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Formaterre 2014 : Atelier Rouen 2014

Cet article présente l'atelier "événements exceptionnels de crues" de la formation Formaterre 2014 présentée à l'iFé-ENS-Lyon. Il contient une démarche et l'ensemble des liens qui permettent de récupérer les fichiers utiles pour conduire l'activité avec des élèves. Quelques vidéos illustrent les étapes d'intégration des couches vecteur dans le logicie QGIS.


de la cartographie des risques à l'enregistrement des phénomènes catastrophiques.

Eric Le Jan

IFÉ ENS de Lyon


                        Allée de Fontenay
                        Lyon
                        69000
                        France
                    

Carole Larose

IFÉ ENS de Lyon


                        Allée de Fontenay
                        Lyon
                        69000
                        France
                    

Publié par

Gérard Vidal

Directeur de la publication
IFÉ ENS de Lyon
Résumé

Cet article permet d'aborder un exemple d'utilisation du logiciel QGIS en situation de classe. Il s'agit de se pencher avec des élèves de Collège ou de Lycée sur les risques majeurs. Nous envisagerons ensuite l'étude des catastrophes naturelles en utilisant les données des sites dédiés à leur enregistrement.


Table des matières

Chapitre 1. de la cartographie des risques à l'enregistrement des phénomènes catastrophiques.

Éric Le Jan

CLEG Camille Saint Saëns


                            22 rue Saint Lô
                            Rouen
                            76000
                            tel: 02 35 07 83 50
                            Fax : 02 35 07 83 51
                        

Carole Larose

Lycée Corneille Rouen


                            rue du Maulévrier
                            Rouen
                            76000
                            02 35 07 88 00
                             02 35 07 47 28 
                        

Publié par

Gérard Vidal

Directeur de la publication
IFÉ ENS de Lyon
Résumé

Cet article permet d'aborder un exemple d'utilisation du logiciel QGIS en situation de classe. Il s'agit de se pencher avec des élèves de Collège ou de Lycée sur les risques majeurs. Nous envisagerons ensuite l'étude des catastrophes naturelles en utilisant les données des sites dédiés à leur enregistrement.

Table des matières

Introduction

La classe de seconde permet d'aborder en MPS les problématiques liées aux bassins versants et à l'impact des inondations sur l'accès à la ressource en eau Gestion de la ressource, pollutions accidentelles et SVT et risques majeurs: inondations, glissements de terrains, coulées de boue…

Au collège l'étude du cycle de l'eau peut aussi permettre d'aborder les eaux de surface et par conséquent les risques induits par les épisodes pluviométriques intenses. SVT et risques majeurs: inondations, glissements de terrains, coulées de boue…

Au Lycée en Première S les TPE sont l'occasion d'aborder des thèmes liés au risques majeurs dont ceux liés à l'eau et au ruissellement, dans le cadre d'une étude plus globale comme les épisodes Cévenoles par exemple.

.

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 1.1. Barentin et sa région : Risque inondation important

La vidéo montre comment au fil des événement une même commune peut être frappée par plusieurs catastrophes


Les documents assemblés sont protégés par la licence de l'INA.

La démarche et la place dans le programme

Deux approches, une pour le Collège et une pour le Lycée.

Collège : Utilisation d'un assemblage de couches vecteur et raster pour traiter par exemple de la qualités des eaux distribuées dans une communauté de communes. (CREA- Communauté Rouen Elbeuf Autreberthe)

Lycée : TPE sur l'eau et son traitement, l'eau et sa protection, les variations de régime des cours d'eau ....

Le montage des couches dans le projet QGIS

Les couches disponibles sont de nature différentes

Les différents types de couches du projet

  1. Des couches disponibles en ligne, dont l'utilisation implique que les postes de travail soient reliés au réseau Internet.
  2. Des couches préparées par l'enseignant, déposées localement dans chaque poste de travail ou sur un serveur accessible dans l'établissement (serveur de fichier)
  3. Des couches créées par les élèves pour rendre compte du travail d'investigation qu'ils ont conduit.

    Vous pouvez télécharger les couches du projet en suivant ce lien

Un exemple de projet préparé

Le document .zip que vous avez téléchargé contient un ensemble d'éléments qui permettent d'aborder la géolocalisation des risques par département et par communes.

L'accès au site Cartorisque via QGIS, pour un département donné, en important les couches depuis les serveurs WFS permet de réaliser un environnement cartgraphique riche.

L'accès au serveur en ligne prim.netpermet pour une ou quelques communes d'enrichir le travail par un relevé des arrêtés de catastrophes naturelles.

Le projet affiché dans QGIS

Une fois le projet ouvert, vous devriez obtenir une présentation de ce type :

Le projet une fois ouvert

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 1.2. Le projet une fois ouvert

Le projet est constitué de l'assemblage de plusieurs couches vecteur et raster.


Ces couches peuvent aussi être consultées en ligne en suivant ce lien.

La création des couches locales à partir des couches générales fournies

Ce travail est un des éléments qui permet aux élèves en TPE d'apporter à leur travail une valeur ajoutée.

En effet de très nombreux sujets sont liés à des données géolocalisées. La création d'une couche "extraite" d'une couche plus complexe ou l'utilisation des fonctions de QGIS pour croiser les données de deux couches vecteur apporte un contexte structuré, par les élèves eux-mêmes, au TPE .

Extraction d'un élément depuis une couche complexe.

La couche choisie est la couche départements. On peut récupérer cette couche à partir du site gouvernemental data.gouv.fr

On affiche la couche et on sélectionne avec le bouton selon l'un des mode possible.

Les options de sélection

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 1.3. Les options de sélection

Les modes de sélection disponibles sont proches de ceux rencontrés dans tous les logiciels.


On obtient alors autant de département que souhaité il suffit de sélectionner en appuyant sur "ctrl" (Windows) ou "cmd' (MacOS).

Le résultat de la sélection "Basse Normandie"

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Figure 1.4. Le résultat de la sélection "Basse Normandie"

Une fois sélectionnées les entitiés apparaissent dans une couleur de contraste.


On passe à l'étape de sauvegarde et de montage de la couche crée dans le projet. Il suffi d'utiliser le menu "sauvegarder -sous" disponible sous le clic droit sur le nom de la couche.

L'accès au menu

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Figure 1.5. L'accès au menu

La sauvegarde doit permettre de regrouper toutes les couches dans un dossier unique.


Une fois le popup afficher il faut compléter les champs.

Popup de sauvegarde

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Figure 1.6. Popup de sauvegarde

Le parcours du disque dur est nécessaire pour que le nom du fichier soit pris en compte par QGIS.


Quelques précautions sont importantes :

  • Parcourir le disque dur jusqu'au répertoire de dépôt de la nouvelle couche
  • Nommer la couche
  • Imposer la projection (WGS84 est un bon choix)
  • cocher "n'enregistrer que les entités sélectionnées"
  • cocher "ajouter les fichiers sauvegardés à la carte

Voici une illustration du résulatat de cette étape

Affichage de la couche du résultat

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Figure 1.7. Affichage de la couche du résultat

Lors de la sauvegarde si la coche "importer dans le projet" est validée la couche vient s'ajouter aux autres.


On dispose donc d'une couche restreinte à l'emprise associée à notre travail.

Sélection par localisation d'éléments à partir de deux couches

L'échelle que nous avons choisie est la commune, on peut donc utiliser la couche commune présente dans projet pour ne conserver que celles du ou des départements de notre emprise.

On se sert du menu "Sélection par localisation" dans les outils de gestion des couches vecteur.

L'outil de sélection par localisation

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Figure 1.8. L'outil de sélection par localisation

Ce mode de sélection permet d'extraire des entités d'une couche en se limitant aux entités intéressantes.


Le principe est d'utiliser la couche commune comme source et la couche département créée précédemment comme filtre de tri. On voit alors les communes qui intersectent les limites du département passer en mode "sélectionné".

Il est alors possible de se débarrasser des communes limitrophes en les désélectionnant une à une en pressant la touche "ctrl" ou "cmd" selon le système d'exploitation utilisé.

Voici l'aspect du popup de tri

Le popup de tri

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Figure 1.9. Le popup de tri

On doit renseignenr les deux couches qui doivent interagir. Il faut que la projection des deux couches soit la même pour que le tri soit possible.


On obtient alors une sélection de communes qui seront de nouveau sauvegadées comme une nouvelle couche vecteur.

Les communes qui intersectent le département de l'EURE

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Figure 1.10. Les communes qui intersectent le département de l'EURE

Il est possible d'affiner la sélection en supprimant les communes qui n'ont que la limite du département en commun et qui n'en font donc pas partie.


L'enrichissement d'une couche vecteur : l'ajout d'un attribut.

Une fois les sélections départementales et communales réalisées, on peut s'attacher à enrichir la couche communes.

Il est essentiel d'avoir un fil conducteur pour que le travail des élèves puisse être ensuite exploité par la classe.

Une contrainte forte est de choisir le nom des attributs pour qu'ils soient repris à la lettre près par les élèves. Le respect de cette contrainte permettra de fusionner toutes les couches élèves et d'obtenir ainsi un travail de classe qui pourra petre affiché.

On commence par afficher la table d'attribut de la couche communes grâce à un clic droit sur la couche dans la colonne "vue couches"

Les menus disposibles pour une couche

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Figure 1.11. Les menus disposibles pour une couche

La table d'attribut peut être retravaillée directement dans QGIS.


L'affichage de la couche permet d'accéder au bouton "édition" et au bouton "nouvelle colonne" .

Il faut passer en mode "édition" puis on demande la création d'une nouvelle colonne.

Création d'un champ texte

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Figure 1.12. Création d'un champ texte

La définition du champ doit être faite avec soin.


Le titre ne doit contenir que 8 caractères, le commentaire peut éclairer le sens de ce titre souvent énigmatique, quitte a créer un champ de texte il faut utiliser le maximum de caractères disponibles (254)

On sauvegarde la couche avec sa colonne supplémentaire.

On peut ensuite par exemple lier la commune à sa fiche prim.net catastrophes naturelles en ajoutant le lien vers la base de donnée prim.net ou même directement sur la description de la commune, par exemple Barentin.

Le site prim.net "ma commune et les risques"

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Figure 1.13. Le site prim.net "ma commune et les risques"

Ce site livre des données nombreuses, elles peuvent être intégrées à une table d'attribut crée par un élève.


Le travail d'investigation et le choix des éléments à exploiter peut commencer. C'est de ce travail que découlera la création des nouveuax attributs.

Il est important de prévoir un attribut "chiffré" pour pouvoir classer la couche qui résultera de l'ensemble des travaux d'élèves. Cette classification peut par exemple montrer comment le risque peut être correlé à la situation topographique des communes.

Le géo-référencement d'une image

On peut pour échapper à la contrainte de la liaison internet géoréférencer une capture d'écran de la zone sur laquelle on travaille. On fabrique ainsi une couche "raster" qui peut figurer dans les ressources de chaque poste de travail.

L'exemple choisi ici est issu d'un travail réalisé en 2012 sur le jardinet de la "Cité scolaire Camille Saint Saëns", la couche utilisée est la couche WMS "Google Sattelite".

On utilise le module "géo-référencer" situé dans les outils du menu "raster"

Le menu raster et le module géoréférencer.

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Figure 1.14. Le menu raster et le module géoréférencer.

Le popup contient tous les menus nécessaires à la réalisation du géoréférencement.


On peut accrocher l'image à la couche vecteur dont elle est issue mais on peut aussi noter les coordonnées des coins Nord Ouest, Nord Est, et Sud Est de l'emprise de la capture. On doit ensuite remplir les champs X et Y pour chacun des 3 points de l'image.

L'enregistrement d'un point

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Figure 1.15. L'enregistrement d'un point

Le marquage des points doit être précis, les poitns bien espacés aux quatres coins du raster.


La suite est un enregistrement de la couche et une montée dans le projet.

Vous pouvez visionner la vidéo ci-dessous pour retrouver les étapes animées de la procédure de géoréférencement. Cette fois c'est un géoréférencement d'un secteur de la carte géologique au millionième qui sert d'exemple.

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Figure 1.16. Une animation pour montrer les étapes du géoréférencement

Cette vidéo peut être visualisée pas à pas pendant que vous réalisez la manipulation dans QGIS.


La mise en place des données relevées dans prim.net

Chaque groupe d'élève doit disposer de l'environnement de travail du projet. Les couches sont donc déposées sur les postes de travail.

Le travail de la classe doit faire émerger un consensus sur les données qui vont être relevées sur le site pour chaque commune et sur les titres des colonnes que chaque groupe va créer.

Par exemple les arrêtés de catastrophes naturelles peuvent être choisis.

On peut dénombrer ou typer les arrêtés.

La saisie des caractéristiques du point

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Figure 1.17. La saisie des caractéristiques du point

On utilise le canevas de la carte pour saisir le point.


Il reste à créer les "nouvelles colonnes" puis à saisir le contenu pour les communes où habitent les élèves du groupe de travail.

En fonction du temps et du type d'activité on peut élargir le choix des communes, à Rouen, la communauté de communes de la CREA [1] se prête bien à ce type d'élargissement des contours administratifs.

Le dépôt sur le serveur QGISCloud

C'est une étape qui n'écessite la création d'un compte au préalable.

Sur un compte on peut déposer jusqu'à 4 projets sans pour autant dépasser 50 Mo de données.

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Figure 1.18. Création du compte et upload des couches

Le cloud QGIS offre une bonne alternative pour le travail en classe sur un projet.


l'IFé-Ens-Lyon développe cette année un serveur autonome qui devrait très prochainement nous permettre de mutualiser les travaux réalisés dans différentes académies.

Conclusion

Ce type d'activité peut naturellement s'appliquer à de nombreuses situations de classe. Les activités de MPS ou de TPE sont assez propices.

Dès qu'il est question d'évolution de paramètres qui sont quantifiables il est naturellement possible d'enrichir le travail en utilisant les outils de classification des données qui figurent dans la table d'attribut de la couche crée ou utilisée par les élèves.



[1] Communauté Rouen Elbeuf Austreberthe