Apport de la géomatique dans la modélisation d'un écoulement en région urbaine en 2D à l'aide de logiciels de SIG

Abstract

L’équipe du HECE (Hydraulics in environmental and civil engineering) de l’Université de Liège conçoit un modèle hydraulique d’inondation en région urbaine. Une approche à l’aide de techniques de géomatique a été sollicitée dans sa conception. Le présent mémoire propose des méthodologies construites à partir de logiciels de SIG (Système d’Information Géographique) en vue de les intégrer au modèle des ingénieurs. En outre, ce travail décrit une méthode basée sur les concepts de l’antialiasing pour représenter les éléments de voirie et de bâti de la région urbaine, sans généraliser l’information d’affectation à l’échelle du pixel. Il fournit également une méthode pour simuler un écoulement dans le modèle urbain, grâce à l’utilisation des algorithmes de « distance-coût ». Celle-ci s'avère toutefois trop générale pour représenter efficacement un écoulement. Ensuite, deux méthodes ont été élaborées pour travailler les valeurs de propagation à différentes résolutions. La première, basée sur l’agrégation des pixels en conservant la moyenne des valeurs issues de l’algorithme de « distance-coût », ne répond pas aux attentes des hydrauliciens. La seconde méthode, plus adéquate, calcule des coefficients de propagation en sortie de mailles grossières en considérant la moyenne des pixels en bordure de maille. Enfin, une technique pour extraire les axes centraux des voiries a été conçue. Il s’agit cependant d’une approximation, et les intersections des rues ne sont pas toujours placées correctement au centre des carrefours. HECE’s (Hydraulics in environmental and civil engineering) team from the University of Liège is designing an hydraulic model of flooding in urban area. An approach using geomatic methods has been requested for its design. This master thesis presents some GIS (Geographic Information System) methods that will be integrated to the engineer’s model. Furthermore, this work describes a method based on antialiasing to represent the roads elements and built zones in the urban area, without generalising the assignment to the pixel scale. This work produces also a method to simulate a runoff in the urban model thanks to « cost distance » algorithms. But this last method is too general to represent the runoff with efficiency. Then, two methods are created to manipulate propagation values at different resolutions. The first is based on pixels aggregation which assigns the pixels mean value coming from the « cost distance » algorithm to the new one, but it does not match with the engineers desires. The second one, more suitable, calculates propagation coefficients in coarse pixel output by considering the pixels’ mean in edges. Finally, a method to extract the roads central axes has been designed. Nevertheless, this last method is an approximation, the roads intersections are not always placed in the crossroads center with enough precision.