hui, l’utilisation du format XML permet un échange et un partage de l’information géographique beaucoup plus fluide et rapide. Avec ces nouveaux outils l’utilisateur peut, à partir d’un simple navigateur web, créer et partager ses propres objets géographiques entre plusieurs collaborateurs.

La mise au point d’un système d’informations géographiques implique des connaissances informatiques que n’ont pas la plupart des utilisateurs potentiels. Pour leur simplifier la tâche, des entreprises comme G2C Environnement, Générale d’Infographie, GeoMap, Infeo, Haestad Methods, Apic, SIG Image, Optimum Systèmes, ont développé des outils spécifiques au monde de l’eau à partir des outils cités ci-dessus.

Depuis 2000, la CEP s’est dotée d’un système Giris de Générale d’Infographie.

Ces systèmes aident, à partir de plusieurs sources, à rassembler, organiser, gérer, analyser et combiner, élaborer et présenter des informations localisées géographiquement contribuant à la gestion de l’espace.

Ainsi, la CEP a retenu Giris de Générale d’Infographie pour gérer les réseaux d’eau de la rive droite de Paris. Cette gamme de produits métier s’applique notamment à l’eau et à l’assainissement. Elle est destinée à la gestion et à l’exploitation du patrimoine et au suivi des interventions, aux prévisions de travaux et à la simulation.

Améliorer la gestion des réseaux d’eau…

À Paris, la CEP assure la distribution de l’eau de la rive droite, soit quatorze arrondissements dans lesquels elle est chargée de la gestion de la clientèle (relevés et facturation, interventions chez les clients, suivi contractuel) et technique (maintenance des réseaux, travaux neufs, gestion des réservoirs, renouvellement des branchements au plomb, suivi de la qualité de l’eau). En tout, l’entreprise distribue chaque année 160 millions de m³ et gère 2 350 kilomètres de canalisations réparties à égalité entre l’eau potable et non potable, 65 000 branchements, 11 réservoirs, 25 000 appareils publics.

Chaque année, une évaluation des différents services offerts par la CEP est réalisée par la Ville de Paris qui est propriétaire des infrastructures. Le prestataire doit répondre à des objectifs de rendement, sous peine, s’il ne les atteint pas, d’être pénalisé. Depuis 2000, la CEP s’est dotée d’un système Giris avec le moteur graphique MicroStation de Bentley et Geo Outlook pour la consultation des bases de données Oracle sur PC, pour gérer ces équipements. L’ensemble a été développé par Générale d’Infographie. Ce système décentralisé pour la partie graphique et centralisé pour la base de données est accessible par trois postes du bureau d’études pour la saisie et la mise à jour des données et à plus de quatre-vingts postes d’exploitation répartis dans les différentes agences du secteur. Chaque agence accède ainsi à la cartographie de son secteur qu’elle peut remettre à jour.

Ce système est en fait la troisième génération d’une histoire commencée en 1985, date à laquelle la CEP a décidé de s’équiper d’un SIG. « Aujourd’hui, nous avons une vision quasi exhaustive du réseau », explique Bruno Janin, directeur adjoint de l’agence Paris Est de la CEP, « tous les plans papier ont été reportés dans le système. Ils ont été complétés et corrigés par des visites sur le terrain. Les fonds de carte sont communiqués deux fois par an par les services de la

La mise à jour de nos plans a nécessité l’intervention de trois personnes pendant six mois ; heureusement, notre réseau est à 85 % visitable. Le réseau a été divisé en 400 tronçons pour pouvoir être visités en une demi-journée. Ces visites sont effectuées au moins une fois par an à l’occasion des contrôles annuels. C’est l’occasion pour chacune d’elles de renseigner le système : diamètre, matériaux, état, présence de vanne, de débitmètre, des conduites, présence de fuite… La tenue à jour des bases permet de repositionner sur les cartes les gros consommateurs et de recalculer tous les travaux à effectuer pour maintenir les réseaux en état. De plus, les données exportées vers un modèle mathématique vont permettre de visualiser, en fonction des consommations, les sur- ou les sous-dimensionnements des tuyaux.

Cette approche permet aussi la gestion des risques : des fuites, par exemple. Couplé à une restitution géographique, il est possible de matérialiser l’emplacement du problème sur une carte. À Paris, les données du SIG sont également couplées à la base Wallace qui réunit les abonnés au service. Lors des travaux sur le réseau, l’exploitant peut ainsi automatiser l’édition des fiches d’arrêt d’eau et les plans nécessaires aux différents interlocuteurs (Ville de Paris, BSPP…).

Actuellement, un échange est envisagé avec le SIG des égouts. « Ceci limiterait les échanges d’informations par email », explique Philippe Alonso, responsable de la cartographie SIG à la CEP. Un échange au format AutoCAD est également prévu avec l’outil développé par les pompiers de Paris.

Dans la région Provence-Alpes-Côte d’Azur, le Groupe des Eaux de Marseille gère, par le biais de délégations, le service public de l’eau et de l’assainissement de 80 communes réparties dans la région et notamment la ville de Marseille. C’est le 4ᵉ distributeur d’eau français.

L’ensemble de ces communes représente 6 300 km de réseaux d’eau potable, 2 400 km de réseaux d’assainissement, ainsi que 850 ouvrages. La démarche de création d’un SIG a débuté il y a 10 ans environ. À l’outil graphique de dessin a été rajoutée une « application métier » qui a été déployée sur toutes les exploitations en 2003. Ainsi, chaque exploitant utilise au quotidien l’outil SIG dans ses tâches d’exploitation, de gestion du réseau, de localisation des appareils, etc.

Baptisés « GéoAep » (pour eau potable) et « GeoAssainissement », ces applications sont dédiées respectivement à la gestion des réseaux d’eau potable et d’assainissement. Elles ont été développées sur le SIG « Geomédia » de la société Intergraph, par la Somei, la filiale informatique du Groupe des Eaux de Marseille. Deux particularités : une description complète du patrimoine, qui peut être interrogée sous forme de requêtes, et une gestion de cas concrets à partir de cet outil cartographique, en particulier les fuites. Les exemples d’utilisation en exploitation sont multiples. Le réseau d’eau potable de Marseille dispose d’un excellent rendement, de près de 90 %, et le nombre de fuites a diminué.

nué de 40 % en 5 ans du fait du renouvellement et de la surveillance du réseau. La mise en place d'un SIG pour la gestion des arrêts d'eau et de son renouvellement accroît encore l'efficacité de son exploitation.

Plusieurs idées d’application et de développement de l’outil SIG sont en cours d’élaboration ou à l’étude : d'ici la fin 2004, les applications “GeoAep” et “GeoAssainissement” seront disponibles sur des “Tablets PC”, embarqués dans les véhicules d'intervention ou mis à disposition des agents sur le terrain même de l'intervention. Une centaine de ces appareils dotés de nouvelles technologies devraient être acquis, pour une délocalisation des outils SIG. Un récepteur-positionneur GPS permettra de relever sur place la position x, y, z (longitude, latitude et, surtout, altitude) de chaque regard d'assainissement. Dès lors, une connaissance précise de la position, notamment en terme de nivellement, sera acquise.

De nombreuses collectivités s’équipent aujourd’hui d’un tel système, avec un objectif : mieux gérer l’entretien et la maintenance des réseaux.

… et leur entretien

Le SIG constitue un véritable outil d'aide à la décision. En effet, chaque fuite ou arrêt d’eau, programmé ou réalisé dans l'urgence, est géré de façon assistée. En quelques secondes, l'application permet de localiser la zone privée d'eau, les appareils à manœuvrer sur le réseau pour l'isoler et le nombre de clients à informer, et notamment les clients prioritaires (dialysés, poteaux incendies, industriels…). Un programme de renouvellement de portions de réseaux peut être édité à partir de requêtes croisées sur le nombre de fuites par tronçons, sur l'année de pose et sur les matériaux utilisés. Mais, aussi, à partir de la sectorisation des zones de forte pression – par différences entre les cotes des réservoirs et la profondeur des canalisations.

De même que l'on repère le

nombre de fuites sur un réseau d'eau potable, on analyse le nombre d'obstructions dans les canalisations d'eaux usées. “GeoAssainissement” permet alors d'opérer un programme de curage préventif des réseaux afin de réduire le nombre d'astreintes et d'interventions en urgence. On y intègre ainsi le nombre d’obstructions sur l'année par tronçon, le diamètre du collecteur, l'année du dernier curage préventif et la pente du réseau.

La maintenance des équipements est facilitée par le développement de puissants outils de requêtes spatiales et alphanumériques permettant de sélectionner toutes sortes de données comme les tronçons de réseau d'une même classe d’âge ou encore les temps de fonctionnement des équipements de pompage. « En Grande-Bretagne, Time Water est notre plus gros client », explique Lionel Henry, responsable SIG chez Autodesk, « il utilise notre logiciel Autocad pour la gestion de l'eau potable. Il en est de même pour Prague Waters gagné en 2003 ». Autodesk, qui commercialise son logiciel au travers des applications développées par ses partenaires comme Infeo ou Geomap, connaît de nombreuses applications. Ainsi, le Syndicat Mixte de l'Agglomération Messine, qui a en charge l'exploitation des 830 kilomètres de réseaux d'assainissement des 21 communes que comprend l'Agglomération, s'est équipé en 2001 de la solution métier Resocad “Diffusion” d’Infeo, exploitant l'intranet du syndicat, d’Oracle et d’Autodesk MapGuide.

Le Sivom Durance Lubéron s'est équipé du SIG Cart@jour de G2C Environnement pour réaliser la cartographie de ses réseaux d'eaux usées et son alimentation en eau potable. L’objectif poursuivi vise à améliorer la gestion patrimoniale des 600 kilomètres de réseaux répartis sur les 21 communes du Sivom. Ce logiciel, à partir d’objets constitutifs du réseau, gère les anomalies et les interventions. Sur la version destinée à la gestion de l'eau potable, le logiciel intègre le modèle de données de l’AGHTM. « Cart@jour est également doté d’outils techniques développés dans le cadre du programme de recherche Siroco (Système intégré d'aide au renouvellement optimisé des conduites adaptées aux petites et moyennes collectivités) mené avec le Cemagref », précise Patrick Alayrangues, directeur du pôle SIG chez G2C Environnement, « comme la prévision des défaillances, le calcul de la fiabilité hydraulique, la méthodologie d'aide à la décision du renouvellement ».

Ces outils permettent d’aller plus loin. Couplés aux SIG, ces logiciels de modélisation et de simulation peuvent apporter bien d'autres renseignements.

Modéliser et simuler

Pour les réseaux, Inféo, la filiale informatique de Safege, distribue depuis plus de dix ans le logiciel Piccolo. Cet outil de modélisation des réseaux d’eau permet de simuler les problèmes d’écoulement en charge des

réseaux maillés, la qualité de l’eau, les défenses incendies, les fuites, les casses…

Il est utilisé aussi bien dans le cadre de la conception d’un nouveau réseau que dans celui de l’exploitation d’un réseau existant, voire dans l’élaboration de schémas directeurs ou d’une étude hydraulique de calage ou de diagnostic.

Ce logiciel puissant et polyvalent autorise la construction de modèles à partir de données présentes dans un système d’informations géographiques grâce à la présence d’une passerelle Résocad (le logiciel SIG dédié à la gestion des réseaux d’Infeo) / Piccolo.

De son côté, Haestad Methods, développeur de logiciel géospatial de gestion des ressources en eau, vient de présenter WaterGEMS® pour ArcGIS™. WaterGEMS se distingue comme étant le premier logiciel complètement basé sur ArcGIS de Esri, offrant une solution efficace pour la modélisation et la gestion de vos réseaux de distribution d’eau.

Loin de la gestion patrimoniale des équipements, Sede a développé une méthode qui permet, à l’aide d’un système GPS (Global Positioning System) et d’un SIG, d’assurer la traçabilité de l’épandage des boues d’épuration.

Assurer la traçabilité de l’épandage

Pour épandre entre 2 et 25 tonnes de boues par hectare avec une régularité parfaite, le tracteur est équipé d’un système GPS qui reporte les déplacements et la vitesse de l’épandeur. Le chauffeur n’a plus alors qu’à suivre les indications de sa « barre de guidage ». Connaissant la qualité et l’origine de la boue, la référence de la parcelle traitée, il devient possible de suivre de manière fine la quantité de boue épandue et de maîtriser les quantités de matières organiques, fertilisants et éléments traces répartis sur les terres. Les calculs sont automatisés à partir des bases de données S4 ivr4 sur les épandages. À partir d’un état zéro effectué sur la parcelle réceptrice, le système d’information géographique est capable de représenter finement, et sur plusieurs successions culturales, les flux des différents éléments apportés en fonction de la quantité de boues épandue.

Actuellement, cette technique fait l’objet d’une convention entre le Cemagref, l’Ademe et le Syprea (Syndicat des professionnels du recyclage en agriculture) dont fait partie Sede Environnement, visant à systématiser le suivi des épandages par GPS à quatre filières de recyclage gérées par ses adhérents : Lille (CUDL), Moulins (Siecam), Nantes (Loire 21) et Le Touquet (Sivom d’Étaples). Au Touquet, l’ensemble du périmètre d’épandage a été arpenté par GPS courant 2003. Cette opération localise précisément les parcelles des exploitants agricoles.

Les épandages ont ensuite démarré fin août jusqu’en octobre. Un cahier d’enregistrement a été établi sur un pocket PC embarqué sur le tracteur à partir des relevés GPS de l’engin. Pendant l’opération, le conducteur de l’épandeur visualise la zone à épandre et les zones exclues pour des raisons réglementaires : proximité d’une habitation ou en bordure d’eau. Le lot de boues (origine et qualité) est alors rattaché aux caractéristiques du terrain assurant un meilleur suivi qualitatif de l’opération.