Reclassement des réseaux:quelques idées reçues

Pour planter le décor du problème, voici un extrait de la publication « Géomètre n° 2087 de décembre 2011″:Le dossier du mois Sécurité, fiabilité Réseaux enterrés de Laurent Polidori (directeur de l’ESGT) et Gille Costa (géomètre-expert):

« Le sous-sol de nos villes est devenu un véritable gruyère dont les trous servent de passage à un nombre de plus en plus important de réseaux.
Electricité, téléphone, chauffage urbain, gaz, fibre optique, eau… Tous ces réseaux s’entrecroisent, se côtoient, se superposent et certains sont là depuis si longtemps que même la mémoire s’en est perdue et que leurs gestionnaires n’en connaissent plus l’emplacement exact. Ouvrir une tranchée sur la voie publique devient donc de plus en plus risqué. A tel point qu’après de très graves accidents, le MEEDTL a décidé une réforme de très grande ampleur. Un guichet unique va recenser tous les gestionnaires de réseaux, contacts et à terme les zones d’implantation. Il sera consulté pour les déclarations de projet de travaux (DT) et les déclarations d’intention de commencement de travaux (Dict).
Dans la foulée, la réglementation de ces déclarations est refondue. Tous les nouveaux travaux sur réseaux seront géoréférencés et soumis à trois classes de précision.
L’objectif est simple : parvenir en 2019 à connaître avec certitude l’emplacement de tout ce qui court sous nos pieds… Pour davantage de sécurité et de fiabilité.« 

Tous les opérateurs des différents réseaux sont tenus, pour Janvier 2019 de respecter l’obligation de fonds de plan et tracés géoréférencés pour les réseaux sensibles enterrés en unités urbaines. Pour les réseaux situés hors des zones urbaines, la date limite est fixée au 1er janvier 2026.

Le travail paraît simple à première vue. Trois classes ont été définies:

Définition des trois classes de réseau

Classe A
Un ouvrage ou tronçon d’ouvrage est rangé dans la classe A si l’incertitude maximale de localisation indiquée par son exploitant est inférieure ou égale à 40 cm s’il est rigide, ou à 50 cm s’il est flexible. L’incertitude maximale est portée à 80 cm pour les ouvrages souterrains de génie civil attachés aux installations destinées à la circulation de véhicules de transport ferroviaire ou guidé lorsque ces ouvrages ont été construits antérieurement au 1er janvier 2011.
Classe B
Un ouvrage ou tronçon d’ouvrage est rangé dans la classe B si l’incertitude maximale de localisation indiquée par son exploitant est supérieure à celle relative à la classe A et inférieure ou égale à 1,5 m.
Classe C
Un ouvrage ou tronçon d’ouvrage est rangé dans la classe C si l’incertitude maximale de localisation indiquée par son exploitant est supérieure à 1,5 m, ou si son exploitant n’est pas en mesure de fournir la localisation correspondante

Laissons de côté, pour un instant, les aspects techniques de mesure de l’incertitude et passons au premier grand problème de ce chantier. Tout se résume à la partie de phrase « si l’incertitude maximale de localisation indiquée par son exploitant est supérieure…« .

Définition de LOCALISATION.

Tout un chacun comprend cette phrase sans avoir à y réfléchir. Si j’ai une conduite de gaz sous le trottoir, parallèle au bord de celui-ci, je pourrai classer cette conduite en classe A si sa position est connue avec moins de 40 cm d’incertitude. Devant chez moi le trottoir fait 70cm de largeur, alors forcément la conduite sera de classe A. Ce serait tellement simple, seulement si c’était vrai!

Première chose qui devrait nous mettre la puce à l’oreille: pourquoi dans l’exemple précédent demander 40 cm de précision pour une mesure que tout un chacun peut faire avec un centimètre avec une précision d’au moins 1cm?

La réponse est nettement plus compliquée que la question. Pour savoir quel est le sens du mot localisation il faut remonter, d’arrêté en arrêté bien loin en arrière.

Mais je vous donne tout de suite une partie de la réponse: la localisation de la conduite n’est pas faite en fonction du trottoir, ou de tout autre élément remarquable à proximité de la conduite.

Premier texte à connaître:

Arrêté du 16 septembre 2003 portant sur les classes de précision applicables aux catégories de travaux topographiques réalisés par l’Etat, les collectivités locales et leurs établissements publics ou exécutés pour leur compte

Le texte défini deux types d’objets, les objets ponctuels et le objets de type linéaire ou surfacique. Pour ces deuxièmes, la localisation concerne les points identifiables qui construisent les lignes ou les polygones. La localisation d’un point, selon cet arrêté est la suivante:

Localisation d'un point de réseau

7.1. Objets géographiques ponctuels

Si les spécifications l’indiquent, certains objets géographiques peuvent être considérés comme ponctuels. Ils sont alors déterminés par les coordonnées planimétriques et au besoin altimétriques de leur point de référence. La classe de précision s’applique à l’écart entre les coordonnées obtenues pour chaque point par une mesure de contrôle et les coordonnées fournies pour ces points ; les éventuels points d’appui et de canevas inclus dans le levé étant exclus des points testés.

Voilà que notre trottoir a disparu et que nous devons fournir les coordonnées planimétriques. En d’autres termes, on doit fournir la latitude/longitude des points constituant notre conduite, projetés sur un plan.

En ce qui concerne la précision de ces coordonnées, le texte indique:

Mesure de précision de la localisation

6.1. Classe de précision totale

La classe de précision définie précédemment s’applique aux écarts entre les coordonnées fournies pour chaque point et celles que l’on obtient pour des mesures de contrôle. L’erreur totale résulte de la composition des erreurs internes, des erreurs de rattachement, et de l’erreur propre au réseau légal de référence. Donc l’erreur totale ne peut être inférieure à l’une de ces trois sources d’erreurs, et en particulier à l’erreur propre du réseau légal de référence, telle qu’elle est spécifiée ou telle qu’elle résulte des discordances relevées lors du rattachement.

Là je sens que je vous perds! Le texte parle de trois types d’erreur:

  • les erreurs internes: ce sont les erreurs de mesure, par exemple la précision du GPS utilisé.
  • les erreurs de rattachement: ce sont,par exemple, les erreurs de saisie lors de l’intégration dans la base de données du réseau.
  • l’erreur propre au réseau légal de référence: c’est l’erreur de positionnement due à la projection des coordonnées géographiques (latitude/longitude) en coordonnées planimétriques (X/Y).

Le réseau légal de référence est défini par le Décret suivant:
Décret n°2000-1276 du 26 décembre 2000 portant application de l’article 89 de la loi n° 95-115 du 4 février 1995 modifiée d’orientation pour l’aménagement et le développement du territoire relatif aux conditions d’exécution et de publication des levés de plans entrepris par les services publics – Article 1

Cet article définit le système de coordonnées planimétriques à utiliser par tous les services publics:

Systèmes de référence planimétriques

Le système national de référence de coordonnées géographiques, planimétriques et altimétriques cité à l’article 89 de la loi du 4 février 1995 susvisée est défini comme suit :

A. – Systèmes de références géographiques et planimétriques :

ZONE SYSTEME GEODESIQUE ELLIPSOIDE ASSOCIE PROJECTION
France métropolitaine RGF93 IAG GRS 1980 Lambert 93.

Coniques conformes 9 zones.

Guadeloupe, Martinique WGS84 IAG GRS 1980 UTM Nord fuseau 20.
Guyane RGFG95 IAG GRS 1980 UTM Nord fuseau 22.
Réunion RGR92 IAG GRS 1980 UTM Sud fuseau 40.
Mayotte RGM04 IAG GRS 1980 UTM Sud fuseau 38.

Dans le tableau ci-dessus, les « coniques conformes 9 zones » s’ajoutent à la liste des projections, en ce qui concerne la France métropolitaine.

Premier piège: le changement de coordonnées

La définition de la projection Lambert 93 comme système de référence n’est pas anecdotique. Elle fait partie d’un processus de passage de systèmes de coordonnées locaux en systèmes de coordonnées mondiaux. Pour plus de détail sur ces systèmes, vous pouvez consulter les articles Précision,incertitude et altération linéaire des données géographiques (1) et (2).

Retenons ici que le système Lambert 93 (global ou 9 zones) a une erreur propre au réseau de l’ordre de 10 cm, nettement en dessous de l’incertitude liée à la classe A de réseau.

Par contre, les projections Lambert 1,2,3 et 4, ainsi que les projections UTM/WGS84 ont une erreur propre au réseau de l’ordre du mètre, nettement au dessus de l’incertitude liée à la classe A de réseau.

C’est cette différence d’erreur qui a motivé l’obligation du passage en Lambert 93 de toutes les données des services publics il y a une dizaine d’années.

Le problème c’est que tous les services publics n’ont pas abandonné ces systèmes de référence en interne. Il y en a encore qui ont des chaînes de traitement et qui travaillent en Lambert 1, 2 , 3 ou 4, mais qui convertissent en Lambert 93 quand ils doivent échanger avec d’autres services. Aussi étonnant que ça puisse paraître, j’ai déjà entendu plusieurs responsables de services géomatiques dire qu’ils respectaient la précision demandée (<40cm) puisqu’ils convertissaient leurs données Lambert 1 ou 2 en Lambert93.

Dans les articles cités plus haut vous trouverez des exemples numériques prouvant que ceci ne reflète pas la réalité des choses. Prenons ici une comparaison avec d’autres types de mesure.

Vous utilisez un pèse-personne gradué en kilogrammes,ou un thermomètre gradué en degrés. Est-ce que vous pouvez garantir une pesée au gramme près ou une température au dixième de degré? Bien sûr que non. L’incertitude liée aux projections Lambert 1 à 4 est métrique, c’est à dire que tout ce qui est à droite de la virgule est faux. Est-ce que vous pouvez garantir une localisation au décimètre près? Et bien non.

Comme pour l’erreur totale citée plus haut, qui ne peut être inférieure à l’une des trois sources d’erreurs, dans une chaîne de traitement l’erreur totale du résultat ne peut être inférieure à l’erreur maximale d’une des étapes du traitement.

Attention!
Du moment ou vous incluez une étape en Lambert 1,2,3 ou 4 dans votre traitement, l’erreur de localisation du résultat final sera au moins égale à un mètre, même si vous fournissez ce résultat en Lambert 93.

Il est donc impossible de classer en A des éléments de réseau en utilisant à un moment ou un autre une projection Lambert ancienne.

Deuxième piège: se focaliser sur l’altération linéaire.

Aucune projection ne peut conserver toutes les distances. On introduit alors la notion d’altération linéaire pour mesurer l’altération des distances entraînée par les différentes projections.

Altération linéaire = (distance projetée – distance ellipsoïde) / distance ellipsoïde

L’altération linéaire s’exprime en centimètres par kilomètre.
Par exemple, les 4 projections Lambert zone propres à la NTF, avaient été calculées pour que l’altération linéaire soit meilleure que 1 pour 1000, c’est à dire inférieure à 1 mètre par kilomètre.Pour le Lambert 93, l’altération linéaire est de -1 m/km à +3 m/km
L’altération linéaire est locale et variable en chaque point de la carte.

Pour éviter cette trop grande fourchette et redescendre aux valeurs inférieures à 1m/km, l’IGN a mis en place 9 zones dénommées CC42 à 50.

Ces projections ont été introduites pour réduire fortement l’altération linéaire induite par la grande largeur de la zone d’application du Lambert93.
Leur emploi suppose donc des mesures dont on espère une grande précision sur un plan papier.
Il ne se justifie ni pour les plans dont la précision est inférieure à l’altération linéaire,ni pour les levés numériques, pour lesquels l’altération linéaire peut être entièrement corrigée de manière simple.
Au contraire, les discontinuités en frontières des neuf zones, compliquent les applications numériques et peuvent générer des surcoûts importants par rapport à une solution utilisant le Lambert93, en particulier avec des données en mode image.
Est-ce que l’altération linéaire est une source d’incertitude pour nos données dans le système d’information? Cela n’est le cas que si nous n’utilisons pas des outils SIG performants. Les principaux logiciels utilisés (ArcGis,QGis,…) permettent de choisir comment mesurer les distances: soit sur le plan projeté, soit sur l’ellipsoïde. Il suffit de choisir la deuxième option pour faire disparaître l’altération linéaire de nos mesures.

En tout cas, l’altération linéaire n’introduit aucune incertitude sur la localisation des objets du réseau. Elle est donc complètement indépendante de la classe des objets Elle intervient sur la mesure des distance sur un plan papier mais jamais sur la localisation des objets.

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