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Suite d'outils logiciels dédiés à la reconnaissance et l'étude de sites pollués (FUI MATRICE)

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Le projet de recherche MATRICE intègre une démarche géostatistique dans l’analyse des données collectées et leur traitement pour conduire au mieux une campagne de reconnaissance selon un objectif souhaité. Pour répondre à cette problématique, une démarche a été définie à partir des résultats du projet REPERAGE et des outils logiciels ont été développés en complément d’outils existants pour la rendre opérationnelle. Une application mobile, SRMobile, a ainsi été développée pour collecter au mieux les données sur le terrain et faciliter leur transfert entre terrain et bureau d’étude. Cette application intègre une liaison avec les bases de données et les services gérés par le BRGM pour permettre une meilleure connaissance des milieux au voisinage du site et faciliter le contrôle-qualité des données. Les données récoltées sont ensuite intégrées pour établir ou mettre à jour un modèle de pollution des sols et l’incertitude associée grâce à des logiciels existants. Pour lever ces incertitudes, un logiciel SRSampling a été développé pour calculer des plans d’échantillonnage complémentaires qui sont ensuite transférés au terrain via SRMobile. L’ensemble de ces étapes est répété plusieurs fois, dans des délais compatibles avec ceux de la campagne de reconnaissance.
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Quatrièmes Rencontres nationales
de la Recherche sur les sites et sols pollués
26 et 27 novembre 2019, Le Beffroi de Montrouge
(Portes de Paris)
Suite d’outils logiciels dédiés à la reconnaissance et l'étude de sites
pollués (FUI MATRICE)
Jean-Baptiste MATHIEU1*, Florine GARCIA1, Christian Trocmé1, Michel H. GARCIA1, Carola MIRGON2,
Christian BELLIER2, Etienne TAFFOUREAU2 et Equipe MATRICE
1 : KIDOVA, 155 av. R. Salengro, 92370 Chaville, France,
jb.mathieu@kidova.com, florine.garcia@kidova.com, christian.trocme@kidova.com,
michel.garcia@kidova.com
2 : BRGM, 3 av. Claude-Guillemin - BP 36009, 45060 Orléans Cedex 2, France,
c.mirgon@brgm.fr, c.bellier@brgm.fr, e.taffoureau@brgm.fr
* contact : Jean-Baptiste MATHIEU
Résumé
Le projet de recherche MATRICE intègre une démarche géostatistique dans l’analyse des données
collectées et leur traitement pour conduire au mieux une campagne de reconnaissance selon un objectif
souhaité. Pour répondre à cette problématique, une démarche a été définie à partir des résultats du projet
REPERAGE et des outils logiciels ont été développés en complément d’outils existants pour la rendre
opérationnelle. Une application mobile, SRMobile, a ainsi été développée pour collecter au mieux les
données sur le terrain et faciliter leur transfert entre terrain et bureau d’étude. Cette application intègre une
liaison avec les bases de données et les services gérés par le BRGM pour permettre une meilleure
connaissance des milieux au voisinage du site et faciliter le contrôle-qualité des données. Les données
récoltées sont ensuite intégrées pour établir ou mettre à jour un modèle de pollution des sols et l’incertitude
associée grâce à des logiciels existants. Pour lever ces incertitudes, un logiciel SRSampling a été développé
pour calculer des plans d’échantillonnage complémentaires qui sont ensuite transférés au terrain via
SRMobile. L’ensemble de ces étapes est répété plusieurs fois, dans des délais compatibles avec ceux de la
campagne de reconnaissance.
Introduction
Conduire une campagne de reconnaissance en prenant en compte au fur et à mesure les données
collectées pour décider du positionnement des suivantes à une fréquence qui convient permet d’améliorer
considérablement l’évaluation de l’état de pollution des sols d’un site potentiellement pollué. La suite d’outils
SoilRemediation® (SR) a été complétée pour atteindre cet objectif avec :
la collecte de données et leur transfert facilités entre terrain et bureau d’études,
la liaison avec les bases de données et des services gérés par le BRGM,
l’intégration des données pour établir ou mettre à jour un modèle de pollution des sols et l’incertitude
associée,
le calcul de plans d’échantillonnage complémentaires à même de lever ces incertitudes,
le transfert des plans d’échantillonnage facilité entre bureau d’études et terrain.
Le développement de ces outils s’inscrit dans le cadre du projet de recherche MATRICE [1].
Cet article présente la démarche et les outils développés pour la conduite de campagne de reconnaissance
de terrain couplée à un traitement géostatistique des données.
Matériel et méthodes
La démarche en 4 étapes (figure 1) s’appuie sur les résultats du projet REPERAGE [2], financé par l’ADEME
et propose les outils nécessaires pour améliorer, compléter et rendre opérationnelle la démarche
REPERAGE.
1. La collecte de données et leur transfert vers le bureau d’étude en charge de la modélisation, via une
application mobile, SRMobile, associée à une plateforme internet dédiée, SRServer. Leurs objectifs sont
les suivants :
réduire les temps nécessaires à l’import des données « terrain » pour leur traitement géostatistique,
réduire les possibilités d’oubli ou d’imprécisions dans le relevé d’informations « terrain »,
réduire les possibilités d’erreurs de saisie lors de la copie de notes de terrain,
permettre le pilotage de campagnes de reconnaissance à distance,
s’adapter aux contraintes du terrain en proposant des solutions opérationnelles en cas de couverture
internet ou GPS défaillantes.
2. L’établissement ou la mise à jour d’un modèle géostatistique de la pollution des sols et d’incertitude
associé. Pour cette tâche, le projet MATRICE tire parti doutils et workflows de la SoilRemediation Suite :
un workflow dédié à l’import, l’analyse et la visualisation des données environnementales [3],
un workflow guidant l’utilisateur pour faciliter et fiabiliser la modélisation géostatistique des teneurs
en polluants dans les sols et la quantification des incertitudes associées par rapport à des objectifs
de reconnaissance ou dépollution [4].
3. Le calcul d’un plan d’échantillonnage complémentaire permettant de lever au mieux les incertitudes
jugées inacceptables à l’aide d’un workflow développé dans le cadre de MATRICE, nommé SRSampling
[5].
4. Le transfert à l’équipe de terrain du plan de sondages ou échantillonnage proposé et de la carte de
classification des sols qui peut servir à adapter les points d’échantillonnage si nécesssaire.
Figure 1. Démarche suivie pour la conduite de campagnes de reconnaissance de terrain couplée à la
géostatistique.
Résultats et discussion
Application SRMobile
L’application mobile SRMobile, est développée et disponible pour les appareils mobiles Android partir de
la version 4.2). Les données collectées à l’aide de cette application sont variées et récapitulées dans le
tableau 1. Elle tire parti des équipements internes, lorsqu’ils sont disponibles, tels que la puce GPS,
l’appareil photo ou la connexion internet pour faciliter la collecte de données et leur contrôle-qualité.
Tableau 1. Types de données gérées par SRMobile.
Type
Description des données stockées
Identifiants du site
Nom, adresse et localisation du site.
Source de données
Nom et liste des paramètres physico-chimiques mesurables ainsi que lunité
de mesure choisie.
Lexique lithologique local
Liste des sols décrits sur ou à proximité du site.
Cartes et photos aériennes
Cartes scannées et photos aériennes géoréférencées et importées dans
l’application.
Photos sur site
Photos réalisées à l’aide de l’appareil mobile.
Identifiants des sondages
Nom, position GPS, date de forage et profondeur atteinte.
Relevés lithologiques
Relevés lithologiques réalisés le long de chaque sondage.
Identifiants des échantillons
Nom, géoréférencement des échantillons et représentativité
(épaisseur/rayon).
Mesures sur site
Mesures effectuées sur le terrain à l’aide d’une « source » de données
définie.
Analyses en laboratoire
Mesures réalisées à postériori (hors site) et associée aux échantillons
identifiés.
Données piézométriques
Relevés de niveau de nappe ou de pression hydrostatique dans les
sondages.
Dans le cadre du projet de recherche MATRICE, les liaisons suivantes depuis et vers l’application ont été
mises en place.
Une liaison avec le laboratoire de terrain pour collecter les données analysées sur site immédiatement
[1].
Des liaisons avec les bases de données gérées par le BRGM sur la géologie et les eaux souterraines
(BSS, ADES) et sur les analyses de sols en milieu urbain (BDSolU, copropriété ADEME/BRGM). Elles
sont susceptibles de renseigner sur les milieux dans ou au voisinage d’un site (géologie, qualité des sols
et des eaux) et consultables directement sur le terrain.
Une liaison avec des services du BRGM (production de coupes de sondage) facilitant le contrôle-qualité
des données collectées avant leur envoi pour traitement.
Les données collectées sont stockées sous forme de fichiers au format XML ou PNG, et peuvent être
transférées au bureau d’étude en charge de la modélisation via un serveur dédié, SRServer. Cette
plateforme dédiée au transfert sécurisé des données collectées via SRMobile se présente sous la forme
d’un serveur, d’une base de données et d’un site internet. Elle est accessible depuis un ordinateur à l’aide
d’un navigateur web récent ou directement via l’application SRMobile. SRServer permet de partager
facilement des fichiers entre le terrain et le bureau d’études en charge de la modélisation. Les fichiers y sont
reconnus, classés par site et consultables uniquement par les personnes associées au projet.
Outils pour l’analyse des données, la modélisation géostatistique et le calcul de plans d’échantillonnage
Les données collectées par l’application SRMobile sont déjà formatées pour pouvoir être importées dans
SoilRemediation (SR). Une fois les données importées, le modélisateur peut les analyser puis procéder à la
modélisation géostatistique grâce aux deux workflows déjà développés au sein de SoilRemediation [3] et [4].
Une fois le modèle de pollution des sols établi ou mis à jour, le modélisateur peut déterminer une carte de
classification des sols selon leur état de pollution comme défini avec confiance ou incertain à partir de carte
de probabilité. C’est cette carte de classification qui va ensuite permettre de calculer un plan
d’échantillonnage complémentaire à l’aide du workflow SRSampling dont la méthode est détaillée dans
l’abstract de Garcia et al. [5]. Ces plans d’échantillonnage peuvent ensuite être directement exportés au
format lu par l’application SRMobile pour adapter la suite de la campagne sur le terrain.
Conclusions et perspectives
Cette suite d’outils adaptée à la conduite de campagne de reconnaissance de terrain couplée à un
traitement géostatistique des données sont opérationnels et en attente d’être mis en œuvre sur des cas
d’étude réels
Une perspective au développement de ces outils est de tendre vers une meilleure prise en compte de
données multiples et variées dans des modèles géostatistiques de pollution des sols.
Références
[1] Ollivier, N., Prudent, P., Coulomb, B., Boudenne, J.-L., Louati, H., Godere, M., Malleret, L., Doumenq, P.,
Figlia, T. (2019). Projet FUI « MATRICE », Extractions de terrain. Communication soumise aux Rencontres
de la Recherche sur les sites et sols pollués, nov. 2019.
[2] Demougeot-Renard, H., Haouche-Belkessam, L., Denys, S., Garcia, M. H. (2008). Reconnaissance
assistée de sites pollués par l’utilisation conjointe de mesures rapides sur site et de traitements
géostatistiques partie 2. Conception et validation d’une démarche itérative de reconnaissance. Rapport
final REPERAGE. Rapport FSSADEME2007002.
[3] Mathieu, J.-B., Garcia, M. H., Garcia, V., Rabaute, A. (2012). Providing cutting-edge graphic and
modeling technology for managing, visualizing and analyzing environmental data and for assessing site and
soil contaminations. Intersol 2012, 27-30 mars 2012 Paris.
[4] Association et groupe de travail GeoSiPol. (2005). Géostatistique appliquée aux sites et sols pollués.
Manuel méthodologique et exemples d’application. Document disponible sur : http://www.geosipol.org.
[5] Garcia, F., Mathieu, J.-B., Garcia, M. H., Equipe MATRICE. (2019). Suite d’outils logiciels pour la
conduite de campagnes de reconnaissance de sites potentiellement pollués couplant mesures sur site et
traitement géostatistique des données. Communication soumise aux Rencontres de la Recherche sur les
sites et sols pollués, nov. 2019.
Remerciements
Nous remercions tous les partenaires et les financiers du projet de recherche MATRICE dans lequel les
développements des outils SRMobile, SRServer et SRSampling s’inscrivent.
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