QUALI.NET : Outil d’analyses statistique et multicritère des données sur les eaux souterraines

11.08.2016
Le BRGM et l'Agence de l’eau Seine-Normandie ont créé un outil d’analyses statistique et multicritère des données sur les eaux souterraines pour l’amélioration de la connaissance de leur état qualitatif et de leur évolution.

La Directive Cadre sur l’Eau (DCE) impose aux États membres de l’Union européenne que leurs eaux souterraines en particulier atteignent ou maintiennent leur bon état d’ici 2027. Pour cela, trois cycles d’une durée de six ans ont été fixés : 2010-2015, 2016-2021 et 2022-2027. Lors de chaque cycle, l’état chimique et quantitatif doit être évalué et rapporté à l’Europe.

Pour simplifier les traitements relatifs à l’évaluation des états, un outil de calcul statistique et multicritère couplé à un outil cartographique R-SIG, "Quali.Net", a été conçu dans le cadre d’un projet financé par l’Agence de l’eau Seine-Normandie et le BRGM. Les traitements statistiques nécessaires à l’évaluation de l’état des eaux souterraines sont codés sous R. Les résultats sont rendus directement sous l’interface ArcGIS, mais aussi sous forme de tableaux, de graphiques et de couches cartographiques.

Interface utilisateur © BRGM

Interface utilisateur. © BRGM

Contexte

L’évaluation de l’état des eaux souterraines dans le cadre de la DCE porte principalement sur les données de qualité et de prélèvements des eaux souterraines. Ces données nécessitent un traitement statistique effectué à partir de bases de données volumineuses, pour lesquelles il est indispensable d’automatiser les calculs, en considérant différentes échelles spatiales pour la sélection des données en entrée, ainsi que les étapes de correction et de contrôles de leur cohérence.
C’est dans ce contexte qu’a été mis en place un outil d’analyse statistique des données de la base nationale relative aux eaux souterraines : ADES (www.ades.eaufrance.fr).

Objectifs

Les objectifs sont multiples :

  • concevoir des outils de traitement des données ;
  • développer, adapter et tester des indicateurs statistiques pour l’amélioration des connaissances sur les eaux souterraines ;
  • développer un outil couplé SIG-R-BD pour le calcul des indicateurs à plusieurs échelles spatiales et temporelles de travail ;
  • identifier les facteurs explicatifs de l’état   chimique des eaux souterraines tels que demandé par la Directive Cadre sur l’Eau.

Programme des travaux

L’environnement de l’outil est composé de la table des matières comportant les couches cartographiques à gauche ainsi que celles de la carte au centre. Toutes les commandes d’ArcGIS peuvent y être utilisées. Des onglets ont été ajoutés dans la partie basse de la fenêtre. L’utilisateur peut ainsi définir les points à prendre en compte, les paramètres à étudier, les calculs statistiques à effectuer, la période de calcul et les valeurs seuils utilisées pour le calcul des métriques règlementaires.
Quali.Net intègre des contrôles de cohérence et de correction de la base de données.  Il a été développé sous ArcGis et les tests statistiques sont réalisés avec le logiciel « R », qui est un logiciel de traitement de données et d’analyse statistique libre et très largement utilisé dans la communauté scientifique.

Réultats obtenus

Quali.Net est un outil d’analyse statistique particulièrement utile pour l’évaluation des états chimique et quantitatif des eaux souterraines. Son utilisation passe par l’interface ArcGIS et toutes ses fonctions, facilitant aussi l’importation de nouvelles couches cartographiques et de nouvelles listes de paramètres automatiquement prises en compte.

L’outil comporte ainsi des :

  • indicateurs statistiques codés en R ;
  • outils d’identification et d’extraction de données anomales de piézométrie et de chimie, avec des méthodes de complexité croissante (de la comparaison d’une valeur-borne ne pouvant pas être dépassée à l’étude de voisinage d’un point de mesure) ;
  • outils et interfaces avec des données exportées depuis la base de données ADES (portail sur les eaux souterraines du Système d’Information sur l’Eau) : définition d’étapes de contrôle, validation et qualification de données ;
  • méthodes robustes d’analyses multicritères facilitant l’identification des facteurs qui expliquent les observations (concentrations en éléments chimiques) et donc orientant les actions à mener afin de remédier aux risques de non atteinte des objectifs environnementaux ;
  • indicateurs croisés avec les outils d’identification des tendances (HYPE) et de déconvolution des signaux.

Partenaire

Agence de l’eau Seine-Normandie