24
Cédric Marceau, MRC Vaudreuil-Soulanges Marylène Savoie, GéoMont UTILISATION DU LIDAR ET DE LOGICIELS OPEN SOURCE POUR L’IDENTIFICATION DES ZONES À PENTE FORTE À L’ÉCHELLE D’UNE MRC

Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

Embed Size (px)

DESCRIPTION

La MRC de Vaudreuil-Soulanges, par l’entremise de GéoMont, a développé une méthodologie permettant d’identifier les zones de son territoire où les caractéristiques du relief peuvent rendre le sol propice à des mouvements de terrain. En effet, l’acquisition de données d’élévation précises (LiDAR) sur le territoire concerné permet d’identifier les zones à pente forte, qui constituent un des facteurs de risque des mouvements de terrain. Le cadre théorique de l’étude et les critères de définition des talus sont déterminés par les ressources gouvernementales (MSP, MTQ). La méthode, utilisant principalement les logiciels QGIS et GRASS, a permis un traitement efficace des données sur un grand territoire et une identification précise des zones à pente forte. Une validation sur le terrain a permis de calculer une précision de plus de 90% de la force des pentes. Un jumelage de ces informations avec le type de matériel de surface permettra une identification accrue des zones à risque pour permettre une intégration à la gestion du territoire. Le résultat de l’analyse de GéoMont permettra de soutenir les ressources du service de l’aménagement du territoire de la MRC de Vaudreuil-Soulanges dans sa quête de raffiner les zones de mouvement de terrain sur son territoire et ainsi traduire ces résultats en des normes applicables sur le terrain au niveau municipal, et ce en conformité avec le cadre de zonage des talus du Ministère des Transports du Québec (MTQ).

Citation preview

Page 1: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

Cédric Marceau, MRC Vaudreuil-SoulangesMarylène Savoie, GéoMont

UTILISATION DU LIDAR ET DE LOGICIELS OPEN SOURCE POUR L’IDENTIFICATION DES ZONES À

PENTE FORTE À L’ÉCHELLE D’UNE MRC

Page 2: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

- déroulement de la présentation -

2/23

Évaluation des pentes fortes– Méthode– Données– Validations– Résultats

Contexte du projet– Acteurs et objectifs– Aspects législatifs– Schéma d’aménagement– Mandat d’identification

des pentes fortes

Étapes en cours et à venir– Des pentes fortes vers

les zones à risque– Conclusion : défis à

venir

Page 3: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

- contexte du projet -

Loi sur l’aménagement et l’urbanismeOblige les MRC à identifier les zones de leur territoire présentant des contraintes majeures à leur occupation pour des

raisons de dangers potentiels relatifs à la sécurité publique, à la santé et au bien-être des personnes.La zone sujette au mouvement de terrain fait partie des contraintes naturelles.

Nature des dépôts meublesComposés de till, de limon et d’argile marine sensible, ils créent un milieu favorable aux mouvements de terrains

dans les secteurs de forte pente, de mauvais drainage et de végétation parsemée.

Préoccupation des municipalitésDemande à la MRC de raffiner la localisation et l’identification des zones potentiellement à risque

dans le cadre de la révision du SAR 3e génération.

Analyse de la MRC Analyse du portrait de la situation actuelle sur son territoire et dans d’autres MRC du Québec

afin de l’orienter vers le choix d’une méthode appliquée de localisation de ce type de zone qui répondra à ses besoins mais également aux besoins des municipalités locales.

3/23

Page 4: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

- projet de raffinement de la zone à risque de mouvement de terrain : ZMT -

2012-2013 : Les municipalités de Coteau-du Lac, Saint-Lazare, Saint-Polycarpe et Saint-Télesphore transmettent une résolution à la MRC lui demandant de raffiner la zone à risque de mouvement de terrain;

4/23

Page 5: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

-projet ZMT –L’équipe du bureau de projet

Élu délégué

Chargée de projet

M. Robert Grimaudo, maire de la ville de Saint-Lazare

Mme Catherine Marcotty, conseillère en aménagement du territoire

Pilote du projet

M. Raymond Malo, directeur général adjoint de la MRC

Collaborateurs•M. Cédric Marceau, spécialiste en géomatique de la MRC•Mme Alexandra Lemieux, conseillère en aménagement du territoire de la MRC•Me Valérie Tremblay, directice du greffe et du contentieux de la MRC•M. Serge Tremblay, directeur général de la ville de Saint-Lazare•M. Jean-Paul Choisez, inspecteur en bâtiment et en environnement et préposé à l’urbanisme de la municiplité de Saint-Polycarpe•M. Jean-Sébastien Forest et Mme Chantal Bilodeau, ministère de la Sécurité publique•Mme Marylène Savoie, géomaticienne de l’Agence géomatique de la Montérégie GéoMont

5/23

Page 6: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– projet ZMT –Le mandat

• Analyser le portrait de la situation au niveau régional et provincial;

• Analyser le rôle des principaux intéressés : Ministère de la sécurité publique (MSP), Ministère des transport (MTQ), Municipalité régionale de comté (MRC), les municipalités et les citoyens;

• Choisir une méthode appliquée pour le raffinement de la zone de mouvement de terrain adaptée aux particularités du territoire de Vaudreuil-Soulanges;

• Validation des résultats avec le MSP et le Ministère des affaires municipales et de l’Occupation du territoire (MAMOT);

• Procéder à la nouvelle cartographie des zones de mouvement de terrain;

• Présentation de la nouvelle cartographie au comité régional d’aménagement et d’environnement.

6/23

Page 7: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– projet ZMT –Le processus

• Le volet géomatique du projet :

Analyser spatialement le territoire touché;

Choisir une méthode appliquée de détermination des zones à risques;

L’Agence de géomatique montérégienne, GéoMont, a identifié les secteurs de fortes pentes et a procédé à une validation sur le terrain;

La firme Néogis a déterminé, à partir des données de forte pente, le zonage des talus de la MRC de Vaudreuil-Soulanges en respect du devis spécial pour le zonage conventionnel (version 2.1) du MTQ;

Cartographier les nouvelles limites de la zone.

7/23

Page 8: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– 1er schéma d’aménagement –

Les zones à risque de glissement de terrain ont été déterminées selon la méthode par stéréoscopie à partir

des photos aériennes de la région

Le pinceau large

8/23

Page 9: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– zones à risque de glissement de terrain –

Plan 15: « Les zones de contraintes » juin 1989

9/23

Page 10: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– zones à risque de glissement de terrain –

Plan 28: « Les contraintes à l’occupation du territoire » 2004

Page 11: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– bande de terrain potentiellement instable –Le schéma a précisé les

zones à risque de glissement de terrain en

introduisant le concept de bande de terrain

potentiellement instable.

Source :Gouvernement du Québec

Article 19.5,1 du schéma Les interventions à l’intérieur des zones à risques de mouvements de terrain:« […] Ainsi, pour les zones à risques de mouvements de terrain identifiés au plan 28 faisant partie intégrante du présent schéma révisé, lorsque le terrain en pente (talus) présente une inclinaison de 25% et plus et que le talus a une hauteur de cinq mètres et plus, aucune construction de bâtiment destiné à l’occupation humaine […], de bâtiment accessoire et de bâtiment de ferme et aucun ouvrage (incluant les travaux de remblai, de déblai, d’installation d’une piscine, d’installation d’une fosse septique, etc.) ne sont autorisés dans la bande de terrain potentiellement instable et sur le talus ».

À partir de la cartographie, la

délimitation de la bande de terrain potentiellement instable correspond à des bandes de terrain situées au sommet et à la base du talus dont la profondeur, mesurée horizontalement, équivaut à deux fois la

hauteur du talus.

11/23

Page 12: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

- présentation de l’agence -

DESCRIPTIONBasée à Saint-Hyacinthe, l’Agence géomatique montérégienne est

un organisme à but non lucratif créé à la fin de l’année 2003

MISSIONPromouvoir l’utilisation, l’accessibilitéet le développement de la géomatique

ÉQUIPE MULTIDISCIPLINAIRE4 employés de différentes disciplines :Géomatique, géographie et agronomie

RÉALISATIONS www.geomont.qc.caCartographie interactive en ligneAnalyse spatiale et géotraitement

Coordination de projets d’acquisition de donnéesSupport aux membres, cartographie, etc.

12/23

Page 13: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– mandat –

Identification des pentes fortes seulement

– Intégration de la couche de texture de sol à titre indicatif

Normalisation pour utilisation légale : phase ultérieure

13/23

Page 14: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– première étape –revues théorique et technique

14/23

Revue des études réalisées• Méthodologie du MSP et du MTQ

Guide d’utilisation des cartes de zones de contraintes et d’applications du cadre normatif du Service de la géotechnique et de la géologie (Gouvernement du Québec, 2005), le Schéma d’aménagement et de développement de la MRC de Portneuf (n.d.), Devis spécial pour le zonage conventionnel (version 2.1) du MTQ;

• Définitions et critères de risque du mouvement de terrain liés au relief: 3 catégories : 14°-20°, 20°-27°, 27°+ (25%, 36.4%, 51%), avec ou sans cours d’eau à la base.

Comparaison avec des études similaires• Étude du Gouvernement du Québec (2005): les talus ont été définis à partir d'hypsométrie (courbes de niveau aux 2,5 m pour l'identification des talus - précision planimétrique ± 20 mètres);

• Études en géomorphométrie : beaucoup d’études à partir de données LiDAR et de MNT. Utilisation de plus en plus fréquente.

Page 15: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– deuxième étape –choix de la méthode

Traitement de base des données LiDAR – Choix du MNT– TIN : Réseaux triangulés irréguliers, ArcMAP – LP360 - 3D analyst toolbox;– MNT : Produit par GéoMont, résolution planimétrique de 1 m (taille des pixels) et altimétrique de 50 cm.

Choix de la segmentationRegroupe les valeurs en fonction de la similarité des cellules adjacentes et selon des paramètres définis par l’utilisateur – ce sont les cellules qui guident la division (vs clusterisation)

15/23

Description du LiDAR utiliséLes données LiDAR utilisées proviennent du relevé 2011 - Vallée du Haut-St-Laurent). L'incertitude reliée à ces données est de 1 m (1 a 4 points au m2) au niveau planimétrique (x, y) et de ± 50 cm au niveau altimétrique (± 15 cm pour 95% du territoire)

ObjectifRegrouper les zones de pentes similaires, en conservant au maximum les écarts entre le point le plus haut et le point le plus bas

1ère validation du choix de la méthode (MNT et segmentation) : MRC des Maskoutains

Page 16: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

Méthode MNT

- Moyenne des points d’élévation- Effet secondaire : précision ?

Méthode TIN

- Critère d’élévation au premier plan- Effet secondaire : bruit

– deuxième étape –résultat de la comparaison des méthodes

16/23

Page 17: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– deuxième étape –résultat de la comparaison des méthodes

17/23

Page 18: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– troisième étape –préparation des données

Création d’une matrice de pente à partir du MNT pour tout le territoire

18/23

• Création de la matrice de pentes dans GRASS :r.slope.aspect

• Redivision et redéfinition pour la segmentation : 4 zones et élimination des zéros

Page 19: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– quatrième étape –traitements

• Ajout d’attributs et calcul des statistiques

• Tri des polygones

19/23

1. Spatial radius : 5.2. Mode convergence threshold (augmente légèrement la segmentation) : 0.01.3. Range radius (paramètre le plus sensible) : 5.4. Max # of itterations : 1005. Min region size (grosseur minimum des talus selectionnés) : 10.6. 8-neighbor connectivity : yes.

1. Spatial radius : 5.2. Mode convergence threshold (augmente légèrement la segmentation) : 0.01.3. Range radius (paramètre le plus sensible) : 5.4. Max # of itterations : 1005. Min region size (grosseur minimum des talus selectionnés) : 10.6. 8-neighbor connectivity : yes.

1. Spatial radius : 5.2. Mode convergence threshold (augmente légèrement la segmentation) : 0.01.3. Range radius (paramètre le plus sensible) : 5.4. Max # of itterations : 1005. Min region size (grosseur minimum des talus selectionnés) : 10.6. 8-neighbor connectivity : yes.

Paramétrage

• Segmentation : Orfeo toolbox dans QGIS Utilisation initiale via le logiciel Monteverdi, mais pour des contraintes de taille des matrices d'entrées, la version de Orfeo Toolbox pour QGIS a été sélectionnée. Plusieurs tests de sensibilité ont été effectués afin de déterminer les options de segmentation optimum. La méthode de segmentation utilisée est le Mean shift Large scale.

Page 20: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– quatrième étape –traitements

Page 21: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC
Page 22: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– cinquième étape –validation

• Campagne de terrain– Indicateurs – Matériel– Traitement des

résultats

• Résultats– Moyenne des

différences observées de 8.7%

– Erreur fonction de la hauteur du talus

21/23

Page 23: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

– sixième étape –analyses

• Limites de la méthode– Beaucoup de zones identifiées (raffinement avec texture de sol)

– Traitement par talus nécessaire pour en définir les limites

• Parallèle avec méthode du MTQ– Limites horizontales et verticales– Élimination en fonction de la texture– Zone d’influence du talus (zonage)

22/23

Page 24: Utilisation du LiDAR et de logiciels open-source pour l'identification de zones à pente forte (talus) à l'échelle d'une MRC

La talus-interprétation des polygones

– La suite –vers l’utilisation

23/23

Transformer les résultats pour qu’ils soient conforme au cadre législatif

Approbation de la méthodologie utilisée par le MSP

Utilisation dans le schéma d’aménagement