Référentiel hydrographique BDTopage : référencement d’informations métiers. Meleesa Naughton 15 juin 2016 Mastère SILAT naughtom@tcd.ie

Plan Contexte et objectifs du projet ● Contexte ● Conduite de projet ● Approche proposée ● Résultats ● Conclusion Plan Contexte et objectifs du projet Phase 1: Etude de la précision et de la complétude de BDTopage Phase 2: Référencement de données métier sur la BDTopage

1. Contexte : Le référentiel BD TOPAGE ● Contexte ● Conduite de projet ● Approche proposée ● Résultats ● Conclusion 1. Contexte : Le référentiel BD TOPAGE 2009-2010 Premières réflexions 2012-2013 Étude de faisabilité technique (prototypage), Enquête de besoins 2014-2015 Signature d’une convention IGN-Onema et rédaction du modèle de données Sandre (compatible INSPIRE) Etude sur la production d’alertes topologiques en production BDTopage 2015-2016 Etude sur l’élaboration des règles et des services d’accès aux données Mise à disposition des jeux-tests et réunions d’échange avec les partenaires locaux Etude sur la précision et la complétude de la BDTopage pour le référencement d’informations métier 2016-2018 Production de la BDTopage brute et intégration de référentiels locaux Mise à disposition de la BDTopage (2018-2019) Projets SILAT Prendre le meilleur de la BD CARTHAGE ® et BD TOPO ® Couvrir l’ensemble du territoire national Satisfaire aux besoins des acteurs de l’eau Etre compatible INSPIRE Ne faire qu’un avec le RGE de l’IGN La BD TOPAGE est la base de données constituée à partir du thème Hydrographie de la BD TOPO ®, enrichie par le Ministère en charge de l’environnement, l’Onema et les agences de l’eau avec le découpage du territoire en zones hydrographiques d’une part et la codification de ces zones et du réseau hydrographique d’autre part ainsi que d’autres informations issues de la BD CARTHAGE ®.

1. Conduit de projet : objectifs ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion 1. Conduit de projet : objectifs Phase 1: Evaluation de la complétude et de la précision des jeux de données test BDTopage (par rapport à BDCarthage) Phase 2: apport de la BD Topage pour le référencement de données métier; 2 cas de figure à évaluer: 1. l'apport de la BD Topage en terme de précision et d'exhaustivité pour des données Grande Echelle (provenant du SIE ou des données locales) 2. quels traitements effectuer pour des données métier GE devant être « raccrochées » de la BD Carthage à la BD Topage. Les 4 zones des jeux de données test BD Topage BV Vilaine BV Argens BV Cher Finalité: Améliorer la production de la BDT et evaluer des mesures d’accompagnement pour la migration des acteurs de la BDC à la BDT BV Gave de Pau

1. Projet : calendrier Rédaction des livrables Biblio Méthodologie ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion 1. Projet : calendrier Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Biblio Méthodologie Tests Entretiens Rédaction des livrables Entretiens avec futurs utilisateurs: Géomaticiens ONEMA Mathieu Rajerison, DREAL PACA Claire Ajouc, CRIGE PACA Contacté: Florence Massa, Géobretagne; Luc Collange et Fanny Seitz (Départemental du Var du Service Rivières et Milieux Aquatiques à la Direction de l'Environnement)

Les données BDTopage Cours d’eau , BV Argens Cours d’eau BDTopage ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Les données BDTopage Cours d’eau , BV Argens Cours d’eau BDTopage Cours d’eau BDCarthage Géométrie: ME (BD Carthage) privilégiée

Les données BDTopage Tronçons, BV Argens Tronçons BDTopage ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Les données BDTopage Tronçons, BV Argens Tronçons BDTopage Tronçons BDCarthage Géométrie: GE (BD Topo) privilégiée

Les données BDTopage Plans d’eau , BV Argens ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Les données BDTopage Plans d’eau , BV Argens Géométrie: ME (BD Carthage) privilégiée

Les données BDTopage Surface Elementaire, BV Argens ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Les données BDTopage Surface Elementaire, BV Argens + couche Nœud Hydrographique pas représentée ici Géométrie: GE (BDTopo) privilégiée

● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion PHASE 1: Etude de la précision et de la complétude de BDTopage / BDCarthage D'après ISO-19157, les éléments à prendre en compte pour évaluer la précision et la complétude des informations géographiques sont: Exhaustivité: présence, excédent ou omission d'objets, leurs attributs et leurs relations. Cohérence logique: degré d'adhérence à des règles logiques de structures des données, d'attributions et de relations. Précision de position: exactitude du positionnement des objets Précision thématique ou sémantique: exactitude des attributs non-quantitatifs et adéquation des attributs non-quantitatifs, de la classification des objets et de leurs relations. Qualité temporelle: exactitude des attributs temporels et des relations temporelles des objets Utilisabilité : les différentes manières dont les données peuvent être utilisées. Tous les éléments d’ISO 19157 ne seront pas évalués dans le cadre de cette mission, car ils ne sont pas tous pertinent ou l’information qui les concerne est déjà disponible sous une autre forme. Exhaustivité : présence, excédent ou omission d'objets, leurs attributs et leurs relations. A évaluer dans le cadre du projet ; les indicateurs du Tableau 2 ci-dessous permettront de déterminer la complétude de la BDTopage par rapport aux mêmes zones de la BDCarthage®. Cohérence logique: degré d'adhérence à des règles logiques de structures des données, d'attributions et de relations. Ces éléments ont déjà été examinés dans la documentation de la BDTopage, plus particulièrement dans le dictionnaire de données du Référentiel hydrographique (version 2beta8), édité par le SANDRE, et ne seront pas évalués dans le cadre de ce projet. Il en est de même pour l’utilisabilité des données ( Précision de position : la précision de position de la BDTopage peut être jugée de manière relative (c’est-à-dire par rapport à la BDCarthage®), mais pas de manière absolue (car on ne dispose pas de « vérité terrain » par rapport auquel on pourrait juger de la précision de position). Il est à noter qu’en termes de précision de position absolue, une évaluation peut être faite sur la base de l’attribut « résolution » fourni dans l’attribut « Résolution » des couches provenant de la GE, c’est à dire Tronçons et Surfaces élémentaires. Cette résolution est disparate selon le mode de saisie des objets, qui est également indiqué dans l’attribut « Méthode de Résolution » (METH_RESOL). Précision thématique ou sémantique : celle-ci sera jugée par rapport à la cohérence entre les toponymes des objets BDCarthage® et BDTopage. Cette information est fournie par l’IGN sous forme d’alertes lors de l’appariement entre les bases de données. Qualité temporelle : les jeux de données test représentent un prototype, sur lequel aucune mise à jour n’a encore été effectuée. Un attribut temporel de création de la donnée a été créé, mais l’attribut temporel de mise à jour (DATE_MAJ), présent dans toutes les couches, est pour l’instant vide. L’exactitude des attributs temporels de la BDTopage est donc tributaire des attributs temporels des objets de la BDCarthage® ou de la BDTopo® importés, et ne sera pas réalisée dans le cadre de cette mission.

Exhaustivité: Approches proposées pour les couches ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Exhaustivité: Approches proposées pour les couches Longueur de linéaire/ surface BDTopage par rapport à BDCarthage  Méthode de Heipke dite des buffers  Distance entre les linéaires et les nœuds BDTopage et BDCarthage (en cours) Comparaison avec d’autres données plus complètes sur les masses d’eau (données locales)  On cherche à trouver les omissions et les comissions (=ajouts). FP = False Positive = ajouts (éléments du nouveau réseau n’entrant pas dans le buffer sur Tronçons BDCarthage) FN = False Negative = omissions (éléments du réseau de référence n’entrant pas dans le buffer sur Tronçons BDTopage) Source: Heipke (1997) dans Bailly

Exhaustivité: Approches proposées pour les attributs ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Exhaustivité: Approches proposées pour les attributs Précision sémantique (alertes générées sur les toponymes lors de l’appariement)  Exhaustivité des attributs soit à travers les alertes générées lors de l’appariement, soit par comparaison de longueur de linéaire sur les autres attributs (par exemple, « Origine » (% linéaire naturel non aménagé, artificiel)) en cours ALERTEPERS (Attributs Persistance) ALERTEPOSI (Attributs Position) ALERTETOPO (Attributs Toponyme) Les attributs Régime des eaux (GE) et Etat tronçon (ME) ne sont pas cohérents entre eux Les attributs Position par rapport au sol des deux BD ne sont pas cohérents entre eux Mots directeurs des champs Toponymes diffèrent par plus d’une lettre d’écart. Exemple : (vallon des) adrechs et (vallon des) adrets. ‘ Alertes générées lors de l’appariement On cherche à trouver les omissions et les comissions (=ajouts). FP = False Positive = ajouts (éléments du nouveau réseau n’entrant pas dans le buffer sur Tronçons BDCarthage) FN = False Negative = omissions (éléments du réseau de référence n’entrant pas dans le buffer sur Tronçons BDTopage)

PHASE 2: Référencement de données métier GE ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion PHASE 2: Référencement de données métier GE Objectifs: 1. Evaluer l'apport de la BD Topage en terme de précision de position et d'exhaustivité pour des données métier GE (par rapport à la BD Carthage) et pour des cas d’usage particuliers;      2. Déterminer quels traitements effectuer pour des données métier GE devant être « raccrochées » de la BD Carthage à la BD Topage et proposer des mesures d’accompagnement pour les futurs utilisateurs. Cas d’usages étudiés: Le Référentiel des Obstacles à l’Ecoulement (ROE) du SIE (en cours) Suggestions pour d’autres cas d’usages?

● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Prochaines étapes Compléter la phase 1 (étude de l’exhaustivité de la BD Topage) Données GE plus complètes sur les masses d’eau dans les zones des jeux de données test? Déterminer les cas d’usage à évaluer pour la Phase 2: Données métier GE sur les zones des jeux de données test? Evaluation des besoins des futurs utilisateurs et des mesures d’accompagnement nécessaires pour le référencement de données métier existantes. Suggestions de cas d’utilisation possibles à tester? il s'agit en fait d’étudier les besoins des utilisateurs et les mesures d’accompagnement en ce qui concerne le référencement de données métier existantes, qui étaient auparavant positionnées sur la BDCarthage (ou autre) et devraient maintenant être raccrochées à la BDTopage. Peut-être avez-vous également des idées et des suggestions sur d'autres cas d'usage à étudier? N'hésitez pas à m'en faire part. 

● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Je vous remercie de votre attention Vos questions et suggestions sont les bienvenues!

Annexe: Précision de position/ complétude (plan d’eau et surface BDT / hydrographie surfacique BDC)

Annexe: Précision de position/ complétude (plan d’eau et surface BDT / hydrographie surfacique BDC) Couche Plan d’Eau (en violet, ici dans Gave de Pau) est incomplète: prend en compte la géométrie d’une partie des masses d’eau seulement.

Exhaustivité: Longueur de linéaire, surface …mais comment rendre cette information géographique? SURFACE ELEMENTAIRE (BDT)/ HYDROGRAPHIE SURFACIQUE (BDC)   BDCarthage BDTopage Différence (%) ARGENS Surface (m2) 2 851 850 9 278 280 225% CHER 19 009 906 36 093 283 90% VILAINE 1 237 642 4 222 398 241% GAVE DE PAU 12 708 767 14 969 634 18% PLAN D'EAU (BDT)/ HYDROGRAPHIE SURFACIQUE (BDC) 1 170 055 -59% 20 599 979 8% 1 360 165 10% 4 488 957 -65% NŒUDS BDCarthage (Perte) Différence (n) Nombre total 3 237 235 2 1 COURS D'EAU Longueur totale (m) 1 752 588 1 813 711 3% 1 681 007 1 742 925 4% 812 111 852 989 5% 1 920 358 2 117 252 TRONCONS 4 286 065 5 997 841 40% 1 681 037 2 487 304 48% 821 684 1 001 767 22% 1 943 272 3 587 653 85% Par exemple: longueur de linéaire en tête de bassin, par rang de Strahler… Ecart entre le linéaire BDTopage et BDCarthage

Indicateurs (couches) Indicateurs (attributs) 2. Indicateurs proposés pour évaluer l’exhaustivité et la précision sémantique Géométrie de la couche BD Topage ME privilégiée GE priviliégiée BDTopage Indicateurs (couches) Indicateurs (attributs) Couche Type   1. BDTOPAGE_COURS_D'EAU Lignes Exhaustivité : Longueur linéaire de réseau BD Topage vs BD Carthage Exhaustivité: Méthode de Heipcke Précision sémantique entre les toponymes BDC/ BDT 2. BDTOPAGE_TRONÇON_HYDROGRAPHIQUE Exhaustivité: Longueur linéaire de réseau BD Topage vs BD Carthage Exhaustivité des attributs « Origine » (% linéaire naturel non aménagé, artificiel) et « Persistance » Précision sémantique entre les toponymes BDC/ BDT NOEUD_HYDROGRAPHIQUE (Valeurs Pertes seulement) Points Précision de position: Distance entre les nœuds "Pertes" BDC et BDT Exhaustivité de l'attribut Perte entre BDT et BDC PLAN_D_EAU Polygones Exhaustivité: Surface totale BDC/ BDT SURFACE_ELEMENTAIRE

Phase 1: Exhaustivité: 1. Longueur de linéaire, surface ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Phase 1: Exhaustivité: 1. Longueur de linéaire, surface m2 Plan d’eau/ hydrographie surfacique … mais comment rendre cette information « géographique »? En fait il est normal que la BDTopage soit plus longue que la BDCarthage…plus de ‘zigzags’. Ca ne nous dit pas grand-chose sur Pour les plans d’eau par contre, à voir… grands écarts pas toujours compréhensibles (cf Gave de Pau)

Phase 1: Exhaustivité (couches): 2. Méthode de Heipke ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Phase 1: Exhaustivité (couches): 2. Méthode de Heipke Argens Cher On cherche à trouver les omissions et les comissions (=ajouts). FP = False Positive = ajouts (éléments du nouveau réseau n’entrant pas dans le buffer sur Tronçons BDCarthage) FN = False Negative = omissions (éléments du réseau de référence n’entrant pas dans le buffer sur Tronçons BDTopage) Buffer = 50m   Zone commune à BDC et BDT (TP = True Positive) Linéaire de BDT n'appartenant pas à BDC (FP = False Positive) Linéaire de BDC n'appartenant pas à BDT (TN = True Negative) Erreur par rapport à BDC (FP+TN) Argens 98.26% +32.77% 1.74% 34.51% Cher 99.57% +146.74% 0.43% 147.17%

Phase 1: Exhaustivité (couches): 2. Méthode de Heipke ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Phase 1: Exhaustivité (couches): 2. Méthode de Heipke Gave de Pau Vilaine On cherche à trouver les omissions et les comissions (=ajouts). FP = False Positive = ajouts (éléments du nouveau réseau n’entrant pas dans le buffer sur Tronçons BDCarthage) FN = False Negative = omissions (éléments du réseau de référence n’entrant pas dans le buffer sur Tronçons BDTopage)   Zone commune à BDC et BDT (TP = True Positive) Linéaire de BDT n'appartenant pas à BDC (FP = False Positive) Linéaire de BDC n'appartenant pas à BDT (TN = True Negative) Erreur par rapport à BDC (FP+TN) Gave de Pau 98.23% +64.18% 1.77% 65.96% Vilaine 98.14% +17.24% 1.86% 19.10%

● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Phase 1: Exhaustivité (couches): 4. Comparaison avec d’autres sources de données (cours d’eau) Analyse de BD TOPAGE et des inventaires de cours d’eau sur les bassins du Lié et de l’Oust Amon Christophe Danquerque BV Vilaine Source: Danquerque, 2015 pour le BV de la Vilaine uniquement (et par rapport à BDTopo, pas BDCarthage)

Phase 1: Précision sémantique/ Exhaustivité des attributs (Alertes) ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Phase 1: Précision sémantique/ Exhaustivité des attributs (Alertes) Alertes (Attributs) Description Argens (%) Cher (%) Vilaine (%) Gave de Pau (%) ALERTEPERS (Attributs Persistance) Les attributs Régime des eaux (classe Hydro GE de la BDUni) et Etat tronçon (classe Hydro ME) servant à déterminer la valeur de l’attribut Persistance ne sont pas cohérents entre eux 2% 11% 5% 10% ALERTEPOSI (Attributs Position) Les attributs Position par rapport au sol (des classes Hydro GE et ME de la BDUni) servant à déterminer la valeur de l’attribut Position par rapport au sol ne sont pas cohérents entre eux 0% ALERTETOPO (Attributs Toponyme) Lorsque les mots directeurs des champs Graphie principale (GE) et Toponyme 1 (ME) diffèrent par une lettre d’écart, une alerte est créée. Cela permet aussi de faire remonter des différences d’écriture. Exemple : (vallon des) adrechs et (vallon des) adrets. ‘Adrechs’ et ‘Adrets’ correspondent aux mots directeurs. 1% 37% ALERTEINTE Ces alertes pointent les tronçons intersectant plusieurs zones hydrographiques. Elles ne sont pas à corriger, et servent juste à estimer les mises en cohérence nécessaires à effectuer pour avoir une BDTopage conforme. ALERTECODE Ces alertes pointent les tronçons pour lesquels le code hydrographique n’est pas cohérent avec le code de la zone dans laquelle ils sont situés. % = longueur des tronçons où l’alerte a été générée par rapport au linaire total du BV en question

Phase 1: Précision sémantique (Tronçons BDTopage) ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Phase 1: Précision sémantique (Tronçons BDTopage) % = longueur des tronçons où l’alerte a été générée par rapport au linaire total du BV en question

Phase 1: Exhaustivité: Nœuds Hydrographiques ● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Phase 1: Exhaustivité: Nœuds Hydrographiques Nœuds hydrographiques BDCarthage Nœuds hydrographiques BDTopage Bassin Versant de l’Argens   BDCarthage (Perte) BDTopage Différence (n) ARGENS Nombre total 3 237 235 Valeur exutoire au lieu de perte + un des points BDC 'perte' n'est pas listé dans BDT CHER 2 VILAINE 1 GAVE DE PAU

● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion Phase 2: Référencement de données métier GE : le Référentiel des Obstacles à l’Ecoulement (ROE) On calcule les distances minimum entre chaque ROE et la BDCarthage/ BDTopage (ici pour le BV de l’Argens) BDT ROE BDC

● Contexte ● Conduite de projet ● Méthodologie ● Résultats ● Conclusion PHASE 2: Référencement de données métier GE : le Référentiel des Obstacles à l’Ecoulement (ROE) Moyenne distance min. ROE-BDCarthage = 28m Moyenne distance min. ROE-BDTopage = 14m Les ROE sont + proches en moyenne des tronçons BDTopage que BDCarthage… mais que faire pour les ROEs qui sont à + de 50m des tronçons pour les 2 BDs? ...