Gérer des données réseaux humides dans Utility Network d'Esri
Sommaire
Les données réseaux humides et les enjeux pour les territoires
Les réseaux eau potable et assainissement traversent nos villes et nos territoires pour assurer une bonne alimentation de chacun en eau potable et le traitement adapté de nos eaux usées.
La bonne gestion de ces réseaux est un enjeu de santé publique et d’économie à l’heure où l’eau devient une ressource rare et alors que de nombreuses villes continuent à s’étendre.
Elle mobilise des équipes au quotidien pour inspecter les réseaux, organiser des interventions ponctuelles ou des travaux d’ampleur, préparer et mettre en œuvre l’extension des réseaux. Le travail des gestionnaires des réseaux, délégataires ou régies, s’appuie sur une connaissance partagée et à jour du réseau pour organiser l’ensemble de ces missions.
Implications techniques pour la gestion de ces données et solutions envisageables
Sur un plan technique, une base de données réseaux humides regroupe un ensemble d’objets et de couches liées : canalisations, branchements, bouches à clés, vannes, ouvrages décrivant ainsi les appareils constituant le réseau ainsi que le filaire qui les relie.
Un ensemble de règles, attributaires et topologiques, assurent la cohérence des données et du système, lors de sa création et de sa mise à jour : objets rattachés (le déplacement d’un point doit entraîner les déplacements des objets liés, notamment linéaires, rattachés), nombre d’objets rattachés selon les types respectifs (min / max) …
Le respect de ces règles est indispensable si l’on souhaite exploiter ces données au travers de fonctions métier nécessitant notamment une cohérence dans les jonctions du réseau. Ainsi un arrêt d’eau provoqué par la fermeture d’une vanne (opération de maintenance) doit pouvoir être simulé de manière à visualiser l’ensemble des branchements et donc des habitations d’un quartier qui seront impactées permettant ainsi de contacter les populations concernées. Ou encore, le déversement d’un produit polluant dans le réseau des eaux usées doit pouvoir faire l’objet d’une simulation de parcours permettant d’identifier celui-ci ainsi que le point de rejet de ce produit.
La gestion des données d’un réseau s’appuie donc sur une modélisation des données et un système de gestion qui garantissent la qualité de la base en intégrant nativement l’ensemble des règles spécifiques du réseau.
Pour répondre à ces enjeux et disposer de fonctionnalités métiers avancées (y compris outils terrains et collaboratifs) plusieurs éditeurs proposent des solutions spécifiques. On pourra citer notamment 1Water de 1 Spatial, qui s’appuie sur la technologie Utility Network d’esri, ou les outils GEO Assainissement Collectif et GEO Eau Potable de Ciril group (Business Geographic).
Des travaux ont également été menés sur des technologies open source, en particulier QGIS combinés à des bases PostGreSQL / PostGis (voir les projets Qwat et Top’eau).
Nous abordons ici le cas d’utilisateurs des technologies proposées par l’éditeur esri qui ont souhaité rester en maîtrise de leur solution et des règles appliquées.
Atouts et limites d’Utility Network (Esri)
Jusqu’à présent les utilisateurs des technologies esri s’étaient en grande partie appuyés sur la mise en place de réseaux géométriques à l’aide d’ArcGIS Desktop pour gérer des données décrivant les réseaux humides. Les réseaux géométriques permettent en effet de mettre en relation de connexions une couche de type ligne avec un ensemble de couches de type ponctuel définissant les points de passage d’un réseau (carrefour routier, appareil d’un réseau humide …). Cette technologie est devenue dépréciée avec l’apparition d’ArcGIS Pro et l’arrêt du maintien d’ArcGIS Desktop qui contraint les utilisateurs à migrer vers une nouvelle solution proposée par l’éditeur.
Après étude et test, l’équipe NAOMIS a été amenée à préconiser l’usage de la solution esri Utility Network. Cette solution, en production depuis plus d’un an au sein du service des eaux de la ville de Niort, a aujourd’hui fait ses preuves.
Elle offre des possibilités très complètes pour définir des règles sur-mesure adaptées aux besoins de chacun (méthodes de travail) et maîtrisées. On s’appuiera ici à la fois sur des règles topologiques et des règles attributaires en utilisant les fonctionnalités proposées par ArcGIS Pro et les évolutions apportées aux informations stockées dans le format géodatabase. Une fois le réseau Utility Network créé, basé principalement sur une couche de type ligne et une couche de type point, on définit les différents types et sous-types de point (types d’appareils rassemblés par famille) ainsi que les types et sous-types de lignes (secteurs, sous-réseau) ce qui permet par la suite de créer des règles topologiques entre ces différents types et sous-type (règles de connexion mais aussi de superposition …).
On appréhende donc que la mise en place d’un projet basé sur Utility Network nécessite un travail préliminaire important de conception.
Le modèle plus rigide de la donnée d’un réseau Utility Network va ainsi nécessiter une adaptation complète des couches de la base de données qui définissait précédemment le réseau : une seule couche de ponctuels, de lignes et de surfaces (zone d’emprise du réseau entre autres) nécessitant ainsi un transfert des géométries et surtout une redéfinition des attributs basée sur une mise en correspondance entre la source et la cible.
Comment organiser une migration vers Utility Network ?
Les différentes étapes de mise en place d’un réseau utilisant la technologie Utility network sont les suivantes.
1. Définition du nouveau modèle de données
- Mise en correspondance entre les données source et cible : couches et attributs
2. Définition des règles topologiques et attributaires
- Les règles topologiques sont définies et stockées au sein des données du réseau Utility Network stocké dans la géodatabase
- Les règles attributaires sont définies à un plus bas niveau directement au niveau des données de la géodatabase. En d’autres termes ces règles s’appliquent y compris si un processus esri de mise à jour s’effectue en dehors de l’utilisation d’Utility Network
3. Extraction des données
- Récupération des données source à intégrer
4. Création du réseau Utility Network
- Définition notamment des classes d’entités du modèle figé et de la zone géographique d’emprise du réseau
5. Intégration des données sur la base de la mise en correspondance établie en étape n°1
- Parmi les outils disponibles dans la boite à outils Utility Network figure un outil d’intégration effectuant la mise en correspondance des couches et attributs basé sur un fichier Microsoft Excel
6. Intégration des règles topologiques et attributaires
- Même si des outils disponibles dans ArcGIS Pro permettent de définir au travers de formulaires les règles topologiques, on privilégie la création de scripts utilisant le module python arcpy proposé par esri permettant d’industrialiser ce processus qui peut vite s’avérer fastidieux manuellement tant le nombre de règles peut être élevé.
7. Tests et validation, itération avec les services utilisateurs
- Selon le niveau d’exigence des règles mises en place et la qualité des données source au regard de ces règles, la première intégration fait office de validation des données mettant en évidence l’effort à produire pour diminuer au maximum le nombre d’erreurs détectées. On peut alors envisager, de manière à limiter l’effort manuel de reprise des données sous ArcGIS Pro, de mettre en place des traitements de correction / reprise des données en s’assurant qu’ils n’altèrent pas significativement celles-ci pour se conformer à une règle.
On le constate donc, la principale valeur ajoutée apportée par Utility Network réside dans le fait que les règles permettant de contrôler la cohérence d’un réseau sont définies lors de la conception de ce dernier laissant ainsi libre choix quant à ces règles tant en nombre qu’en niveau d’exigence. De ce fait Utility Network se positionne en tant que solution pour la constitution de base de données décrivant les réseaux humides mais aussi les réseaux de transport d’énergie (Gaz, électricité), de communication (fibre optique) ou encore de transports de personnes. Comme évoqué dans le point 7 ci-dessus, plus le nombre de règles et leur complexité seront importants plus on risque, une fois le réseau intégré, de mettre en évidence des zones du réseau nécessitant des corrections automatiques ou manuelles importantes. Le travail de conception des règles qui semblent indispensables ainsi que la connaissance de la qualité des données entrantes (pouvant induire un audit) sont donc des phases très importantes pour la réussite d’une telle migration.
L'AUTEUR
