Obtention et préparation des données géographiques

Entrées du module Réseau

Pour pouvoir utiliser le module Réseau, 4 couches géographiques sont nécessaires :

• STEU : couche vecteur qui contient l’ensemble des emplacements envisagés comme exutoires (station de traitement des eaux usées existante ou projet possible), type : point.

• bâtiments : couche vecteur qui rassemble les bâtiments à raccorder, type : point (centroïdes des bâtiments). Si l’occupation est différente selon les bâtiments, le nombre d’habitants par bâtiment peut être indiqué via un attribut (population par exemple).

• routes : couche vecteur indiquant les routes empruntables pour le raccordement, type : ligne.

• MNT : couche raster (.tif, .asc, .vrt) du modèle numérique de terrain pour la zone d’intérêt.

Note

Les couches vecteur peuvent être des .shp ou des .gpkg.

Si vous disposez de ces 4 couches, vous pouvez vous rendre directement à la page Création d’un scénario pour la question du centralisé / décentralisé. Sinon, poursuivez ici pour quelques astuces et explications sur l’obtention et la préparation des données géographiques requises.

Pour la couche STEU, le plus simple est de Créer une nouvelle couche de type point et de l’éditer de sorte à indiquer tous les emplacements possibles comme exutoires (1 point = 1 exutoire possible).

Pour les autres couches :

En contexte français (Hexagone et Outre-Mer)

• MNT: raster téléchargeable par département sur le site Géoservices de l’IGN

  • MNT à 25 m : BD ALTI® 25M

  • MNT à 5 m voire 1 m : RGE ALTI®

• routes et bâtiments: couches téléchargeables par département sur le site Géoservices de l’IGN BD TOPO®.

Astuce

Pour accéder aux routes et bâtiments à l’échelle de votre zone d’étude et non du département, vous pouvez installer et utiliser le plugin BD TOPO® Extractor.

Il vous suffit de :

• Installer l’extension via le gestionnaire d’extensions.

• Dessiner sur la carte la zone rectangulaire à extraire.

• Choisir les couches Bâtiment et Tronçon de route.

Attention

La couche bâtiments obtenue est de type polygone et non point. Elle doit donc être transformée via le module Population intégré à ELAN ou le module Centroïdes qui est natif de QGIS.

En contexte international

• MNT : le MNT ou DEM en anglais (Digital Elevation Model), est a priori disponible sur l’ensemble des territoires du monde à une maille de 30 m via différentes plateformes.

Note

Plus le MNT est précis, plus les sorties du module Réseau seront pertinentes. Nous vous recommandons donc de regarder si des données MNT à 10 m ou 5 m sont disponibles dans votre contexte national. A défaut, utilisez le MNT à 30 m, mais gardez en tête que la précision du MNT impacte les résultats du module Réseau (surestimation du nombre de stations de pompage).

Astuce

Si vous ne disposez pas de données locales de MNT à une maille inférieure à 30 m, vous pouvez consulter le site ASF Data Search à l’adresse suivante : https://search.asf.alaska.edu/#/ et suivre les étapes indiquées pour essayer de trouver une tuile de MNT à rune maille de 12.5 m sur votre zone.

• Sélectionner Geographic Search pour Search type (bulle 1).

• Sélectionner ALOS PALSAR pour Data Set (bulle 2).

• Indiquer votre zone sur la carte (bulle 3, carré jaune).

• Cliquer sur SEARCH (bulle 4).

• Regarder si parmi les tuiles proposées à gauche, il y en a une où un fichier High-Res Terrain Corrected est proposé au téléchargement (bulle 5).

• Si oui, il vous faudra créer un compte (email et mot de passe) pour pouvoir télécharger le fichier.

• routes et bâtiments: le module Routes et bâtiments d’ELAN vous permet d’extraire les données Open Street Map sur une zone définie.

Attention

La couche bâtiments obtenue sera de type polygone et non point. Elle devra donc être transformée via le module Population intégré à ELAN ou le module Centroïdes qui est natif de QGIS.

Note

Si votre zone d’étude est située dans l’hémisphère Sud, Open Buildings peut constituer une alternative intéressante à Open Street Map pour les bâtiments. Pour plus d’informations : https://sites.research.google/gr/open-buildings/.

Application à l’exemple de Petite-Anse

Fond de carte Open Street Map

Pour identifier la zone, afficher le fond de carte Open Street Map :

• Aller dans le panneau Explorateur.

Astuce

Si Explorateur n’est pas visible : activez-le via Vue - Panneaux - Explorateur.

• Chercher la catégorie Tuiles XYZ (bulle 1).

• Dérouler et double-cliquer sur OpenStreetMap (bulle 2).

• Localiser la zone sur le fond Open Street Map qui s’est affiché dans votre vue cartographique.

Note

Pour aller plus loin sur le sujet des fonds de carte dans QGIS, nous vous conseillons ce tutoriel réalisé par UMR 6554 LETG / UMR 5319 Passages (CNRS). Il s’agit d’un export PDF du chapitre 3 du tutoriel QGIS 3.22 “Białowieża” disponible à cette adresse : https://tutoqgis.cnrs.fr/.

Modèle Numérique de Terrain (MNT)

1. Télécharger le MNT à 5 m de la Martinique sur RGE ALTI®.

2. Identifier les dalles de MNT qui coïncident avec notre zone d’intérêt. Cette étape passe par le chargement des différentes dalles dans votre projet QGIS (via le panneau Explorateur).

Astuce

Ici la grille associée aux dalles de MNT est disponible (dalles.shp dans 3_SUPPLEMENTS_LIVRAISON), chargez-la dans QGIS via le panneau Explorateur (bulle 1). Elle vous permettra une identification plus rapide des dalles concernées.

Il vous suffit en effet de sélectionner les dalles coïncidant avec votre zone (bulles 2 et 3) puis de faire Ouvrir la table attributaire (entités sélectionnées uniquement) (bulle 4) pour accéder directement aux noms des dalles d’intérêt (attribut NOM DALLE).

Ici quatre dalles recouvrent la zone : RGEALTI_MTQ_0705_1600_MNT_WGS84UTM20_MART87, RGEALTI_MTQ_0710_1600_MNT_WGS84UTM20_MART87, RGEALTI_MTQ_0705_1605_MNT_WGS84UTM20_MART87 et RGEALTI_MTQ_0710_1605_MNT_WGS84UTM20_MART87.

3. Identifier le SCR (système de coordonnées de référence) associé. Il est indiqué dans l’appellation des fichiers : ici WGS184UTM20, soit EPSG:32620- WGS 84/UTM zone 20N dans QGIS.

4. Géoréférencer les 4 dalles dans ce SCR (pas de détection automatique).

Astuce

Faire du SCR du MNT le SCR de votre projet : opter pour ce SCR lorsque vous créez de nouvelles couches, et reprojeter les couches vecteur que vous importez dans ce SCR avec l’outil natif de QGIS Reprojeter une couche.

5. Pour fusionner les 4 dalles, utiliser l’outil Fusion de GDAL.

Astuce

Pour afficher le panneau Boîte à outils de traitements s’il n’apparaît pas dans votre espace de travail : Vue - Panneaux - Boîte à outils de traitements. Ou plus simplement : cliquez sur l’icône engrenage à côté de l’icône sigma (en haut à droite a priori).

6. Renseigner les entrées (bulle 1) et enregistrer la sortie dans un fichier de type .tif (bulle 2) avant d’exécuter (bulle 3).

7. Ce processing vous permet d’obtenir une seule dalle de MNT en sortie.

8. Cette dalle n’est pas géoréférencée. Pour lui assigner un SCR de manière durable :

• Chercher l’outil Assigner une projection de GDAL dans la boite à outils de traitements (bulles 1 et 2).

• Renseigner la couche (bulle 1) et le SCR de destination (bulle 2), puis Exécuter (bulle 3).

• Votre couche initiale est désormais géoréférencée (pas de nouvelle couche créée).

Astuce

Pour que l’échelle du MNT s’ajuste automatiquement lorsque vous zommez sur la carte :

• Double cliquer sur votre couche raster dans le panneau Couches.

• Choisir Symbologie dans la fenêtre qui s’ouvre (bulle 1).

• Dans Paramètres de valeurs Min/Max (bulle 2), changer le paramètre Statistiques de l’emprise à Emprise actualisée au lieu de Raster entier par défaut (bulle 3).

Exutoires possibles (STEU)

1. Créer une nouvelle couche (.shp ou .gpkg).

2. Choisir un emplacement de sauvegarde et un nom pour cette couche (bulle 1), puis renseigner son type : Point (bulle 2).

3. Pour le SCR, choisir le SCR du projet (ici EPSG:32620- WGS 84/UTM zone 20N) puis exécuter (bulles 3 et 4).

4. Ajouter les 4 emplacements possibles tour à tour en suivant les bulles 1 à 5 indiquées sur la capture.

5. Bien enregistrer et désactiver le mode édition une fois les 4 emplacements ajoutés.

Routes et bâtiments

• Préalable : Installer l’extension BD TOPO® Extractor via le gestionnaire d’extensions QGIS.

Note

Vous pouvez également télécharger manuellement les données sur le site Géoservices de l’IGN BD TOPO®, mais vous devrez vraisemblablement les post-traiter pour les réduire à votre zone d’étude (données mises à disposition à l’échelle du département).

Pour les bâtiments, il nous faut uniquement ceux de la zone à connecter. Pour les routes empruntables, nous avons besoin de celles de la zone, mais également de celles qui permettent d’accéder aux deux stations existantes (voir introduction).

• Récupération des bâtiments

1. Créer une nouvelle couche de type polygone dans le SCR du projet.

2. L’éditer et délimiter la zone d’intérêt.

3. Enregistrer et sortir du mode édition.

4. Lancer le plugin.

5. Indiquer la couche d’intérêt (bulle 1), cocher Batiment (bulle 2) et indiquer le dossier d’enregistrement (bulles 3 et 4) avant de cliquer sur OK (bulle 5).

Vous obtenez une sortie de ce type :

6. Editer la couche (icône crayon), sélectionner (bulles 1 puis 2) puis supprimer les quelques entités situées hors de la zone (bulle 3). Enregistrer avant de sortir du mode édition.

7. Pour obtenir des points à partir des polygones obtenus (contrainte liée module Réseau ), utiliser l’outil Centroïdes de QGIS.

Vous obtenez une sortie de ce type :

• Récupération des routes

1. Lancer le plugin BD TOPO® Extractor.

2. Délimiter la zone à extraire sur la carte (bulles 1 et 2), cocher Tronçon de route (bulle 3) et indiquer le dossier d’enregistrement (bulles 4 et 5) avant de cliquer sur OK (bulle 6).

La sortie obtenue est de ce type :

• Post-traitement des couches

Les couches peuvent ensuite être éditées au besoin. Par exemple ici, restreindre les routes empruntables en supprimant les sentiers.

L’édition permet à l’utilisateur de retranscrire sa connaissance du terrain (routes non empruntables ou au contraire, ajout de chemins envisageables, sélection fine des bâtiments à raccorder ou non) et contribue donc à obtenir des résultats plus pertinents.

Utilisation des modules Routes et bâtiments et Population

Module Routes et bâtiments

Le module Routes et bâtiments permet l’extraction des entités routes et bâtiments se trouvant dans une zone définie par l’utilisateur (couche de type polygone). L’extraction se fait à partir d’Open Street Map qui rassemble des données cartographiques à l’échelle mondiale. Open Street Map est un outil ouvert et collaboratif.

Note

La qualité des données Open Street Map est variable selon les zones du globe : elle peut être d’une qualité moindre par rapport à des données nationales (moins de bâtiments reportés par exemple) comme de qualité équivalente. Dans le dernier cas, l’utilisation du module Routes et bâtiments peut parfois s’avérer plus simple que l’usage des données nationales (téléchargement, post-traitement).

Bon à savoir : un très léger décalage en termes de georéférencement peut caractériser les données extraites à partir d’Open Street Map.

Utilisation du module

1. Chercher ELAN dans la boîte à outils de traitements et sélectionner Routes et bâtiments.

2. Indiquer la couche polygone qui délimite la zone à extraire (bulle 1), cocher Reprojection des couches dans le SCR du projet (bulle 2) puis exécuter (bulle 3).

3. Après exécution du module, vous disposez de cinq sorties :

• Bâtiments : couche de type polygone avec les bâtiments tels que définis dans Open Street Map

• Bâtiments fusionnés : couche de type polygone obtenue après fusion des bâtiments adjacents

• Centroïdes des bâtiments : couche de type point qui contient les centroïdes de la couche Bâtiments

• Centroïdes des bâtiments fusionnés : couche de type point qui contient les centroïdes de la couche Bâtiments fusionnés

• Routes : couche de type ligne avec les routes telles que définies Open Street Map

Les couches bâtiments peuvent constituer des entrées pour le module Population.

Les couches centroïdes et routes peuvent être utilisées en entrée du module Réseau.

Astuce

Lorsque vous lancez le module, vous pouvez laisser l’option par défaut de Créer une couche temporaire pour les cinq sorties et n’enregistrer que celles dont vous avez besoin / celles qui vous donnent le plus satisfaction au regard de votre connaissance du terrain et de la problématique.

Par exemple :

Application à l’exemple de Petite-Anse

• Récupération des bâtiments

En appliquant Routes et bâtiments à la zone définie plus haut, voici les sorties obtenues pour les bâtiments :

• Récupération des routes

En appliquant le module à une zone élargie pour inclure les possibles connexions aux stations existantes, vous obtiendrez une sortie de type :

• Post-traitement des couches

Les couches peuvent ensuite être éditées ce qui vous permet de retranscrire votre connaissance du terrain (routes non empruntables ou au contraire, ajout de chemins envisageables, sélection fine des bâtiments à raccorder ou non). Cette étape contribue à améliorer la pertinence des résultats obtenus en sortie de module Réseau.

Module Population

Le module Population permet de répartir un nombre connu d’individus au sein des bâtiments de la zone. La répartition se fait en appliquant la méthode surfacique qui considère l’emprise des bâtiments : plus un bâtiment occupe une surface importante, plus le nombre d’individus associé sera lui aussi important.

Pour plus d’informations sur la méthode de répartition utilisée :

Lwin et al., (2009). A GIS Approach to Estimation of Building Population for Micro-spatial Analysis. Transactions in GIS, 13(4):401-414, doi: 10.1111/j.1467-9671.2009.01171.x

Note

Si vous souhaitez considérer un nombre moyen d’individus par bâtiment identique pour chacun d’entre eux, utilisez directement le module Réseau où vous préciserez le nombre moyen d’individus par bâtiment qui est à considérer.

Utilisation du module

1. Chercher ELAN dans la boîte à outils de traitements et sélectionner Population.

2. Indiquer une valeur de population (bulle 1), renseigner la couche de bâtiments (bulle 2), enregistrer dans un fichier (bulle 3) puis exécuter (bulle 4).

Attention

La couche de bâtiments doit être de type polygone.

3. Après exécution du module, vous disposez d’une couche de type point avec les centroïdes des bâtiments de la zone. A chaque centroïde est associé un nombre d’individus (attribut population) auquel vous pouvez accéder en ouvrant la table attributaire de la couche.

Astuce

Pour répartir plus finement la population (par exemple par quartiers), sélectionner les entités d’un quartier avant de lancer le module Population et après avoir indiqué la couche, cocher Entités sélectionnés uniquement.

Répéter autant de fois que de quartiers de la zone. Puis utiliser l’outil Fusionner des couches vecteur de QGIS pour obtenir une seule et unique couche (entrée du module Réseau).

Application à l’exemple de Petite-Anse

La population de Petite-Anse est estimée à 1100 individus dont 150 sur la partie haute et 950 sur la partie basse.

Préalable : Une couche de type polygone avec les bâtiments à raccorder obtenue avec le module Routes et bâtiments et post-traitée (suppression/ajout de certains bâtiments selon la connaissance terrain de la zone).

• Répartition de la population sur la zone haute

1. Sélectionner les bâtiments de la zone haute (bulles 1 à 3).

2. Lancer le module Population comme expliqué plus haut.

3. Indiquer 150 pour le Total d’habitants de la zone (bulle 4), cocher Entités sélectionnées une fois la couche de bâtiments sélectionnée (bulle 5) puis Exécuter (bulle 6).

4. Vous obtenez la couche suivante.

• Répartition de la population sur la zone basse

1. Répéter la même procédure en sélectionnant cette fois la zone basse et en indiquant 950 pour le Total d’habitants de la zone.

2. Vous obtenez la couche suivante.

• Fusion des deux couches obtenues

1. Pour fusionner les 2 couches obtenues, chercher l’outil Fusionner des couches vecteur dans la boîte à outils de traitements QGIS.

2. Sélectionner les deux couches (bulle 1), choisir pour SCR le SCR du projet (bulle 2) puis enregistrer le fichier (bulle 3) avant d’exécuter (bulle 4).

Pour visualiser les attributs de la couche obtenue :

Sélectionner la couche (bulle 1) et ouvrir la table attributaire (bulle 2).

La couche obtenue contient bien les centroides des bâtiments de la zone haute et de la zone basse et pour chaque centroïde, l’attribut population est renseigné. Cette couche peut être utilisée en entrée de module Réseau.

Note

Au sein de la couche entrees_reseau.gpkg mise à disposition à la page Création d’un scénario pour la question du centralisé / décentralisé, vous trouverez plusieurs couches :

• batiments_osm_population a été générée en suivant le processus suivant : module Routes et bâtiments, post-traitement manuel (sélection plus fine des bâtiments à raccorder), module Population;

• batiments_ign_population a été obtenue en utilisant le plugin BD TOPO® Extractor suivi d’un post-traitement manuel puis d’une utilisation du module Population;

Les deux couches peuvent être utilisées en entrées du module Réseau. La couche se basant sur les données IGN contient plus de bâtiments (meilleure qualité de données) et fournira donc des résultats a priori plus pertinents.

• routes_zone_reduite a été générée à l’aide du module Routes et bâtiments appliqué à la couche zone _reduite (dans zones.gpkg) suivi d’un post-traitement manuel (suppression de routes impraticables);

• routes_zone_elargie a été obtenue à l’aide du module Routes et bâtiments appliqué à la couche zone _elargie (dans zones.gpkg) suivi d’un post-traitement manuel (suppression de routes non empruntables);

• steu qui contient les 4 emplacements de envisageables pour des stations de traitement des eaux usées.

Le geopackage couches_intermediaires.gpkg contient les couches intermédiaires qui ont été nécessaires à l’obtention de ces couches.

Entrées du module Hydraulique

Indication

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