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La mise en place d'un Système d'information Géographique dans le cadre du programme "rade de Brest" lmplementation of a Geographica/ Information System in the framework of "rade de Brest" program

Emmanuelle ÉON et Nicole PIRIOU Université de Bretagne Occidentale, GÉOLITIOMER-Brest - UMR 6554-CNRS Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique BP 817 - 29 285 - BREST Cedex Communauté Urbaine de Brest-Cellule rade de Brest , 3, rue Dupleix - 29200 - BREST - France

Résumé

Mots-clés:

Abstract:

Keywords :

Le Contrat de baie de la rade de Brest est un programme environnemental de grande envergure puisqu'il couvre la rade de Brest et son bassin versant soit 2 800 km2

• C'est après le constat de détérioration de la rade de Brest et la prise de conscience que la résorption des pollutions ne se ferait qu'en tenant compte des bassins versants que la Communauté urbaine de Brest a décidé d'initialiser un tel programme . Dans la phase d'étude préliminaire, un des objectifs est le rassemblement des connaissances sur les bassins versants et la rade. Ces données hétérogènes et nombreuses sont rassemblées dans une base de données reliée à un Système d'information Géographique . Un tel système est un outil intéressant pour une étude environnementale globale mais des questions apparaissent (notamment des problèmes d'échelle). Système d'information Géographique - Bassin versant - Contrat de Baie - Rade de Brest - Environnement

The Brest Bay Programme is a vast environmental programme, for it covers the entire Bay as well as its catchme nt basin, or 2 800 km 2

• The deteriorating state of Brest's Bay and the fact that the elimination of its pollution would only be possible by taking into account the catchment basin, are the reasons for the Brest Urban Community's engagement in such a programme . In a preliminary phase, the studies are centred on developing knowledge of the catchment basins and Bay of Brest. These numerous and diverse data are gathered into a data base linked to a Geographical Information System. This type of system is very convenient for a comprehensive environmental study, but many questions remain (scale problems in particular) . Geographical Information System - Catchment basin - Bay Contract - Bay of Brest - Environment

Le programme "rade de Brest" est un programme environnemental initialisé par la Communauté urbaine de Brest (CUB) en mars 1992. C'est un arrêté préfectoral de février 1992 qui institue le Comité de baie et son bureau. Tel qu'il est défini actuellement, le Contrat de baie est établi pour 10 ans .

Les premières études scientifiques ont démarré en septembre 1992. Le programme intègre trois volets : un Contrat d'agglomération, un volet "actions diverses" et un Contrat de baie qui fait l'objet de la présente communication.

Avant de rentrer dans une phase d'action, le Contrat de baie nécessite des études préalables dont un état des lieux. C'est à ce titre qu'il a été fait appel (entre autres) aux géographes de l'Université de Bretagne Occidentale (E. Éon). Pour mener à bien ce recensement de l'existant sur les bassins versants de la rade de Brest, il a été décidé d'intégrer les données dans un Système d'information géographique (SIG). Ce système semble être un outil adapté pour une étude environnementale globale.

I - LE CONTRAT DE BAIE, UN PROGRAMME À L'ÉCHELLE D'UN BASSIN VERSANT

A - Qu'est-ce-qu'un Contrat de baie?

Les Contrats de baie sont des programmes d'action à l'échelle d'un bassin versant visant au maintien de la qualité des eaux littorales, voire à la restauration de cette qualité dans un souci de préservation des écosystèmes côtiers, tout en œuvrant simultanément au développement des activités économiques.

D'après la circulaire du 13 mai 1991, un Contrat de baie« correspond à une unité littorale homogène c'est-à-dire un secteur affecté par des causes et des mécanismes de pollution difficilement dissociables et où, par conséquent , les divers acteurs locaux partagent de nombreuses préoccupations communes.

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Le plus souvent, il s'agit d'une baie, d'un estuaire ou d'un étang littoral. [. .. ] Puisque la lutte contre les pollutions des eaux littorales ne peut être efficace que par la prise en compte des apports de l'ensemble du bassin versant, le Contrat de baie doit être élaboré à ce niveau. L'amélioration de la qualité des eaux d'un secteur littoral implique de définir un programme concernant l'ensemble du bassin versant».

Par ailleurs, la circulaire du 22 septembre 1992 indique que les Contrats de baie doivent s'inscrire dans les Schémas directeurs d'aménagement et de gestion des eaux (SDAGE) et les Schémas d'aménagement et de gestion des eaux (SAGE) institués par la loi du 3 janvier 1992, ces derniers constituant des ensembles hydrographiques.

Il y a donc volonté du législateur de prendre en compte la notion de bassin versant pour les actions de lutte contre la pollution et la restauration de la qualité des milieux aquatiques. La CUB a décidé de mettre en place un tel programme autour de la rade de Brest. L'aire d'étude est délimitée par la ligne de partage des eaux des rivières arrivant en rade. Elle constitue un territoire important avec 2 600 km2 en domaine terrestre et 185 km2 en domaine marin. 136 communes et trois départements sont concernés (Finistère, Côtes d'Armor, Morbihan).

B - Pourquoi un Contrat de baie pour la rade de Brest ?

Plusieurs motifs justifient la mise en place d'un tel programme. De multiples pollutions affectent les écosystèmes de la rade et de son bassin versant. La qualité générale des eaux s'est détériorée , posant le problème crucial de la potabilité de l'eau et de l'eutrophisation. Conséquence de cette détérioration et d'une pression sur cet espace, on assiste à une forte décroissance des ressources halieutiques en rade depuis trente ans. Globalement , on constate un appauvrissement des écosystèmes et une dégradation des paysages. De nombreux milieux, qu'ils soient marins, estuariens ou terrestres sont altérés . Or, le territoire des bassins versants est étendu, les compétences se chevauchent et imposent une organisation et une harmonisation des moyens d'action.

Au vu de ce constat, il est apparu important d'élaborer une étude prenant en compte l'ensemble des milieux et de considérer la rade comme un vaste système, où chacun des éléments fonctionne en interaction avec les autres.

La rade de Brest est une entité hydrographique importante, exutoire de deux cours d'eau principaux (l'Aulne et !'Élorn) et d'une multitude de ruisseaux côtiers ayant une course plus ou moins longue. Les bassins versants de ces rivières sont le siège d'une importante activité agricole intensive . Les industries et les agglomérations (pollution bactériologique notamment) sont aussi génératrices de nuisances . L'activité portuaire brestoise avec ses trois ports : militaire, de commerce et de plaisance induit une pollution directe de l'eau de mer (notamment par le tributylétain des peintures antissalissures des navires). L'eau drainant le bassin versant (ruissellement et cours d'eau) est le vecteur principal des pollutions dont le réceptacle final est la rade (Fig. 1 ).

Ainsi, depuis vingt ans, on a constaté un doublement des teneurs en nitrate en rade de Brest. D'après une étude d'IFREMER, la rade est le premier site français (comparé à des sites de même ampleur) pour les concentrations en nitrates. Cependant, la rade n'est pas victime d'une eutrophisation alarmante comme c'est le cas en baie de Saint-Brieuc ou en baie de Douarnenez grâce aux conditions hydrodynamiques locales qui permettent un bon renouvellement des eaux à travers le goulet de Brest. Ceci démontre que les milieux ne réagissent pas isolément mais qu'ils fonctionnent comme un tout. Il faut appréhender les différents bassins ainsi que la rade avec une approche systémique et comprendre les interactions des pollutions dans les différents milieux.

L'objectif général du Contrat de baie est d'obtenir la restauration, la gestion et la préservation de la qualité des milieux de la rade de Brest et de son bassin versant. L'objectif corollaire est de réussir à harmoniser l'ensemble des opérations ou programmes à caractère environnemental menés sur la zone d'influence du Contrat. Le programme est assez souple car il est prévu que de nouveaux objectifs pourront être définis au fur et à mesure de l'avancée des connaissances scientifiques et de l'évolution de la situation environnementale .

Dans le cadre du programme scientifique préparatoire, les objectifs étaient de réaliser un état des lieux portant sur la rade et son bassin-versant, cinq expériences pilotes de dépollution et des semis de naissain de coquille Saint-Jacques d'élevage afin de conforter les stocks naturels et d'aider au maintien de l'activité de pêche locale.

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II- LE CHOIX D'UN SIG POUR UN ÉTAT DES LIEUX

A - Des données de sources diverses

Afin de mener à bien le Contrat de baie, il était nécessaire d'établir un partenariat entre les différents acteurs concernés. On distingue trois catégories de partenaires (Tabl.1). D'abord, les membres majeurs : ils disposent de données publiques , ils font partie du Comité de baie, ils participent financièrement au Contrat et ils ont pour la plupart un pouvoir réglementaire en matière d'environnement. Ensuite, les membres associés : ils sont détenteurs de nombreuses informations, ils n'appartiennent pas au Comité de baie et/ou ils n'ont pas de rôle de police ou de pouvoir législatif. Enfin, les partenaires temporaires : ce sont des organismes de recherche ou des bureaux d'étude qui réalisent des études ponctuelles, à la demande des partenaires et qui sont rétribués à cet effet.

MEMBRES MAJEURS MEMBRES ASSOCIES PARTENAIRES TEMPORAIRES Préfectures 29 et 22 Mairies des 136 communes du Université de Bretagne

bassin versant Occidentale Direction Départementale de IFREMER Institut d'Etudes Marines l'Equipement 29 Direction Départementale de Société d'Etude et de Protection de IFREMER l'Aqriculture 29 la Nature en Bretagne Direction Départementale de l'Action Parc Naturel Régional d'Armorique CEMAGREF Sanitaire et Sociale 29 Direction des Services Vétérinaires Eaux et rivières de Bretagne Ecole Nationale Supérieure 29 d'Agronomie de Rennes Direction Départementale des Comité Local des Pêches Maritimes INRA Affaires Maritimes 29 Communauté Urbaine de Brest Office National de la Chasse TELECOM Conseils Généraux 29 et 22 Syndicats Mixtes de l'Élorn et de Ecole Nationale Supérieure de

l'Aulne Chimie de Rennes Conseil Régional Chambre d'Agriculture 29 Pôle Analytique de l'Eau Direction Régionale de l'lndustire de Conservatoire des Espaces Laboratoire Départemental de la Recherche et de l'Environnement Littoraux Quimper Direction Régionale à Chambres du Commerce et de CEDRE l'Environnement !'Industrie de Morlaix, Chateaulin et

Brest Aqènce de l'eau Loire-Bretagne Section Conchylicole Régionale SHOM Ministère de l'Environnement Comité Scientifique de la Pêche IGN L'Union Européenne Marine Nationale Météo France

Associations de Protection de Les producteurs d'eau potable Pêche

Tableau 1 : Les partenaires du Contrat de baie

Le diagnostic environnemental est aujourd'hui en phase terminale . Il se concrétise par la réalisation d'un atlas représentant les données recueillies auprès des organismes partenaires ainsi que les principaux résultats des différents organismes de recherche impliqués dans le Contrat de baie . L'état des lieux a consisté à collecter des données physico-chimiques existantes, acquérir des données physico-chimiques manquantes, mettre au point de nouveaux indicateurs biologiques de perturbation, recenser les activités en rade, sur le littoral et sur le bassin-versant, rassembler des données juridiques et économiques, élaborer des modèles prédictifs .

La manipulation d'une telle quantité de données, même organisées dans une base de données n'est pas une tâche aisée. Le principal problème est d'homogénéiser ces données à caractère environnemental à échelles variables et issues de sources dispersées .

1 - Les données des administrations

Les informations alimentant la base de données proviennent de divers services et organismes et sont donc, à l'origine, géographiquement dispersées . Elles ne sont pas non plus uniformisées : certaines sont informatisées sous divers formats, d'autres pas. Bien souvent, les informations ne sont pas à jour. Les données transmises sont redondantes selon les divers services fournisseurs, certaines sont inutiles ou absentes . Les informations sont différentes selon les organismes. En ce qui concerne les réseaux de

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mesure (de la qualité des milieux), le choix des points de prélèvement et les paramètres mesurés répondent à des besoins précis à un instant "t" pour un endroit donné. Il n'y a donc pas de problématique globale environnementale. De plus, pour les mesures , les suivis dans le temps et l'espace se font en fonction des budgets et des disponibilités du personnel.

2 - Les données des scientifiques

La plupart des équipes scientifiques (environ une cinquantaine) ont travaillé sur des études ponctuelles. Le plus souvent, elles étudiaient un site précis et/ou un phénomène spécifique .

Les données sont dans l'ensemble très hétérogènes et spécialisées or, le Contrat de baie se veut une · étude globale. Il faut relier les données entre elles afin de comprendre leurs possibles interactions et ainsi comprendre le fonctionnement du "système rade". Le Système d'information géographique est apparu comme un outil intéressant pour cette approche globale .

B - Un SIG : un outil pour une étude environnementale globale

Le choix s'est rapidement orienté vers un SIG car cet outil possède quatre fonctionnalités intéressantes.

1 - Gérer des données

Le SIG permet de structurer les données pour leur exploitation et d'établir des liens entre des données graphiques (les fonds de cartes par exemple) et des données non graphiques (les renseignements ayant trait à ces fonds de cartes) . Les données sont repérées dans l'espace et on peut, si on le désire, avoir une vision globale de ces données sur l'ensemble du bassin versant ou faire un zoom sur un endroit précis. Le SIG permet donc d'inventorier les données et d'étudier leur distribution spatiale. Un des atouts majeurs de ce système est qu'il permet une mise à jour rapide des données, à condition bien sûr d'aller chercher l'information quand elle est renouvelée.

2 - Extraire, interroger, analyser des données

Les données non graphiques sont consultables par sélection graphique . Le SIG permet de sélectionner précisément l'information dont on a besoin (les villes de plus de 5 000 habitants par exemple). Les différentes couches sont superposables permettant une comparaison aisée des données, la réalisation de cartes thématiques et l'analyse des données.

3 - Editer des données

Le SIG permet d'éditer rapidement des cartes et des graphiques qui servent de documents de travail ou de documents destinés à la communication . Lès cartes peuvent être éditées à différentes échelles . Les données peuvent s'échanger.

4 - Un outil d'aide à la décision

Le SIG permet l'élaboration de synthèses aidant à prendre des décisions. Il doit permettre à terme de contrôler les réseaux de mesure dans le temps et l'espace et de comprendre les divers processus afin de prendre les décisions qui s'imposent (l' exposé de cartes lors de la présentation du Contrat de baie aux maires des communes des bassins-versants est très utile pour leur montrer les points noirs et faire comprendre que la rade fonctionne en tant que système) . Ce système nous donne une vue d'ensemble du bassin versant mais aussi des différentes informations assurant ainsi un rôle de transversalité .

Le SIG permet d'avoir une approche globale du "système rade". Cependant, la mise en place d'un SIG n'est pas facile sur un territoire considérable (trois départements) et avec comme choix d'échelle de travail le bassin versant.

C - Des problèmes d'échelle

Pendant longtemps, dans les actions de lutte contre la pollution en zone côtière, la notion de bassin versant était peu utilisée. Elle est devenue impérative dans les années 1980 avec l'apparition des problèmes d'eutrophisation . Depuis quelques années, de nombreuses expériences sont menées à l'échelle de petits bassins versants par les scientifiques afin de cerner les problèmes de pollution. La notion de bassin versant à échelle globale est de plus en plus souvent utilisée dans les documents d'aménagement. Il apparaît que le bassin versant en tant qu'unité physique est devenu une entité incontournable dès qu'il s'agit de mettre en oeuvre des moyens de lutte antipollution . Le bassin versant est donc une "nouvelle frontière" pour le géographe travaillant sur le littoral.

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Limita de be111ln versant

Réseau hydrographique

r·---- - - , ; Figure 2 ;

Limita del IOUS· bassins versant,

~ Besain veraant de ta Penfeld

~ Bassin varaant de l'Elom

fflmm Bassina versant1 orientaux

~ Bass in versant de rAulna

UIIlilII Bessins versants côtiers

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• T

_.

Villa de plus do 5000 hab .

Porto

Flux de pollutio<l tarrast~

[ ~ · ] Eaux du 1ud

~ Eaux du nord

[l!'l!l Eaux mélangées

_. Clrculat)on dea ma■lff d'eau

BASSINS ET SOUS-BASSINS VERSANTS DE LA RADE DE BREST

ISSUS DU MNT

1 .... !

''"----Li=m-ite ____ .,_i _s_ou_rc_,_' e_N_s_A_R_•;...n_n_" ______________ \_'!_·-_-:_-: _______ __,,l=_,JI _ d6pertemenlale ' RhllHtlon c1rtographlquo : Collult Rtdt dt Brt■ I E. EON ---LE RESEAU BASSIN VERSANT :

LES 18 POINTS NODAUX

1

1 1 l- """""-'= -..:~:.._ _ __:::..,___L._(•_• _______ ....1:::;_ ___ ,;;_ ______________ E_. E_O_N ___ --11

0 •

Num6ro du baesln versant et du point nodal

Point nodal

limite de Bassin Versant

1 Ava l Penfeld 2 Aval Landerneau 3 Pont ar Bled 4 Aval Landivisiau 5 Station da pompage du Vernie e Aval Daoulas

7 Aval Hôpital-Camfrout 8 Aval La Faou 9 Aval Oouffln• 10 Ava l Chatoau lln 11 Amont Chateaul in 12 Aval Star Goanez

13 Aval Chataaune uf-du~Faou 1 ◄ Amont Chateauneuf-du-Faou 1 ~ Aval do l'Ellez 18 Aval Clrt't8 ÎX·Plouguer 17 Aval Canal do Nantoo A e .... t 18 Amont Cartialx -Plouguer

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Pour les besoins du Programme rade, un modèle numérique de terrain (MNT) nous a permis de déterminer assez précisément les limites du bassin versant. Ce MNT a été élaboré, à partir de deux images SPOT panchromatiques datant du 8 et du 11 mars 1993 et couvrant la totalité du bassin versant de la rade, par la société ISTAR qui a calculé un MNT à pas de 20 mètres. L'École nationale supérieure d'agronomie (ENSA) de Rennes a alors calculé le bassin versant général de la rade de Brest (logiciel MNT Surf). Le modèle a été affiné à la demande de la Cellule "rade de Brest" qui souhaitait un découpage en sous-bassins versants suivant la localisation et la taille de ces derniers : découpage en unités à partir de 25 ha pour les bassins côtiers, découpage en unités à partir de 500 ha pour les bassins de la Penfeld, de l'Élom, de la Mignonne, de la rivière de l'Hôpital-Camfrout et de la rivière du Faou, découpage en unités de 2 000 ha pour les bassins de l'Aulne.

On aboutit ainsi à un outil relativement souple avec un découpage des bassins versants en systèmes emboîtés permettant de travailler à différentes échelles (Fig. 2).

Ce découpage préliminaire nous a permis de proposer un maillage de points nodaux en découpant le territoire d'étude en fonction des grandes caractéristiques de l'occupation du sol et de certains critères naturels (estuaire) en 18 sous-bassins versants principaux (sans compter les petits bassins côtiers). En aval des 18 sous-bassins, une station de prélèvement sera mise en place à chaque point nodal (Fig. 3). Cette méthodologie doit aider à quantifier et qualifier les pollutions pour les 18 grands bassins terrestres, de révéler les points noirs afin de trouver des solutions adéquates à chaque problème.

Les bassins côtiers font l'objet d'une attention particulière puisque des analyses physico-chimiques et bactériologiques sont effectuées sur 60 émissaires débouchant en rade de Brest. La délimitation du bassin versant ne pose pas de problème en soi (bien que la question soit plus délicate quand on aborde le domaine littoral) . La difficulté réside dans le choix d'une échelle de travail correspondant aux besoins de l'étude. En effet, le bassin versant peut se découper en autant de bassins qu'il y a de cours d'eau mais découper le territoire aussi finement pour une étude globale n'est pas des plus judicieux. Pour une échelle générale, c'est l'ensemble du bassin versant qui sera le territoire d'étude.

Pour connaître le poids d'une activité donnée d'une commune sur un bassin versant et si cette commune possède le quart de sa superficie sur ce bassin, la méthodologie employée est en général une règle de trois. Pour une étude globale cette solution peut être suffisante mais la marge d'erreur est importante. Prenons l'exemple d'un calcul de flux d'azote. On possède comme donnée de base le pourcentage de la superficie du bassin occupé par la commune ainsi que le nombre d'animaux présents à un temps "t" sur la commune. Le résultat obtenu sera faussé car les épandages se font aussi souvent sur des communes autres que celles du siège de l'exploitation où sont recensés les animaux. Pour une analyse plus précise, il faut faire une étude à la parcelle et y calculer les entrants et sortants après enquêtes sur le terrain. On comprend aisément que pour des problèmes de temps et de coût, cette méthode soit inapplicable à l'échelle d'un grand bassin-versant. L'échelle de collecte des renseignements est en général administrative. Les données s'appliquent à une commune, un canton, un département ... Comment faire coïncider cette réalité administrative avec une entité basée sur des critères naturels ?

L'outil SIG nous permet de localiser des données et de les visualiser. Un atlas est en cours d'élaboration et constituera la synthèse de l'état des lieux (logiciel Mapinfo). A terme, il s'agira d'élaborer des cartes de synthèse et d'analyse spatiale nous permettant d'avoir une approche globale du fonctionnement du "système rade" (logiciel Arc/lnfo) . De telles cartes doivent aider à la localisation et à la détermination des projets à réaliser dans la phase d'action du Contrat de baie afin de reconquérir la qualité des eaux et des milieux . Actuellement, la Cellule "rade de Brest" réfléchit à la création d'un observatoire de l'environnement qui aura pour nom réseau RADE (pour Réseau d'analyse de données environnementales). Cette structure, dont le SIG fera partie, permettra d'actualiser l'état des lieux et de hiérarchiser les travaux à mener prioritairement, de mesurer l'effet des actions entreprises, de réaliser une veille environnementale dans le temps pour définir les nouvelles actions à entreprendre. L'accompagnement technique, technologique et informatique du projet sera réalisé dans le cadre du programme ADAGE (Aide à la décision en matière d'aménagement et de gestion de l'environnement) initié par APSYS (filiale de }'Aérospatiale). Ce programme a obtenu le label européen Eureka en septembre 1995.

Bibliographie

EON E., PIRIOU N., 1995, Réflexions autour de la notion de bassin versant, Actes du Colloque Programme Rade Contrat de baie, 3èmes Rencontres Scientifiques Internationales, vol. 1, Communauté Urbaine de Brest, Brest, pp. 124-138.

Communauté Urbaine de Brest, 1995, Réseau RADE, Avant projet, Réseau d'analyse de données environnementales , Brest, 26 p, 14 annexes .

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