La technologie au service de l’eau

Qu’est-ce qu’un système d’information environnemental

Les acteurs de l’eau produisent de multiples données concernant cette ressource eau et les milieux aquatiques. Il est donc nécessaire de mettre en place un dispositif complexe qui organise la production, la collecte, le stockage, la valorisation et la diffusion des données.

Un système d’information environnemental est un outil puissant qui permet d’atteindre les objectifs environnementaux et de promouvoir le développement durable. Il permet en effet d’améliorer la performance environnementale des entreprises et des organismes gouvernementaux, et de mettre en place des moyens de collaboration entre ceux-ci. Les systèmes d'information peuvent également être utilisés par des organisations à but non lucratif ou encore par des gouvernements afin d'informer le public sur les grandes questions environnementales et les conditions environnementales dans leurs quartiers.

Ces systèmes d'information se présentent sous forme d’un ensemble d’outils informatiques mettant en œuvre les données et les fonctions environnementales afin de les maintenir et de les partager.

La production de ces données est organisée à l’échelle d’un ou de plusieurs pays divisés en bassins, régions ou départements. Les données principales sont obtenues à partir de mesures ou d’observations effectuées sur le terrain, de prélèvements d’échantillons d’eau, de sédiments ou d’espèces, suivis de leur analyse en laboratoire. Ces mesures sont réalisées de façon régulière afin de comparer les données dans le temps.

Une fois collectées, les données élémentaires sont stockées dans des bases de données, puis peuvent faire l’objet d’un traitement particulier tel que des regroupements, des calculs ou des traitements spatiaux, dans le but d’obtenir des informations plus élaborées. On peut par exemple produire des représentations graphiques telles que des cartes, des tableaux ou des histogrammes à partir des données collectées et ainsi permettre de mieux comprendre le fonctionnement des milieux aquatiques.

L’Etat, les gestionnaires, les usagers de l’eau, les experts et les citoyens sont autant de demandeurs de données sur l’eau. Ils ont besoin de connaître les caractéristiques des milieux aquatiques sur lesquels leurs activités peuvent avoir un impact. En voici quelques exemples :

• Les décideurs, par exemple pour mesurer l’impact d’une retenue des eaux sur la qualité d’un milieu et prendre des décisions appropriées en matière de limitation des impacts du barrage comme la construction d’une passe à poissons.
• Les services de police de l’eau, qui doivent donner des autorisations pour mettre en place de nouveaux aménagements impactant les cours d’eau, comme la construction d’une station d’épuration ou l’implantation d’une usine de production d’eau potable.
• Les agences de l’eau, afin d’établir des zones de tarifications concernant les redevances sur les prélèvements d’eau et sur les pollutions des milieux aquatiques au niveau de leur bassin versant.
• Les collectivités qui souhaitent par exemple construire une station d’épuration doivent s’assurer de la qualité du milieu afin de limiter l’impact des rejets.
• Les compagnies productrices d’eau potable dans le cas d’implantation d’une usine de production d’eau potable sur une nappe.
• Une entreprise agroalimentaire qui souhaite s’implanter dans une région a besoin de données sur la quantité et la qualité de l’eau qui lui sera nécessaire à la fabrication de ses produits ainsi que des données sur le prix de l’eau pour établir le prix de vente du produit fabriqué.
• Un agriculteur qui souhaite s’installer a besoin de savoir si la ressource en eau sera suffisante pour lancer sa production, de connaître sa qualité puisqu’il va l’utiliser pour irriguer ses cultures et avoir des informations sur les données météorologiques.
• Un citoyen peut souhaiter avoir des données sur la ressource et la qualité de l’eau potable ou de l’eau de baignade dans la commune où il va s’installer ou résider lors de ses vacances.

Nous verrons dans cette partie que de nombreux systèmes d’information environnementaux existent, en particulier dans les entreprises, et que les éléments important portent sur les mesures et les informations qu’elles transmettent ainsi que sur un besoin grandissant d’interopérabilité et de collaboration. 

 

Des mesures … des informations primordiales

Les mesures sont le cœur de tout système d’information environnemental. C’est pourquoi le choix des capteurs utilisés est primordial.

Il est très difficile pour les entreprises de faire le bon choix en matière de capteurs, la loi étant en constante évolution. Les besoins de relevés portent sur des substances chimiques toujours plus nombreuses et plus complexes. Il est donc nécessaire d’avoir des appareils qui soient en capacité de mesurer ces nouveaux paramètres, mais il faut également pouvoir les renouveler régulièrement. Soit en les remplaçant complètement par de nouveaux capteurs, soit en ayant la possibilité de les améliorer directement. Or les capteurs coûtent chers et la plupart des entreprises ne peuvent pas investir continuellement dans de nouveaux capteurs.

C’est pourquoi que ce soit au niveau des acteurs de l’eau, des entreprises ou des gouvernements, on retrouve les mêmes besoins en termes de caractéristiques des capteurs : il faut qu’ils puissent fournir des données en temps réel, être durables et autonomes, en restant toutefois abordables en termes de prix.

 

En temps réel, résistants, autonomes

Le point le plus important afin d’obtenir des données cohérentes et utiles est que les capteurs puissent fournir des données en temps réel et en continu. Cela permet en effet d’éviter d’avoir un agent qui se déplace sur le lieu d’implantation des capteurs pour récupérer les données prélevées. Cela permet également d’engranger un nombre bien plus important de données et donc d’avoir la possibilité de faire des analyses plus pertinentes afin d’en extraire des informations utiles.

Le problème est que les capteurs sont souvent exposés à des milieux hostiles : les eaux dans lesquels ils relèvent les informations sont souvent chargées d’éléments qui peuvent les endommager. Que ce soit des éléments chimiques liés à la pollution, tels que des métaux lourds, ou au milieu naturel, avec le temps les capteurs finissent par ne plus ou mal fonctionner, ce qui empêche de relever des données cohérentes.

Les entreprises recherchent donc des capteurs autonomes et résistants, qui puissent s’adapter à leur environnement et réagir à un problème inopportun. De tels capteurs permettent d’éviter de couper le flot de données et de perdre ainsi de précieuses et irrécupérables informations.

Les capteurs ont également besoin d’être intelligents. Par exemple pour relever des données sur les eaux de pluies, il serait utile que les capteurs se déclenchent en fonction des activités pluvieuses, afin de ne pas mélanger les informations.

Par exemple, le Grand Lyon fait les relevés de pollution sur les eaux pluviales dans des bassins de rétention à l’aide de piézomètres, et comme pour de nombreux acteurs de l’eau, ces mesures ne se font pas encore en temps réels et des agents font des relevés plusieurs fois par mois. Il y a donc ici un réel besoin de pouvoir, à la fois faire ces mesures en continue et temps réel, mais aussi d’avoir un système ou des capteurs intelligents qui sachent à quel moment récupérer les données en fonction d’un événement passé.

 

Mais prix élevés, manque de moyens des entreprises

Le problème majeur pour les entreprises est le coût d’investissement et d’entretien des capteurs en temps réel. En effet ce type de capteur coûte encore cher. Les fabricants ont du mal à concevoir des capteurs parfait qui soient à la fois capable de résister à tout type d’agression, qui puissent analyser les éléments imposés par la loi, et qui soient également en mesure d’anticiper les nouveaux à venir.

Les coûts d’entretien pourraient toutefois être réduits avec l’achat de capteurs complètement autonomes et résistants, mais pour un coût d’investissement plus élevé. Ces coûts élevés empêchent les entreprises d’investir correctement dans ces moyens de relever les données. Cela représente un énorme manque à gagner en information et en argent.

On retrouve par exemple ce problème au Grand Lyon : même s’il possède 380 points de relevé, seulement 30 sont opérationnels à cause du coût qui représente environ 15000 Euros par installation.

 

SIE interne déjà existant dans la plupart des entreprises

La plupart des entreprises actrices du domaine de l’eau travaillent déjà avec des outils de type systèmes d’information environnementaux ou similaires. Ces systèmes d’information sont la plupart du temps développés en interne et sont présent depuis de nombreuse année dans l’entreprise. Nous exposerons ici le cas du Grand Lyon, très représentatif.

Le Grand Lyon

 Depuis plusieurs années, le Grand Lyon utilise un SI pour la gestion de l’eau nommé « Vigilance ». Développé en interne, ce SI se présente sous la forme d’une énorme base de données où sont stockées les données relevées sur les sites de prélèvement.
Toutefois celui-ci comporte de nombreux inconvénients. Il apparaît comme difficile d’utilisation, car pour manipuler efficacement les données, le système doit être interrogé par des requêtes dont seuls quelques utilisateurs experts ont la connaissance. De plus l’absence de référencement géographique pour les données, et de relevés en temps réel limitent quelque peu la puissance qui pourrait se dégager de ce système.

On peut également citer d’autres besoins essentiels au niveau des améliorations :

• La possibilité de pouvoir analyser les données automatiquement, afin de produire des rapports plus compréhensibles, facilement et rapidement. Ces rapports prennent actuellement plusieurs mois à être produit, ce qui représenterait un énorme gain à la fois de temps mais aussi de pertinence.
• Une nécessité d’interopérabilité : que ce soit avec les laboratoires d’analyse, l’agence de l’eau qui attribue des primes pour les bons acteurs, la police de l’eau qui attribue des contraventions ou encore l’ONEMA. L’obligation de partager avec les particuliers est également de plus en plus présente, grâce à la mise en place prochainement de la possibilité pour chacun de consulter des relevés sur l’eau à partir d’internet, dans le cadre de la directive INSPIRE. Toutefois ces données partagées doivent pouvoir être contrôlées afin de ne pas diffuser des informations trop confidentielles.
• Le besoin de pouvoir détecter et analyser les erreurs de relevé au niveau des capteurs grâce à un système intelligent qui soit capable de faire le tri entre des données pertinentes ou non.

Néanmoins, le système d’information VIGILANCE est en constante évolution : prochainement les données seront récupérées par télégestion grâce à un nouveau système (STELLA) et intégrées directement dans Vigilance, ce qui sera un premier pas vers les relevés de données en temps réel.

SIE gouvernementaux existants

Pour les populations du monde entier, l’eau est une ressource essentielle. C’est pourquoi de nombreux gouvernement ont mis en place des SIE, afin d’avoir une meilleur gestion de l’eau, que ce soit au sein d’un seul pays ou entre plusieurs partenaires.

Asie

Tout d’abord, le « Water Environment Partnership in Asia » (WEPA) est une initiative que le ministère de l'Environnement Japonais a proposé à l'occasion du troisième Forum mondial de l'eau tenu à Kyoto en 2003. WEPA vise à renforcer la gouvernance et les moyens en matière de gestion de l'eau en fournissant une plate-forme d'information sur la conservation environnementale de l'eau. En tant que plateforme d'information commune, la base de données de le WEPA a été développée dans le cadre d’un partenariat entre onze pays. La base de données fournit des informations sur les technologies de traitement des eaux usées et les systèmes en bon état de fonctionnement, ce qui peut être utile pour des décideurs qui doivent prendre en compte les mesures en matière de protection des environnements aquatiques. Ce SIE fournit également des liens vers des sites internet qui contiennent des informations relatives à l'eau, y compris les agences des Nations Unies, les gouvernements, les ONG et autres institutions pertinentes.

Afrique

En Afrique, des organisations africaines du milieu de l’eau, qui souhaitent communiquer sur leurs pratiques et partager les informations dont elles disposent, ont créés le SADIEau (Système Africain de Documentation et d’Information sur l’Eau). La force de ce système repose sur sa diversité. A la fois géographique du fait que les partenaires viennent et interviennent sur l’ensemble du continent Africain, mais aussi au niveau des compétences car l’information gérée par SADIEau se fait tant au niveau de l’eau potable, de la gestion de la ressource à l’échelle d’un bassin encore de l’assainissement et de l’hygiène. La variété des organisations qui composent le SADIEau, notamment des organismes publics, des ONG, des bureaux d’études et des organismes de bassin, font également sa force.

Les objectifs de ce système sont à la fois de créer un réseau de partenaires africains produisant de l’information sur l’eau, de référencer ces informations, et de proposer finalement un accès gratuit à celles-ci grâce à un portail internet.

Le portail internet, au cœur de la stratégie du SADIEau, est composé principalement, d’un moteur de recherche, de conférences électroniques, ouvertes ponctuellement afin de débattre des sujets d’actualité et des préoccupations, de forums d’échanges, d’actualités sur le secteur et d’annuaire des acteurs africains de l’eau. Le SADIEau produit également des documents tels que des bulletins d’information, des synthèses bibliographiques ou encore des bulletins thématiques et des fiches techniques.

Egypte

Un autre exemple est l’Egypte qui, avec l’assistance de l’Italie, a mis en place un projet intitulé « Decision Support System for Water Resources Planning Based on Environmental Balance ».
L'objectif du projet était de proposer une méthodologie d'intégration des aspects environnementaux et socio-économiques dans la gestion de la ressource eau, et d'élaborer un outil informatique qui améliorerait la capacité d'analyse et d'évaluation des décideurs et favoriserai le dialogue entre les différents acteurs. La première phase du projet, débutée en 2002, a consisté à développer une version prototype et d'identifier les exigences en matière de données. La deuxième phase du projet mise en œuvre de 2004 à 2008, consistait à amasser et traiter des données tout en modifiant et en mettant à niveau les modèles conçus afin d'assurer leur bon fonctionnement.

Ce SIE comprend une base de données à la fois numérique et géographique, une base informationnelle qui répertorie les règles pour créer en sortie de bonnes analyses de ces données, une interface utilisateur avec de puissantes capacités cartographique tels que des images satellites de Google Earth, et un moteur d'inférence avec une connexion internet qui permet de faire le lien entre les différentes composantes. Ce système d’information utilise un environnement de développement Open Source basé sur Linux, un « PostGIS » (module spatial qui confère à PostreSQL le statut de base de données spatiale), un environnement de MapServer (qui permet de construire des applications internet à références spatiales) et de nombreux autres composants.

Somalie

Un des rôles principaux du « Somalia Water and Land Information Management » (SWALIM) est de fournir une ressource de gestion de l’information aux organismes engagés dans l’aide aux communautés somaliennes dont les vies dépendent directement des ressources en eau. Le projet se concentre sur les zones (rurales et urbaines) source d'eau, l'irrigation, les réseaux d'observation des précipitations et d'alertes précoces contre les inondations.

En 2006, SWALIM a sorti un outil de gestion de l'information : le  « Somalia Water sources Information Management System » (SWIMS) qui est une application de base de données relationnelle conçue pour stocker et gérer les données pour les principaux types de sources d'eau en Somalie : trous de forage, barrages, sources, etc.

SWIMS comprend trois modules de base sur les sources: le module de localisation, le module d'enregistrement et le module d'intervention. Le module d’emplacement de la source détient la table primaire à laquelle toutes les autres données sont liées. Chaque emplacement de la source est identifié de manière unique par son nom, le type de source et ses coordonnées GPS. Ces identificateurs uniques facilitent la cartographie des sources dans toute la Somalie pour suivre l’évolution d'une source eau. Le module d'enregistrement de la source est conçu pour fournir un dossier qui peut être utilisé pour construire une histoire complète de celle-ci.

SWIMS offre également une fonction d'interrogation de la base de données et permet de générer des rapports en format Excel. Cela permet aux utilisateurs de personnaliser les rapports afin de répondre aux besoins de leur organisation. Les données sont générées dans un format qui peut être facilement importé et cartographié par des applications de type SIG (système d’information géographique).

France

En France le Système d’Information sur l’Eau ou SIE est un dispositif qui rassemble les principaux acteurs du domaine de l’eau. Ce système a pour but la collecte, le stockage, la valorisation et la diffusion des données concernant l’eau et les milieux aquatiques. Il permet en effet de mettre à disposition du public de nombreuses données produites par les acteurs. Le SIE français a été construit en 2003 en faisant suite au Réseau national des données sur l’eau (RNDE) issu de la loi sur l’eau de 1992. En prenant en compte les besoins des différents demandeurs de données cités précédemment, les objectifs de ce système d’information sont donc nombreux.

Tout d’abord, diffuser les informations environnementales publiques, dans le cadre de la convention d’Aarhus. En effet cette convention donne le droit à l’accès à l’information d’un service public à toutes personnes ou organismes qui le souhaitent. Les données sont donc accessibles via un portail en ligne, qui contient de nombreux relevés et analyses, avec des sous-portails regroupés par bassin versant.

Il permet de faire des comptes rendus aux autorités nationales et communautaires concernant les avancées en matière de politique de l’eau, mais également une prise de décision plus aisé tant sur les plan technique, administratif et économique, par exemple dans le cadre de définition de programmes de mesure, de contrôle des usages de l’eau ou de prise en compte des risques liés à l’eau. Enfin le SIE permet entre autres d’évaluer les politiques publiques dans les domaines de l’eau, des milieux aquatiques et des services d’eau et d’assainissement.

Les données collectées dans le SIE représentent des millions de mesures sur différents types d’eaux (eaux de surface continentales, côtières, souterraines, d’habitats, etc.), qui peuvent être d’ordre quantitatif, biologique, physico-chimique, réglementaire, morphologique. De plus des outils de traitement permettent d’analyser ces données afin de produire des informations élaborées  et des métadonnées permettant de décrire des jeux et des banques de données.

Union Européenne

 The Water Information System for Europe (WISE) et un portail regroupant les informations sur les problèmes concernant l’eau au niveau Européen. Il regroupe des données collectées en Europe par de nombreuses institutions. Ce site comporte plusieurs parties qui mènent vers d’autre sous-site. L’une de ces parties permet de visualiser les données, sous forme de base de données, de cartes, de graphique et avec de nombreux paramètre. Ce site contient également de nombreuse publications et contenus multimédia.

 

Interopérabilité et collaboration

La possibilité de pouvoir partager les données, qu’elles soient brutes, ou traitées, est essentielle pour un SIE. En effet les acteurs de l’eau ont besoin de pouvoir diffuser facilement les informations entre eux et aux différentes autorités de l’eau. Les entreprises doivent par exemple fournir des rapports réguliers à l’agence de l’eau et à la police de l’eau qui attribuent des primes et des contraventions en fonction du comportement de l’entreprise vis-à-vis de l’eau et des environnements aquatiques.

Des systèmes d’information en collaboration avec les différents acteurs de l’eau permettraient donc de faciliter le partage de ces données en réduisant le travail d’analyse et de création des rapports et augmenteraient la transparence de ceux-ci.

De plus en plus la loi tend à imposer aux entreprises de partager les données considérées comme publiques. Ainsi des lois ont vu le jour dans le cadre de projets tels que la convention Arhus ou la directive européenne INSPIRE. Elles visent à imposer aux autorités publiques, d’une part de rendre ces données accessibles au public en les publiant sur Internet, d’autre part de les partager entre elles.

Ces fonctionnalités permettraient à la fois de faciliter la prise de décision des acteurs de l’eau et du grand public, grâce à un cadre plus démocratique, et des citoyens plus averties et informés. Cela permettrait également la mise en place de meilleurs services au citoyen.

La nécessité d’un tel système ce fait également ressentir dans le cadre de la loi : de nombreuses directives européennes imposent à la France, comme aux autres états membres, de rendre compte de leurs activités afin d’évaluer dans quelle mesure les objectifs fixés par ces directives ont été remplis. Des systèmes d’information environnementaux collaboratifs permettraient donc au ministère en charge de l’écologie d’avoir facilement et instantanément accès aux données et aux analyses nécessaires pour rendre compte à la Commission européenne de l’avancée en matière de politique de l’eau.

 

source de l'image: http://s1.e-monsite.com