Gide : gestion informatisée des données sur les besoins et les ressources en eau

Commencée au début des années 1970 sur « gros » ordinateurs, la démarche s'est accélérée ces dernières années avec le développement des micro-ordinateurs. Aujourd’hui, il est possible de disposer — sur appareils portatifs ou de bureau — de chaînes de traitement complètes et cohérentes, allant de l'acquisition automatique des données de terrain aux représentations cartographiques les plus élaborées, en passant par des traitements mathématiques et statistiques complexes. Le Bureau de recherches géologiques et minières bénéficie dans ce domaine d'une longue et très riche expérience, en France comme à l'étranger, ce qui lui permet de proposer une importante gamme de logiciels performants, attrayants et fiables, fonctionnant sur micro-ordinateurs compatibles IBM-PC. La cohérence et la standardisation de ces différents modules permet de mettre à la disposition des hydrogéologues et des décideurs une chaîne complète de mise en œuvre extrêmement simple — fonctionnant essentiellement sur micro-ordinateur (système GIDE). Quelques-uns de ces maillons sont présentés dans les paragraphes suivants.

Le module d’acquisition de données de terrain « MADO »

La nécessité d’acquérir et d’effectuer des traitements de données piézométriques selon des procédures automatiques a conduit à la réalisation d’un module d’acquisition de données in situ, destiné à remplacer les limnigraphes papier utilisés jusqu’alors. L'acquisition d'autres paramètres tels que température, pluie, débit et résistivité peut également être obtenue.

Le système, dont la conception est adaptée à des conditions de terrain très difficiles, est entièrement autonome et permet l'acquisition de 16 000 mesures à une fréquence d’enregistrement programmable. Le transfert des données sur micro-ordinateur et la programmation du module d’acquisition peuvent être réalisés par différents types de micro-ordinateurs portables (EPSON HX20 ou micro-compatible PC) grâce à un programme conversationnel.

Construit, fabriqué et distribué par le BRGM, le système MADO constitue la partie « acquisition » d'un système de traitement des niveaux d’eau.

Différents logiciels et procédures peuvent être mis en place sur micro-ordinateur compatible PC pour traiter les informations acquises :

— création de fichiers ou de bases de données,— programmes de visualisation graphique (logiciel CRETA),— traitements statistiques (logiciel FIESTA),— interprétation de pompages d’essai (logiciel ISAPE).

Parallèlement, il est possible de dépouiller des enregistrements sur papier et donc d'intégrer des anciennes données grâce au logiciel DELPHES.

Deux options sont actuellement opérationnelles avec le système MADO :

— version MADO-TEL pour dialoguer avec le système via un réseau téléphonique,— version MADO-SAT pour recevoir les informations acquises via un satellite et le système de réception ARGOS ou METEOSAT.

Le logiciel « actif » : élaboration de compte rendu de forage

Cet outil accélère nombre de tâches routinières et fastidieuses auxquelles étaient soumis les responsables de campagnes de forages. Il contribue en outre à une grande rigueur dans le traitement de l'information, grâce à la normalisation et à la standardisation des données acquises.

ACTIF bénéficie des techniques micro-informatiques les plus récentes pour valoriser, dans un confort d'utilisation très poussé, l’expérience acquise depuis plusieurs années par le BRGM en matière d'informatisation des données de forage.

Ce logiciel remplit plusieurs fonctions :

— saisie des données : elle s’effectue selon un enchaînement de pages-écran dont le nombre et l'ordre peuvent être prédéfinis par l’utilisateur. Par défaut, 13 pages-écran se succèdent à l’affichage : identification du forage, localisation, description du trou nu, description des tubages, description des annelures, contexte hydrogéologique, coupe lithologique, venues d'eau, développement, pompages d’essai, paramètres physico-chimiques, géophysique et diagraphies, observations complémentaires.

Pour accélérer la saisie et minimiser les risques de fautes de frappe, de nombreuses réponses sont codées ; les lexiques correspondants sont affichés sur l’écran au fur et à mesure de leur utilisation.

La saisie d’un nouvel ouvrage peut faire référence à un ouvrage similaire déjà mémorisé, ce qui permet de bénéficier de toutes les réponses communes et d’accélérer considérablement la saisie des données ;

— édition des données : l’ensemble des informations saisies est édité en plusieurs pages (jusqu’à 7) de format A4 éventuellement modifiables sous éditeur de texte ;

— tracé des coupes : les tracés sont réalisés au format A4. Plusieurs options sont proposées à l’utilisateur :

• choix de l’échelle utilisée pour les profondeurs (si nécessaire plusieurs feuilles A4 s’enchaînent pour représenter l'ensemble du forage) ;

• présentation générale : les coupes technique et lithologique sont tracées en

parallèle et peuvent être accompagnées, au choix, d'un résumé des principales caractéristiques du forage ou du report d'un paramètre quelconque (venues d'eau, vitesses à l'avancement...) ;

• — tracé de courbes caractéristiques et calcul des pertes de charge linéaires et quadratiques ;
• — tracé de diagrammes Schoeller-Berkaloff pour la détermination du faciès hydrochimique d'une eau ;
• — tracé de diagraphies quelconques (de 1 à 5 en parallèle sur le même graphique) ; les couples profondeur-valeur correspondants peuvent être saisis avec un éditeur de texte incorporé ou importé à partir de fichiers ASGIT.

Il faut noter que les tracés peuvent être obtenus sur toute table traçante de format A3 ou A4, compatible Hewlett-Packard.

BADGE : Base de données pour la gestion des eaux souterraines

En matière d’eaux souterraines, les bases de données sont en usage depuis plus de 15 ans, mais la structure centralisée des gros systèmes informatiques qui prévalait encore récemment rendait leur consultation relativement lourde. Le développement de systèmes de gestion de bases de données (SGBD) très performants sur micro-ordinateurs a totalement bouleversé cette situation en offrant la possibilité de gérer sur ces appareils des fichiers de plusieurs milliers, voire dizaines de milliers, de fiches.

La base de données « points d'eau » constitue généralement la première des bases dont la nécessité est fortement ressentie. Une base de ce type a été développée par le BRGM autour du logiciel DBASE III ; elle contient les informations administratives et techniques relatives aux points d’eau, à savoir :

• — identification et localisation (administrative et géographique),
• — dimensionnement de l'ouvrage (diamètres et profondeurs caractéristiques),
• — contexte hydrogéologique,
• — productivité de l’ouvrage, qualité de l'eau,
• — caractéristiques d’exhaure, superstructures.

Cette base de données peut être alimentée de deux façons :

• — à partir des fichiers de données préalablement constitués par ACTIF,
• — au clavier, par l'intermédiaire de quatre pages-écran de saisie.

En parallèle, une base de données « Systèmes aquifères » regroupe toutes les informations hydrologiques et hydrogéologiques permettant de caractériser le potentiel hydraulique des différents aquifères concernés.

Un puissant module de sélection et d’édition coiffe ces deux bases. D’un maniement très simple, il permet à l’utilisateur de procéder à sa guise à toutes les sélections qu'il désire, aussi complexes soient-elles. En réponse le logiciel affiche le nombre d’enregistrements sélectionnés (nombre de points d'eau vérifiant les critères de sélection) et le nombre d'enregistrements « renseignés » (un enregistrement « renseigné » est un enregistrement pour lequel les champs figurant dans les critères de sélection contiennent une information).

À tout moment, avant ou après sélection, l'utilisateur peut afficher à l’écran, éditer sur imprimante ou copier dans un fichier :

• — des tableaux prédéfinis (localisation ou documents de synthèse des bases points d'eau ou localités),
• — des tableaux « libres », automatiquement mis en page par le logiciel, à partir d'une liste de champs ou de combinaisons de champs définie par l'utilisateur.

Ces modules de sélection et d’édition très performants permettent d’extraire et d’éditer instantanément toutes les informations contenues dans les bases de données, rendant celles-ci extrêmement opérationnelles.

Outre les bases de données « Points d'eau » et « Systèmes aquifères » qui constituent généralement la première

étape dans la mise en œuvre des bases de données appliquées à la gestion des eaux souterraines, de nombreuses bases annexes peuvent être constituées sur le même principe : ressources et besoins en eau des localités, qualité des eaux, maintenance des forages, suivi des travaux...

Logiciel ESTELE :

traitements statistiques

À l'aval des bases de données, le logiciel statistique ESTELE, d'utilisation très simple, offre la possibilité d’effectuer trois types de traitements :

• — calcul des paramètres statistiques élémentaires (moyennes, écart-type, déciles),
• — construction d'histogrammes à l'écran ou sur table traçante,
• — construction de diagrammes, calcul du coefficient de corrélation et des coefficients de régression.

Ces traitements se révèlent d'un grand intérêt pour l'analyse des résultats de forage et des caractéristiques hydrogéologiques ou chimiques des aquifères.

Logiciel de cartographie

Le logiciel de bases de données élaboré par le BRGM permet de générer des fichiers (X, Y, Z) directement utilisables par n’importe quel logiciel de cartographie. Selon l'objectif recherché (du simple report de points au tracé de courbes isovaleurs avec superposition de fonds cartographiques, topographiques, hydrographiques... préalablement digitalisés), la définition et le format désiré, plusieurs modules et équipements peuvent être proposés sur micro-ordinateurs.

La cartographie par ordinateur, dont l'apprentissage à la mise en œuvre ne nécessite que quelques jours, constitue sans nul doute un des meilleurs outils de valorisation des données de terrain.

Synthèse et traitement graphique de données spatialespar le logiciel SYNERGIE

À partir d'informations ponctuelles de terrain, on génère — automatiquement par interpolation, ou manuellement par digitalisation — des cartes représentant la variabilité spatiale d'un paramètre sur le domaine étudié. À chaque « pixel » de l'image ainsi constituée est associée la valeur physique du paramètre concerné. Une base d'images est constituée à partir des données, brutes ou traitées, collectées sur le terrain : débits d’exploitation, débits spécifiques, niveaux statiques, transmissivités, faciès géologiques, conductivités, etc. Synergie permet alors le traitement multivariable de ces différentes images à l'aide de fonctions élémentaires statistiques, graphiques, logiques, arithmétiques et géométriques ; c'est également un véritable outil d’aide à la décision par son interactivité graphique et ses sorties à différentes échelles sur traceur couleur. Les possibilités offertes sont infinies : par exemple, il est possible d’éditer une carte des coûts de réalisation de forages en combinant les images représentant les débits spécifiques, les niveaux, les profondeurs et les faciès ; de même, en quelques instants, on peut visualiser les zones répondant à une question multicritères.

CONCLUSION

Ce rapide panorama des outils informatiques développés pour la plupart sur micro-ordinateurs dans le cadre de la gestion des ressources en eau est volontairement incomplet puisqu’il passe sous silence les logiciels de modélisation d'écoulements, d'aide à la conception des forages, de relation nappe-rivière, ...

Il aura cependant atteint son but s’il a pu montrer qu'il existe aujourd’hui une chaîne micro-informatique très puissante, de coût modéré et de mise en œuvre extrêmement simple, permettant de traiter de nombreux maillons de la longue chaîne qui va de la mesure sur le terrain à l'élaboration de documents de synthèse.