sigaur iii : une approche interactive et dynamique de l
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ER 712 01 0007
SIGAUR III : une approche interactive et dynamique de lâenvironnement sonore urbain
Rapport final
Eric Premat Aurélien Gillard Luc Merchez
N/Réf. 2003-367 EP/CM 20 août 2003
PĂŽle « Acoustique de lâEnvironnement » ER 712 01 0007
SIGAUR III : une approche interactive et dynamique de
lâenvironnement sonore urbain
Rapport final
Eric Premat Aurélien Gilliard
Luc Merchez
Responsable du suivi de lâĂ©tude pour le compte de la DRAST : Nathalie FURST
N/Réf. 2003-367 EP/CM 20 août 2003
SOMMAIRE 3
INTRODUCTION 4
1. LE PROGRAMME DE RECHERCHE SIGAUR 7 1.1. Problématique générale 7 1.2. Le projet SIGAUR I 7 1.3. Le projet SIGAUR II 8
2. LE PROJET SIGAUR III 9 2.1. Objectifs de SIGAUR III 9 2.2. Partenaires de lâĂ©tude 10 2.3. Le site dâexpĂ©rimentation retenu : le quartier de la Soie 11
3. LâAPPROCHE METHODOLOGIQUE SUIVIE 14 3.1. Principe de lâoutil 14 3.2. Exploitation des donnĂ©es du SIG du Grand Lyon et acquisition des donnĂ©es nĂ©cessaires Ă la rĂ©alisation des cartes de bruit 15 3.3. CrĂ©ation des cartes Ă©lĂ©mentaires 18 3.4. Superposition des cartes Ă©lĂ©mentaires 20
3.5 ProblÚmes rencontrés et remarques critiques 25
4. PRESENTATION DE LA MAQUETTE INFORMATIQUE 27
CONCLUSION 32
ANNEXE : CALCUL DES NIVEAUX DE PUISSANCE EMIS 34
BIBLIOGRAPHIE 37
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INTRODUCTION
La gestion et lâamĂ©nagement de lâenvironnement urbain impliquent, aujourdâhui, une
plus grande participation du public et des associations qui le représentent aux
dĂ©cisions. Dans ce cadre, lâapparition et le dĂ©veloppement des SystĂšmes
dâInformation GĂ©ographique dans la gestion des villes permet de collecter, dâordonner
et de mettre en interaction des informations autrefois disparates. Les SIG représentent
donc un vĂ©ritable outil dâinformation sur lâenvironnement et dâaide Ă la dĂ©cision en
matiĂšre de programmation urbaine.
Lâenvironnement sonore reprĂ©sente quant Ă lui une composante majeure du cadre de
vie des habitants des villes. La représentation des niveaux sonores produits dans
lâenvironnement par les infrastructures de transport et les grands Ă©quipements a en
particulier engendrĂ© un intĂ©rĂȘt croissant pour la cartographie acoustique, sous lâaction
des pouvoirs publics et notamment de la Communauté Européenne (Livre Vert de la
C.E. « La politique future de lutte contre le bruit »). La Directive Européenne du
25 juin 2002 relative Ă lâĂ©valuation et Ă la gestion du bruit dans lâenvironnement [1]
définit ainsi la notion de cartographie stratégique du bruit devant servir de base de
dĂ©part pour lâĂ©laboration de plans dâaction, tout en soulignant lâaspect dâinformation
des citoyens.
La réalisation de cartes de bruit fait appel à des logiciels de prévision du bruit qui
nĂ©cessitent un certain nombre dâinformations sur le bĂąti et les sites. LâidĂ©e de croiser
cartographie sonore et SIG a donc émergé naturellement et a motivé un ensemble de
travaux de recherche : le programme SIGAUR (SystĂšme dâInformation GĂ©ographique
pour lâAcoustique URbaine) qui vise Ă dĂ©velopper un outil permettant une approche
plus globale des impacts des projets sur lâenvironnement et les activitĂ©s humaines.
La prĂ©sente Ă©tude, baptisĂ©e SIGAUR III, sâinsĂšre dans ce contexte oĂč la publication
des cartes de bruit ne peut plus se contenter dâĂȘtre un constat de nuisance mais doit
ĂȘtre accompagnĂ©e dâune ouverture sur des projets de rĂ©habilitation de
lâenvironnement sonore permettant des initiatives et des choix publics. Il convient
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aujourdâhui de chercher Ă dĂ©velopper une approche Ă©volutive et interactive permettant
lâĂ©tude dâhypothĂšses dâamĂ©nagements et lâintĂ©gration du paramĂštre sonore dans une
approche plus globale en terme de développement durable et de concertation,
approche motivée notamment par une forte demande des élus.
La carte de bruit doit ainsi devenir un véritable outil décisionnel pour :
âą Ă©valuer lâimpact des projets en considĂ©rant non seulement une situation figĂ©e Ă un
instant dĂ©terminĂ© mais un environnement et un mode dâoccupation des sols en
Ă©volution
âą intĂ©grer le paramĂštre bruit dans la gestion des villes, les projets dâamĂ©nagement et
de protection acoustique, en apportant une vision globale du cadre de vie et en
utilisant les cartes comme outil de simulation et de comparaison des différentes
hypothĂšses
⹠communiquer auprÚs du public les conséquences des différents choix urbains par
des moyens interactifs et faire participer au processus de décision.
Ce travail a deux objectifs. Le premier est de rĂ©flĂ©chir Ă lâintroduction dâĂ©tudes
dynamiques (reconstitution de situations passĂ©es, simulation dâhypothĂšses
dâamĂ©nagement), afin de pouvoir comparer les impacts de diffĂ©rents projets, de
pouvoir suivre lâĂ©volution de certains sites. Le second objectif est de pouvoir dialoguer
avec les aménageurs et la population, en offrant un outil interactif qui dans le cadre de
scĂ©narios prĂ©alablement dĂ©finis pourra permettre Ă lâutilisateur de simuler ses propres
projets.
Ce rapport dâĂ©tude prĂ©sente le projet SIGAUR III dans ses grandes lignes, projet qui
est illustré par une maquette informatique sur CD-Rom développée sous
MapInfo/MapBasic. La premiĂšre partie rĂ©sume lâĂ©volution des rĂ©flexions dans le cadre
de la « recherche-action » menée dans le programme SIGAUR, au cours des projets
SIGAUR I et SIGAUR II. La deuxiÚme partie expose plus précisément le projet
SIGAUR III et ses objectifs, ainsi que le site retenu en vue dâeffectuer une
expĂ©rimentation en vraie grandeur sur un quartier dâune commune du Grand Lyon.
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Dans la troisiÚme partie est décrite la méthodologie suivie dans ce projet et les
principaux résultats obtenus au cours de SIGAUR III.
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1. LE PROGRAMME DE RECHERCHE SIGAUR
1.1. Problématique générale
Le projet "SystĂšmes d'Information GĂ©ographiques et Acoustique Urbaine" (SIGAUR) est nĂ© d'une volontĂ© d'associer Ă l'acoustique urbaine la puissance de traitement de lâinformation que permettent les S.I.G., dans une perspective d'amĂ©nagement. GrĂące Ă lâapport des SIG permettant la collecte et la mise en ordre et en interaction des informations, il est dĂ©sormais possible de confronter des donnĂ©es provenant de diffĂ©rents domaines d'expertises.
La rĂ©alisation de cartes de bruit fait appel Ă des logiciels de prĂ©vision du bruit tels que le logiciel MITHRA (MĂ©thode Inverse de TracĂ© dans l'Habitat de Rayons Acoustiques) dĂ©veloppĂ© au CSTB [2, 3]. Sous ses diffĂ©rentes versions, ce logiciel permet, par l'implĂ©mentation d'un modĂšle prĂ©visionnel de propagation des bruits dans lâenvironnement, d'Ă©diter des cartes prĂ©visionnelles de propagation sonore en milieu urbain avec une prĂ©cision satisfaisante pour lâanalyse spatiale. Toutefois, ce logiciel nĂ©cessite un certain nombre dâinformations sur le bĂąti et les sites, disponibles par ailleurs dans la majoritĂ© des bases de donnĂ©es.
LâidĂ©e de croiser cartographie sonore et S.I.G. a donc Ă©mergĂ© naturellement et a motivĂ© un ensemble de travaux de recherche : le programme SIGAUR (SystĂšme dâInformation GĂ©ographique pour lâAcoustique Urbaine). Ce programme a Ă©tĂ© initiĂ© au sein du pĂŽle "Acoustique Environnementale" du C.S.T.B. par Jean-Marie Rapin, dans le cadre de la mission "bruit urbain". Il vise Ă dĂ©velopper un outil permettant une approche plus globale de l'impact sonore des amĂ©nagements sur lâenvironnement et les activitĂ©s humaines. Le dĂ©veloppement de cet outil passe par l'intĂ©gration de la cartographie du bruit rĂ©alisĂ©e sous MITHRA Ă la gamme des S.I.G.
L'association de Mithra Ă la gamme des S.I.G. vise donc Ă intĂ©grer la cartographie sonore Ă la gamme de donnĂ©es disponibles au sein des bases de donnĂ©es dĂ©diĂ©es aux S.I.G. De cette façon, l'environnement sonore urbain peut ĂȘtre reliĂ© de façon efficace aux problĂ©matiques d'amĂ©nagement et d'urbanisme. Ce projet s'appuie autant que possible, dans ses dĂ©veloppements successifs, sur des cas concrets.
1.2. Le projet SIGAUR I
Le projet de recherche SIGAUR I [4] a permis de jeter les bases de la relation S.I.G. â logiciel acoustique. Le traitement de la cartographie sonore en relation avec les donnĂ©es spatiales concernant la population recensĂ©e a permis d'Ă©laborer une mĂ©thodologie d'Ă©valuation de l'impact des amĂ©nagements par rapport Ă la lĂ©gislation europĂ©enne et nationale en matiĂšre d'environnement sonore, et d'affiner par lĂ mĂȘme cette Ă©valuation.
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Outre les avancĂ©es mĂ©thodologiques qu'il apporte en matiĂšre d'intĂ©gration des donnĂ©es issues de logiciels acoustiques aux S.I.G., son travail a offert l'occasion de mettre au point lâinterfaçage S.I.G. - logiciel acoustique, aboutissant ainsi Ă lâĂ©laboration dâun outil de dialogue entre le logiciel de prĂ©vision du bruit MITHRA et le SystĂšme dâInformation GĂ©ographique MapInfo.
Le logiciel extrait les donnĂ©es topographiques nĂ©cessaires de la base de donnĂ©es gĂ©ographique et la carte de bruit crĂ©Ă©e devient une couche exploitable par le S.I.G. Deux premiĂšres expĂ©rimentations sur le terrain, sur le site des grands boulevards Ă Grenoble et sur le site de MontmĂ©lian pour lâimpact de la future ligne de TGV Lyon-Turin, ont permis de tester lâoutil dĂ©veloppĂ© et ont donnĂ© des rĂ©sultats encourageants.
Le logiciel MITHRA comporte désormais une fonction d'exportation des cartes sonores en format MapInfo (.MIF), assurant le lien technique entre la cartographie sonore et l'ensemble des S.I.G.
Des travaux complĂ©mentaires sont alors apparus nĂ©cessaires, afin de dĂ©velopper les outils de traitement de donnĂ©es multicritĂšres. Ceci afin de pouvoir prendre en compte le bruit dans un systĂšme global dâĂ©valuation et d'estimation de lâenvironnement sonore des sites. Pour cela, il est apparu nĂ©cessaire de pouvoir intĂ©grer le suivi et la prĂ©vision de leur Ă©volution Ă©conomique et sociale.
1.3. Le projet SIGAUR II
Le projet de recherche SIGAUR II [5, 6] a alors Ă©tĂ© initiĂ© dans un double objectif. Le premier objectif Ă©tait dâapprofondir la notion de population soumise au bruit ainsi que les moyens de lâestimer Ă diffĂ©rentes Ă©chelles. Le second Ă©tait de rĂ©flĂ©chir Ă une approche multi Ă©chelle de la production et de la rĂ©ception du bruit, de lâimmeuble au quartier urbain.
Les rĂ©sultats de cette recherche mĂ©thodologique ont montrĂ©, par comparaison entre les diffĂ©rentes Ă©chelles, la validitĂ© de lâapproche macroscopique. C'est donc cette approche qui sera suivie dans SIGAUR III.
Cette Ă©tude a Ă©galement permis de dĂ©velopper un outil nouveau permettant Ă une commune la connaissance complĂšte de son exposition au bruit de trafic, le recensement des points noirs et lâĂ©valuation des populations concernĂ©es. Ce travail a Ă©tĂ© appliquĂ© au cas de la ville dâEcully et la base de donnĂ©e S.I.G. a Ă©tĂ© livrĂ©e Ă lâAgence dâUrbanisme de Lyon.
A ce stade dâavancement du travail dans le cadre de cette "recherche-action", il convenait de chercher Ă dĂ©velopper une approche Ă©volutive et interactive de l'amĂ©nagement de l'environnement sonore urbain. Il est apparu intĂ©ressant de dĂ©velopper un outil permettant lâĂ©tude des impacts sur l'environnement sonore Ă partir
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d'hypothĂšses dâamĂ©nagements. Cette approche, notamment motivĂ©e par une forte demande des Ă©lus, responsables et acteurs locaux vise plus globalement Ă intĂ©grer le paramĂštre son en termes de dĂ©veloppement durable et de concertation.
2. LE PROJET SIGAUR III
Dans la continuitĂ© des travaux menĂ©s dans le cadre du programme de recherche SIGAUR, le projet SIGAUR III se propose de dĂ©velopper une approche interactive et dynamique de lâenvironnement sonore urbain. La cartographie de lâenvironnement sonore est encore limitĂ©e, pour une grande part, aux Ă©tudes dâexperts acousticiens. L'objectif principal du projet SIGAUR III est dâĂ©largir le champ dâapplication de cette cartographie Ă lâamĂ©nagement du territoire, afin d'intĂ©grer le paramĂštre du bruit dans les dynamiques d'amĂ©nagement territorial au sein des collectivitĂ©s locales.
2.1. Objectifs de SIGAUR III
L'objectif de l'Ă©tude est de faire en sorte que la carte de bruit devienne un vĂ©ritable outil dĂ©cisionnel pour Ă©valuer lâimpact des projets d'amĂ©nagement, en considĂ©rant non plus seulement une situation figĂ©e Ă un instant dĂ©terminĂ©, mais un environnement et un mode dâoccupation des sols en Ă©volution. En outre, la carte de bruit doit remplir une fonction de communication dans la concertation entre amĂ©nageurs et acteurs locaux, et ce de la façon la plus claire possible. Ce projet sâinspire Ă cet Ă©gard des expĂ©riences de concertation territoriales allemandes, oĂč il est apparu quâen proposant au public de rĂ©aliser des scĂ©narios dâamĂ©nagement tenant compte des contraintes Ă©conomiques et matĂ©rielles, les blocages en matiĂšre de concertation se levaient plus facilement.
En accord avec la dĂ©marche suivie auparavant, il s'agit donc de continuer Ă intĂ©grer le paramĂštre bruit dans la gestion des villes, des projets dâamĂ©nagement et de protection acoustique, en apportant une vision globale du cadre de vie et en utilisant les cartes comme outil de simulation et de comparaison des diffĂ©rentes hypothĂšses. Cette dĂ©marche offre la possibilitĂ© de communiquer au public les consĂ©quences des diffĂ©rents choix urbains par des moyens interactifs, et ainsi d'intĂ©grer plus largement les acteurs locaux aux processus de dĂ©cision en matiĂšre d'amĂ©nagement sonore.
Il faut pour cela que les cartes de bruit soient plus indĂ©pendantes de MITHRA, afin que leur utilisation puisse ĂȘtre prolongĂ©e au-delĂ de la simple consultation d'une carte figĂ©e. S'il est actuellement difficilement envisageable de rĂ©aliser les calculs de cartes sonores sous un S.I.G., tout au moins peut-on adapter les cartes de bruit de telle façon qu'elles soient utilisables et modifiables dans un S.I.G. courant, et non plus uniquement consultables. Le but est donc de rendre les cartes de bruit accessibles Ă un utilisateur S.I.G.
L'objectif de cette dĂ©marche de mise Ă disposition des cartes de bruit est double : il sâagit premiĂšrement de rĂ©flĂ©chir Ă lâintroduction dâĂ©tudes dynamiques (reconstitution
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de situations passĂ©es, simulation dâhypothĂšses dâamĂ©nagement), afin de pouvoir comparer les impacts de diffĂ©rents projets, de pouvoir suivre lâĂ©volution de certains sites. En outre, le second objectif est de pouvoir dialoguer avec les amĂ©nageurs et la population, en offrant un outil interactif qui dans le cadre de scĂ©narios prĂ©alablement dĂ©finis pourra permettre Ă l'utilisateur de simuler ses propres projets. L'outil rĂ©alisĂ© s'adresse donc Ă un public diversifiĂ© : d'une part les dĂ©cideurs et techniciens de l'amĂ©nagement familiers des S.I.G., d'autre part les acteurs locaux participant d'autres domaines d'expertise. Ces acteurs locaux associĂ©s au projet sont d'une part la mission dĂ©placements du Grand Lyon, d'autre part l'association AcoucitĂ©. Ces deux associations fournissent les donnĂ©es pour la rĂ©alisation d'une version de dĂ©monstration de l'outil fabriquĂ©, et bĂ©nĂ©ficient d'un retour sur les rĂ©sultats du projet.
2.2. Partenaires de lâĂ©tude
Afin de rĂ©pondre aux objectifs proposĂ©s, le projet SIGAUR III associe dâune part gĂ©ographes et acousticiens, dâautre part des acteurs locaux associĂ©s Ă la gestion de lâenvironnement sonore urbain sur le territoire du Grand Lyon.
Les partenaires de ce projet sont donc :
âą le Centre Scientifique et Technique du BĂątiment, Etablissement de Grenoble, DĂ©partement Acoustique et Eclairage, Service Acoustique (Eric Premat et Jean-Marie Rapin)
⹠le Laboratoire SEIGAD SystÚmes Environnementaux Information Géographique et Aide à la Décision, université Joseph Fourier (Pierre Dumolard, directeur, et Aurélien Gillard, étudiant en DESS)
âą le laboratoire GĂ©ophile de lâĂ©cole Normale SupĂ©rieure (Luc Merchez, enseignant chercheur)
âą la Mission Ecologie du Grand Lyon (Olivier Laurent)
âą lâassociation AcoucitĂ© (Bruno Vincent)
Le CERTU (Nathalie FURST) est responsable du suivi de lâĂ©tude pour le compte de la DRAST.
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2.3. Le site dâexpĂ©rimentation retenu : le quartier de la Soie
La zone d'étude a été définie en accord avec les représentants de la mission déplacements du Grand Lyon, M. Olivier Laurent, et de l'association Acoucité, M. Bruno Vincent.
Dans la perspective de l'amĂ©nagement du Boulevard Urbain Est [7], la zone couverte par le projet de maquette de carte interactive inclut la rue Franklin Roosevelt, situĂ©e dans le quartier de La Soie Ă la frontiĂšre de Vaulx-en-Velin et de DĂ©cines-Charpieu, au nord de Bron. Cette zone prĂ©sente l'intĂ©rĂȘt de mĂȘler zones industrielles et zones rĂ©sidentielles. D'autre part, elle est la cible d'amĂ©nagements visant Ă rĂ©guler la circulation dans le cadre du projet urbain du Boulevard Urbain Est [8].
Les figures 1 et 2 prĂ©sentent le terrain dâexpĂ©rimentation retenu pour rĂ©aliser la maquette de carte interactive. Les figures 3 Ă 6 illustrent le site dâĂ©tude.
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0 10 km
Figure 1: DĂ©finition de la zone d'Ă©tude au sein du Grand Lyon : le quartier de la Soie. Source : Internet, http://www.expedia.com.
Figure 2: Le quartier de la Soie. Source : Internet, http://www.viamichelin.com.
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Figure 3 : Rue Franklin Roosevelt Figure 4 : Rue Roger Salengro
Figure 5 : Allée des Glycines Figure 6 : Rue de la Perlerie
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3. LâAPPROCHE METHODOLOGIQUE SUIVIE
3.1. Principe de l'outil
Pour pouvoir réaliser un outil interactif, le modÚle se base sur une partition de la carte de bruit, reposant sur une décomposition en objets élémentaires, modulables isolément. La carte finale réside dans la somme ou la superposition de ces objets.
Ainsi, la modĂ©lisation acoustique prĂ©alable Ă la rĂ©alisation de cet outil cartographique doit ĂȘtre rĂ©alisĂ©e par un prĂ© calcul de cartes de bruit Ă©lĂ©mentaires, associĂ©es Ă des sources Ă©lĂ©mentaires. Ces cartes Ă©lĂ©mentaires, inaptes telles quelles Ă la prĂ©sentation, seront exportĂ©es vers les S.I.G. afin de moduler les rĂ©sultats (par exemple modification de trafic, limitations de vitesse, implantation dâĂ©crans, changement de revĂȘtement de la chaussĂ©e).
Toutes les modifications des diffĂ©rents paramĂštres devront alors ĂȘtre effectuĂ©es directement Ă lâintĂ©rieur du S.I.G. Ainsi, une augmentation de trafic sur un axe par exemple, ou une augmentation de vitesse, pourra ĂȘtre prise en compte par une simple opĂ©ration sur les cartes Ă©lĂ©mentaires dans le S.I.G., sans avoir besoin de recourir Ă MITHRA pour recalculer une nouvelle carte de propagation du bruit. De fait, on peut postuler que les impacts de tout amĂ©nagement affectant non pas la propagation de l'Ă©nergie acoustique, mais l'intensitĂ© de lâĂ©mission sonore, peuvent ĂȘtre modĂ©lisĂ©s dans le S.I.G. sans refaire de calculs sous MITHRA. Il suffit pour cela d'implĂ©menter dans le S.I.G. les formules nĂ©cessaires Ă la conversion de l'intensitĂ© sonore mesurable en chaque point pour chaque modification de paramĂštre, en fonction d'un modĂšle de propagation de l'Ă©nergie acoustique donnĂ©. Ainsi, une augmentation de trafic sur un axe par exemple, ou une augmentation de vitesse, pourra ĂȘtre prise en compte par une simple opĂ©ration (multiplication par un coefficient calculĂ©) sur les cartes Ă©lĂ©mentaires dans le S.I.G.
Les modifications de paramÚtres seront donc affectées à la source, et les cartes élémentaires recalculées seront à nouveau combinées, afin d'obtenir une nouvelle représentation générale de la répartition spatiale de l'énergie acoustique.
Il est bien entendu que le logiciel de prévision (MITHRA) restera indispensable dÚs lors qu'un aménagement modifiera de façon notable le trajet de l'énergie acoustique: édification ou destruction de mur, de barriÚre, modification de bas-cÎté, élargissement de la chaussée, nouvelle configuration des bùtiments, etc.
Une part importante du travail concerne donc lâidentification des situations Ă©lĂ©mentaires Ă prĂ©-calculer, permettant de visualiser lâimpact de diffĂ©rents types dâamĂ©nagement ou mesures de rĂ©duction du bruit. Le but est ainsi de pouvoir comparer diverses configurations d'amĂ©nagement, reconstituĂ©es Ă partir des
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amĂ©nagements Ă©lĂ©mentaires. Il sera donc requis en particulier d'identifier diffĂ©rents types de scĂ©narios possibles, de les calculer par avance afin de pouvoir les charger dans une couche du S.I.G. Ă la demande. La figure 7 prĂ©sente lâorganigramme de construction de la maquette de carte interactive.
3.2. Exploitation des données du SIG du Grand Lyon et acquisition des données nécessaires à la réalisation des cartes de bruit
LâĂ©tude s'applique Ă un quartier dâune commune du Grand Lyon dans le cadre de lâObservatoire du Bruit : le quartier de la Soie. Les donnĂ©es proviennent en majeure
découpage de la base de données voies en objets élémentaires
crĂ©ation dâune base de donnĂ©es voies
calcul des cartes élémentaires associées
exportation des cartes élémentaires
exportation des objets/voies élémentaires
assemblage des cartes élémentaires
mise en relation des tables (voies, résultats élémentaires,
environnement)
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Figure 7: Organigramme de construction de la maquette de carte interactive
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partie du Grand Lyon et de l'association Acoucité, qui participe à la gestion de l'environnement sonore sur ce territoire.
Ces données sont :
a) les fichiers fournis par le Grand Lyon au format MIF/MID, contenant 85 couches, dont les principales (celles pouvant avoir une réelle utilité dans notre étude) sont:
⹠2 couches de bùtiments - 1 couche de bùti "dur": 16560 objets - 1 couche de bùti "léger": 5315 objets
âą 3 couches de courbes de niveau: 1005, 196 et 251 objets
⹠1 couche de points cotés au sol: 18281 objets
⹠1 couche de points cotés au bord de toit ou à la faßtiÚre: 27121 objets
âą 1 couche d'Ăźlots de recensement INSEE: 576 objets
b) les fichiers fournis par l'association Acoucité:
âą 1 couche de voies de circulation: 11102 objets
âą les comptages au format papier des trafics routiers de 18 voies et rues du quartier sur 95 voies retenues en fin de compte. Les donnĂ©es disponibles sont les trafics dâune vingtaine de tronçons, relevĂ©s sur plusieurs jours (semaine et week-end) et dĂ©composĂ©s par heure (24 valeurs), sĂ©parĂ©s en comptage pour tous types de vĂ©hicules et vĂ©hicules lourds.
AprĂšs dĂ©limitation du champ dâĂ©tude, 4098 bĂątiments durs, 1155 bĂątiments lĂ©gers et 95 voies ont Ă©tĂ© conservĂ©s.
Pour permettre les traitements futurs des donnĂ©es et Ă©galement pour leur intĂ©gration dans le logiciel Mithra, il est prĂ©fĂ©rable que l'ensemble de ces donnĂ©es soit traitĂ© et organisĂ©es au sein de SystĂšmes dâInformation GĂ©ographique.
Ce travail est dâautant plus laborieux que dans les couches au format DXF les donnĂ©es thĂ©matiques (nom, altitude, etcâŠ) ne sont jamais directement associĂ©es aux objets spatiaux. Or tout lâintĂ©rĂȘt des SIG rĂ©side justement dans le fait que la base de donnĂ©es est liĂ©e aux entitĂ©s spatiales correspondantes. Par consĂ©quent, les possibilitĂ©s offertes par le format MIF ne sont pas exploitĂ©es.
Différents pré-traitements ont été réalisés au sein du SIG sur les couches bùtiments et les courbes de niveau.
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a) Les couches bĂątiments
Plusieurs traitements ont Ă©tĂ© menĂ©s afin que chaque bĂątiment soit renseignĂ© sur son altitude au sol, son altitude au toit, sa hauteur. Les deux âchampsâ posant vraiment problĂšme sont lâaltitude au sol et au toit de chaque bĂątiment. Ils ont Ă©tĂ© estimĂ©s de la maniĂšre suivante :
âą En ce qui concerne les altitudes au sol des bĂątiments, les couches DXF dont on dispose ne permettent pas de les connaĂźtre directement : les points cĂŽtĂ©s au sol et les contours des bĂątiments sont dans des couches diffĂ©rentes. De plus, seule une trĂšs infime partie (moins de 1 %) de ces points cĂŽtĂ©s âtombentâ Ă lâintĂ©rieur des bĂątiments, la quasi-totalitĂ© correspondant Ă des altitudes relevĂ©es sur les routes ou en zone dĂ©gagĂ©e. Il convient donc de trouver une mĂ©thode qui permette de dĂ©duire pour chaque bĂątiment une altitude au sol rĂ©aliste au vu des points cĂŽtĂ©s existants. La mĂ©thode choisie a consistĂ© Ă crĂ©er un modĂšle numĂ©rique de terrain (MNT). Pour lâensemble de la zone d'Ă©tude, un MNT consistant en un quadrillage orthonormĂ© d'une rĂ©solution de 10 mĂštres a Ă©tĂ© crĂ©Ă©. Lâaltitude de chaque cellule de la zone dâĂ©tude est ensuite calculĂ©e par la valeur moyenne des points cotĂ©s contenus Ă l'intĂ©rieur. Au final, on dispose pour presque chaque cellule de 10m*10m dâune estimation de l'altitude au sol. Cette approximation n'est pas prĂ©occupante: la zone d'Ă©tudes est en effet extrĂȘmement peu accidentĂ©e. A lâaide dâune simple opĂ©ration, il est ensuite possible de calculer pour chaque bĂątiment la moyenne des altitudes des diffĂ©rentes cellules contenues dans ces mĂȘmes bĂątiments. On obtient donc une altitude unique pour chaque bĂątiment.
âą Le problĂšme des altitudes au toit des bĂątiments est diffĂ©rent. Les couches âpoints cĂŽtĂ©s en bord de toitâ et âpoints cĂŽtĂ©s au faĂźtageâ correspondent bien aux bĂątiments, mais le lien nâest pas fait, et il existe dâautres sources dâerreur dues Ă des donnĂ©es incomplĂštes. En effet, dans lâidĂ©al, chaque bĂątiment contient un ou plusieurs points cotĂ©s avec leurs altitudes respectives, câest le cas de la majoritĂ© dâentre eux, mais une bonne part des bĂątiments ne sont pas renseignĂ©s par des points cĂŽtĂ©s, surtout les bĂątiments lĂ©gers. La dĂ©marche a donc Ă©tĂ© diffĂ©rente selon que les bĂątiments contiennent ou non des points cotĂ©s avec altitudes. Pour les bĂątiments ârenseignĂ©sâ, il est possible grĂące Ă des requĂȘtes dâinclusion dans MapInfo de pouvoir affecter directement aux bĂątiments les altitudes des points cĂŽtĂ©s inclus. Ainsi, lorsquâun bĂątiment contient un seul point cĂŽtĂ©, il lui est affectĂ© lâaltitude du point contenu. Lorsquâun bĂątiment contient plusieurs points cĂŽtĂ©s, il lui est affectĂ© la moyenne des diffĂ©rentes altitudes des points contenus. Pour les bĂątiments ânon renseignĂ©sâ, il leur a dâabord Ă©tĂ© affectĂ© par dĂ©faut lâaltitude sol + 3 m pour les bĂątiments lĂ©gers et sol + 5 m pour les bĂątiments durs. Par la suite, certaines de ces approximations ont pu ĂȘtre levĂ©es grĂące Ă des observations sur le terrain.
b) Les courbes de niveau
Les courbes de niveau disponibles ont été utilisées essentiellement dans les calculs d'environnement sonore sous MITHRA et ont servi de niveau de référence pour l'altitude au sol des bùtiments, car considérées comme plus fiables que l'altitude calculée par interpolation.
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3.3. Création des cartes élémentaires
La dĂ©composition de la carte de bruit en fichiers Ă©lĂ©mentaires, liĂ©s Ă des tronçons de voies Ă©lĂ©mentaires et exportĂ©s sous MapInfo pour le traitement aboutissant Ă la carte finale est prĂ©parĂ©e de fait dĂšs que les donnĂ©es sur les voies sont disponibles. Ce sont des tronçons de voie Ă©lĂ©mentaires qui sont exportĂ©s sous MITHRA pour le calcul de l'environnement sonore qu'elles gĂ©nĂšrent. Les calculs doivent ĂȘtre lancĂ©s sĂ©parĂ©ment pour chaque voie, afin dâobtenir des cartes Ă©lĂ©mentaires. Une fois les cartes calculĂ©es puis exportĂ©es en format MapInfo, il sera possible dans une deuxiĂšme phase de passer Ă la structuration de la carte interactive elle-mĂȘme.
Sous MITHRA : fonctionnement général.
Lâenvironnement sonore est calculĂ© sous MITHRA par tir de rayons. A partir des sources de bruit urbain (routes, voies ferrĂ©es ou de tram, aĂ©roportsâŠ) dâune part, et dâinformations sur le relief du terrain dâautre part, le logiciel Ă©tablit un semis de points. Le niveau de pression acoustique est calculĂ© pour chacun de ces points. Dans le cas dâun calcul dâenvironnement sonore en vue dâune cartographie de lâenvironnement sonore, le semis de points est calculĂ© de façon Ă couvrir lâintĂ©gralitĂ© de la zone dâĂ©tude.
La carte horizontale est donc Ă©tablie en tirant les rayons Ă partir des points de calculs, ou rĂ©cepteurs, en direction de la source. Le logiciel commence par dĂ©terminer les trajets acoustiques Ă©lĂ©mentaires, puis calcule la rĂ©flexion des rayons sur les obstacles de façon adĂ©quate, et peut ainsi calculer la longueur du trajet des ondes. La longueur du trajet parcouru par lâonde, ainsi que les informations sur la capacitĂ© dâabsorption des parois sur lesquelles le son se rĂ©flĂ©chit, permettent de calculer lâaltĂ©ration subie par le niveau de puissance Ă©mis par la source. On obtient ainsi une cartographie des niveaux sonores Ă©quivalents reçus en une journĂ©e en chaque rĂ©cepteur. La cartographie est rĂ©alisĂ©e Ă partir de l'interpolation des valeurs calculĂ©es pour chacun de ces points.
Les calculs relatifs Ă la propagation du son dans lâespace sont donc calculĂ©s sous MITHRA et serviront de base Ă la carte interactive. Le principe de base est quâĂ conditions Ă©gales de propagation du son (relief identique, homogĂ©nĂ©itĂ© de lâair et capacitĂ©s dâabsorption inchangĂ©es), les modifications du niveau de pression acoustique enregistrĂ©es en divers points sont fonction directe du niveau de puissance Ă©mis par la source. Ainsi, toutes conditions de propagation Ă©gales par ailleurs, les altĂ©rations du niveau de puissance gĂ©nĂ©rĂ© par une source se rĂ©percuteront sur lâenvironnement sonore de façon linĂ©aire. Les opĂ©rations et amĂ©nagements nâengageant que des variations de la puissance acoustique Ă©mise par les sources, mais aucun changement notable dans les conditions de propagation du son peuvent donc thĂ©oriquement ĂȘtre calculĂ©es par un simple processeur dâimages ou de tables, Ă partir du moment oĂč lâaltĂ©ration du niveau de puissance Ă©mis par la source peut ĂȘtre calculĂ©e. De cette façon, si lâinfluence dâun paramĂštre dans le niveau de puissance
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Ă©mis par une source est connue, alors il est possible de calculer le niveau de puissance Ă©mis par cette source en fonction des variations de ce paramĂštre.
Pour des raisons de temps de calcul, dĂ» Ă la superficie de la zone couverte, il sâest avĂ©rĂ© nĂ©cessaire dâune part de rĂ©duire cette zone dâĂ©tude, et dâautre part de ne pas rĂ©aliser de calculs pour les axes tertiaires, limiter le nombre de rĂ©flexions des rayons acoustiques Ă trois et la distance de propagation maximale Ă 2500 mĂštres (valeurs de ces paramĂštres couramment utilisĂ©es lors dâĂ©tudes classiques dâingĂ©nierie acoustique).
Sous MapInfo
On dispose dâun ensemble de formules qui permet de calculer le niveau de puissance acoustique gĂ©nĂ©rĂ© par une voie [2, 3]. Ces formules sont celles qui sont implĂ©mentĂ©es sous MITHRA pour rĂ©aliser les calculs de niveau de puissance acoustique. Elles sont rappelĂ©es en annexe de ce rapport. GrĂące Ă ces formules, qui seront implĂ©mentĂ©s dans lâoutil programmĂ©, certains amĂ©nagements pourront ĂȘtre pris en compte directement dans MapInfo pour actualiser la cartographie de lâenvironnement sonore sans avoir Ă refaire tous les calculs sous MITHRA.
Dans un premier temps, les 95 cartes de bruit Ă©lĂ©mentaires ont Ă©tĂ© calculĂ©es sous MITHRA, Ă partir des donnĂ©es fournies par AcoucitĂ©, ou de donnĂ©es estimĂ©es. La figure 8 montre un exemple dâune carte Ă©lĂ©mentaire - et de son environnement sonore associĂ© - calculĂ©e sous MITHRA.
Figure 8: Carte horizontale élémentaire calculée sous MITHRA pour la voie source n°48 : Avenue des Platanes.
A gauche : cartographie élémentaire de la zone d'études.
A droite : calcul de l'environnement sonore en "carte horizontale".
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Les paramĂštres suivants ont Ă©tĂ© implĂ©mentĂ©s dans la base de donnĂ©es concernant les voies sources de bruit: l'identifiant et le nom des voies, le type de voie, la vitesse maximale autorisĂ©e, le nombre de files de la voie, la nature du revĂȘtement, la longueur des voies (nĂ©cessaire au calcul de l'Ă©nergie acoustique totale Ă©mise par la voie), la pente de la voie, la fluiditĂ© du trafic, le pourcentage de poids lourds dans le trafic total et le dĂ©bit en vĂ©hicules/heure. En outre, il est important pour la suite des opĂ©rations de noter le niveau de puissance gĂ©nĂ©rĂ© par la source, notĂ© Lw.
Structure de la table globale des voies : voies (identifiant, nom_voie, type_voie, lim_max, nb_files, revetement, longueur_voie, pente_voie, fluidité, pourcentage_poids_lourds, debit, lw).
La table devant recevoir les calculs élémentaires issus de MITHRA devra avoir une structure propre à recueillir l'information et à en assurer la transformation pour obtenir la carte finale. Il est primordial de conserver une trace des calculs élémentaires réalisés en fonction de chaque voie, afin de pouvoir modifier la carte d'ensemble en conséquence des modifications opérées sur les sources de bruit élémentaires.
3.4. Superposition des cartes élémentaires
La superposition des cartes Ă©lĂ©mentaires repose dâune part sur le principe de sommation des Ă©nergies sonores provenant des diffĂ©rentes sources Ă©lĂ©mentaires et dâautre part sur la relation linĂ©aire entre niveaux de bruit en tout point rĂ©cepteur et niveaux de puissance des sources, toutes conditions de propagation restant inchangĂ©es par ailleurs. Ainsi lâenvironnement sonore global est la somme des environnements Ă©lĂ©mentaires dus aux diffĂ©rentes sources et une modification du bruit Ă©mis par une voie de circulation se traduit par une augmentation proportionnelle de lâĂ©nergie globale rĂ©sultante.
Par consĂ©quent, comme lâillustre la figure 9, si le bruit Ă©mis par une voie change, on peut calculer en tout point la variation de lâintensitĂ© sonore due Ă cette source. Lâenvironnement sonore peut donc ĂȘtre recalculĂ© en fonction des amĂ©nagements opĂ©rĂ©s sur les sources de bruit.
La figure 10 montre de maniĂšre schĂ©matique comment lâenvironnement sonore global peut ĂȘtre considĂ©rĂ© comme rĂ©sultant de la superposition des zones de propagation du bruit dĂ» Ă chaque source. La figure 11 illustre le cas de la superposition de deux zones de propagation tel quâil sera traitĂ© dans la maquette informatique fournie Ă lâissue de ce travail.
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Figure 9 : Illustration du principe de variation de lâintensitĂ© sonore en fonction de la variation du bruit Ă©mis par une source
Figure 10 : Environnement sonore global résultant de la superposition des zones de propagation élémentaires
Source de bruit et zone de propagation n°1
Source de bruit et zone de propagation n°2
Source de bruit et zone de propagation n°3
Environnement sonore
Niveau de puissance Ă©mis par la voie 64,9 dB/m
13 â 42 dB(A) 3 â 13 dB(A) < 3 dB(A)
Niveau de puissance Ă©mis par la voie 70,9 dB/m
13 â 49 dB(A) 3 â 13 dB(A) < 3 dB(A)
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Figure 11 : Superposition de deux zones de propagation dans la maquette informatique
Le principe de superposition des cartes Ă©lĂ©mentaires dans la maquette informatique a Ă©tĂ© validĂ© sur le cas de lâenvironnement sonore global rĂ©sultant de la superposition de deux environnements sonores Ă©lĂ©mentaires, ainsi que lâillustrent les figures 12 Ă 15.
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Figure 12 : Carte sonore élémentaire du bruit engendré par la source de bruit "Voie 1"
Figure 13 : Carte sonore élémentaire du bruit engendré par la source de bruit "Voie 2"
Voie 1
Voie 2
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Figure 14 : Carte de l'environnement sonore global "Voie 1 + Voie 2", calcul sous MITHRA
Figure 15 : Carte de l'environnement sonore global "Voie 1 + Voie 2", addition sous MapInfo
Voie 1 + Voie 2: Calcul sous MITHRA
Voie 1 + Voie 2: addition sous MapInfo
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3.5. ProblÚmes rencontrés et remarques critiques
La crĂ©ation de la base de donnĂ©es pĂątit de quelques lacunes, dont certaines inhĂ©rentes aux donnĂ©es elles-mĂȘmes. Ces manques peuvent Ă©videmment influer sur la prĂ©cision des rĂ©sultats, mais ne remettent pas en cause la mĂ©thodologie gĂ©nĂ©rale suivie. A titre dâexemple, on peut citer deux points prĂ©cis qui mĂ©riteraient dâĂȘtre grandement amĂ©liorĂ©s :
⹠une couche bùtiment trÚs incomplÚtement renseignée (on ne connaßt pas la hauteur de prÚs de 1500 bùtiments)
⹠la non prise en compte de la quasi-totalité des murs de clÎture situés dans la zone d'études (ce qui modifie considérablement la propagation des ondes sonores le long de certaines voies).
Ce problĂšme reste gĂ©nĂ©ralement posĂ© Ă lâensemble des bases de donnĂ©es.
Les donnĂ©es reçues demandaient en outre une adaptation pour ĂȘtre utilisĂ©es dans un S.I.G. proprement dit. La majoritĂ© des donnĂ©es semble avoir Ă©tĂ© implĂ©mentĂ©e pour la visualisation davantage que pour une utilisation S.I.G. et bases de donnĂ©es associĂ©es. Cette structure spĂ©cifique tient probablement Ă la grande diversitĂ© des besoins au sein du Grand Lyon; toutefois, elle prĂ©sente de gros obstacle Ă une utilisation S.I.G. immĂ©diate et notamment l'exploitation Ă des fins dâanalyse spatiale.
Une rue, par exemple, n'est pas constituĂ©e d'un objet unique, mais d'une sĂ©rie de polylignes juxtaposĂ©es de maniĂšre Ă simuler visuellement l'effet d'une ligne continue. Cette organisation particuliĂšre n'aurait aucune consĂ©quence si les objets implĂ©mentĂ©s Ă partir d'une mĂȘme rue ou voie Ă©taient liĂ©s par un identifiant commun associĂ© Ă l'objet. Or le seul lien entre ces tronçons de ligne est aux mieux spatial, sinon purement graphique : bien que certains tronçons semblent en prolonger d'autres, les coordonnĂ©es des extrĂ©mitĂ©s communes de ces tronçons, pour ĂȘtre proches, ne sont pas identiques. Par ailleurs, les noms de la voirie, s'ils s'affichent le long des tronçons, n'y sont pas associĂ©s en termes de bases de donnĂ©es. Ils sont implĂ©mentĂ©s comme objets graphiques dans une table Ă part. LĂ encore, le seul lien possible est spatial. Dans le cadre d'une utilisation S.I.G., il est important de disposer du nom des voies traitĂ©es; il Ă©tait donc impĂ©ratif d'affecter un nom aux tronçons utilisĂ©s. Dans les deux cas, une jointure spatiale est extrĂȘmement dĂ©licate Ă rĂ©aliser : en effet, certains noms de voie sont situĂ©s Ă Ă©gale distance de deux voies ne portant pas le mĂȘme nom; l'Ă©tiquette est parfois plus proche d'une voie qui porte un autre nom que de la voie qu'elles dĂ©signent, allant jusqu'Ă chevaucher une voie proche de celle Ă laquelle elle est associĂ©e. Dans ces conditions, seul le sens de lecture, associĂ© au sens commun, permet d'associer un nom Ă une rue. Et il n'est pas toujours aisĂ© de deviner oĂč commence et oĂč finit chaque voie.
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De mĂȘme, l'altitude du sommet des bĂątiments Ă©tait enregistrĂ©e non comme variable associĂ© aux tables des bĂątiments, mais comme une couche Ă part, ponctuelle, prĂ©sentant des points de mesure parfois situĂ©s en dehors des polygones reprĂ©sentant les constructions. Les points de mesure de l'altitude au sol constituent de plus un semis irrĂ©gulier de variables concurrentes.
Par consĂ©quent, la rĂ©alisation de telles opĂ©rations dans un S.I.G. a nĂ©cessitĂ© une grande part, longue et fastidieuse, de traitement manuel au cas par cas : 200 voies ont Ă©tĂ© identifiĂ©es dans la zone d'Ă©tude, chiffre ramenĂ© par la suite Ă 189, divisĂ©es en plus de 800 tronçons. La mise en conformitĂ© des donnĂ©es a donc pris un temps certain, malgrĂ© la crĂ©ation dâun certain nombre d'exĂ©cutables sous MapBasic.
En ce qui concerne les donnĂ©es sur le bĂąti, de nombreux bĂątiments n'Ă©tant pas renseignĂ©s, il a fallu effectuer des inventaires in situ pour complĂ©ter la base de donnĂ©es selon la mĂ©thodologie mise au point au cours du projet SIGAUR II. Cette mĂ©thodologie repose sur le principe que si tous les bĂątiments d'une zone sont d'une hauteur sensiblement Ă©gale, alors les bĂątiments non renseignĂ©s Ă l'intĂ©rieur de cette zone sont probablement approximativement de la mĂȘme hauteur que leurs voisins. Suivant ce principe, il est alors possible d'interpoler dans le S.I.G. la hauteur manquante des bĂątiments d'aprĂšs la hauteur la plus frĂ©quente pour les bĂątiments voisins.
Pour les bùtiments non renseignés dont la hauteur n'était pas similaire à celle des bùtiments renseignés du voisinage, nous avons procédé à une double estimation : d'une part en termes de rapport de hauteur (facteur ou constante, selon le cas), d'autre part en termes de hauteur absolue estimée par comparaison avec la hauteur de bùtiments environnants.
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4. PRESENTATION DE LA MAQUETTE INFORMATIQUE
Les dĂ©veloppements informatiques ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©s sous MapInfo/MapBasic version 6.5. Un exĂ©cutable a Ă©tĂ© crĂ©Ă© : sigaur3_1.MBX. Il est recommandĂ© dâouvrir dâabord MapInfo avant de lancer lâexĂ©cutable. Il faut ensuite saisir lâespace de travail contenant les scĂ©narios Ă©tudiĂ©s : La_Soie.WOR.
La carte de lâenvironnement sonore correspondant au projet Ă©tudiĂ© du quartier de la Soie sâaffiche alors, les valeurs dâĂ©mission des diffĂ©rente sources de bruit Ă©tant les valeurs de la situation initiale par dĂ©faut (basĂ©e sur les donnĂ©es disponibles, notamment en termes de trafic, lors de ce travail). La figure 16 montre la carte de lâenvironnement sonore global obtenue initialement.
Figure 16 : Carte de l'environnement sonore global initial du quartier de La Soie
A partir du constat initial de la situation acoustique actuelle, il est ensuite possible de tester diffĂ©rents scĂ©narios de plans de dĂ©placements urbains et dâĂ©valuer leur impact sur lâenvironnement sonore global. On peut ainsi sĂ©lectionner une voie, source de
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bruit Ă©lĂ©mentaire, et modifier ses caractĂ©ristiques (type de voie, pente, type de revĂȘtement, limitations de vitesse, fluiditĂ© du trafic, dĂ©bit, proportion de poids lourdsâŠ) en fonction de la variante Ă©tudiĂ©e comme lâillustre la figure 17.
Figure 17 : paramÚtres pour une voie - source sonore élémentaire
AprĂšs modification des caractĂ©ristiques de la voie, le niveau de puissance Ă©mis par cette source de bruit est recalculĂ© (voir figure 18), puis lâenvironnement sonore global est rĂ©actualisĂ© sous la forme dâune carte de couleurs de Leq, de LDEN ou de diffĂ©rence de LDEN entre le nouvel Ă©tat et lâĂ©tat initial (figure 19). La dynamique dâaffichage en termes de plage de niveaux de dĂ©cibels reprĂ©sentĂ©e peut ĂȘtre choisie par lâutilisateur. Pour finir, une carte dâenvironnement sonore global permet de reprĂ©senter les niveaux sonores calculĂ©s, mais aussi de mettre en Ă©vidence la part de population gĂȘnĂ©e en termes dâeffectifs de la population rĂ©sidente, selon la mĂ©thodologie simple dĂ©veloppĂ©e dans le projet SIGAUR II et basĂ©e sur les courbes de rĂ©ponse au bruit de Miedema [9]. La figure 20 illustre cette derniĂšre carte.
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Figure 18 : RĂ©actualisation des niveaux de puissance Ă l'Ă©mission
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Figure 19 : Réactualisation de l'environnement sonore global en termes de Leq, LDEN ou de différences de niveaux
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Figure 20 : Carte d'environnement sonore global en termes de niveaux sonores et de part de population gĂȘnĂ©e
Afin de rĂ©sumer lâapproche suivie, la figure 21 rĂ©sume les grandes Ă©tapes du fonctionnement de la maquette informatique.
CCaallccuull ddee llaa ggĂȘĂȘnnee eenn ffoonnccttiioonn ddee llaa ppooppuullaattiioonn pprrĂ©Ă©sseennttee ssuurr llaa zzoonnee
SSoommmmee ddeess ttaabblleess ddee pprrooppaaggaattiioonn dduu bbrruuiitt-->> eennvviirroonnnneemmeenntt ssoonnoorree
MMooddiiffiiccaattiioonn dduu bbrruuiitt pprrooppaaggĂ©Ă©ddaannss llââeessppaaccee ppaarr cceess vvooiieess
CCaallccuull ddee llaa vvaarriiaattiioonn dduu LLww Ă©Ă©mmiiss
MMooddiiffiiccaattiioonn ddeess ppaarraammÚÚttrreess ddee cciirrccuullaattiioonn ddââuunnee oouu pplluussiieeuurrss vvooiieess
Figure 21 : Organigramme résumant les grandes étapes de fonctionnement de la maquette informatique
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CONCLUSION
Le projet de recherche SIGAUR III s'inscrit dans la continuitĂ© d'une logique de rapprochement entre techniciens de l'acoustique environnementale et acteurs de l'amĂ©nagement territorial. Plus spĂ©cifiquement, ce projet vise Ă approfondir la dĂ©marche de consultation des acteurs territoriaux et de clarification des politiques des collectivitĂ©s locales, par le biais de la maquette de carte interactive mise en Ćuvre.
Ce rapport présente dans ses grandes lignes les travaux menés au cours du projet SIGAUR III :
⹠exploitation des données du SIG du Grand Lyon
⹠acquisition des données nécessaires à la réalisation des cartes de bruit élémentaires
⹠décomposition de la carte de bruit en fichiers élémentaires
âą exploitation des fichiers Ă©lĂ©mentaires dans le SIG et dĂ©veloppement du calcul pour lâassemblage interactif des fichiers Ă©lĂ©mentaires
⹠addition et superposition des cartes élémentaires
âą rĂ©alisation dâune maquette informatique sur le terrain dâexpĂ©rimentation du quartier de La Soie.
La maquette informatique rĂ©alisĂ©e sous MapInfo/MapBasic reprĂ©sente une premiĂšre Ă©bauche de rĂ©ponse, avec toutes les limitations discutĂ©es dans ce rapport, Ă la demande dâun outil de reprĂ©sentation interactif et dynamique de lâenvironnement sonore urbain.
Deux rĂ©unions ont Ă©tĂ© organisĂ©es dans le but de collecter un premier ensemble de rĂ©actions auprĂšs de diffĂ©rents acteurs impliquĂ©s dans lâamĂ©nagement urbain et lâenvironnement sonore. La premiĂšre rĂ©union a eu lieu le vendredi 11 avril dans les locaux dâAcoucitĂ© et mettait en prĂ©sence Olivier Laurent (Mission Ecologie du Grand Lyon), Bruno Vincent, FrĂ©dĂ©ric Audy et ValĂ©rie Buffet (AcoucitĂ©), Luc Merchez (Laboratoire Geophile de lâENS Lyon), Eric Premat et AurĂ©lien Gillard (CSTB). La deuxiĂšme rĂ©union sâest tenue le jeudi 19 juin Ă la COURLY et rassemblait les mĂȘmes acteurs avec cette fois ci la participation de trois personnes supplĂ©mentaires du Grand Lyon : Christelle CHARAT (mission dĂ©placements : en charge du secteur concernĂ© pour la politique des dĂ©placements), Jean-Pierre COCHARD (responsable de l'urbanisme territorial dans ce secteur) et Bernard GARNIER (chef du projet BUE Ă la direction de la voirie). Le but de ces discussions Ă©tait de regrouper autour du thĂšme de lâamĂ©nagement urbain et de lâenvironnement sonore diffĂ©rents acteurs aux profils
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variĂ©s : ingĂ©nieurs, techniciens, urbanistes, amĂ©nageurs, dont les contraintes, objectifs et intĂ©rĂȘts ne sont pas nĂ©cessairement les mĂȘmes. Les rĂ©actions des diffĂ©rents intervenants se sont avĂ©rĂ©es riches dâenseignement.
PremiĂšrement, lâensemble des participants a soulignĂ© la nĂ©cessitĂ© de rĂ©flĂ©chir Ă une reprĂ©sentation dynamique et interactive de lâenvironnement sonore urbain, notamment dans le contexte de la Directive EuropĂ©enne relative Ă lâĂ©valuation et Ă la gestion du bruit dans lâenvironnement. Il apparaĂźt ainsi nĂ©cessaire de pouvoir Ă©valuer lâimpact de diffĂ©rents projets, de fournir un outil de simulation et de comparaison de diffĂ©rentes hypothĂšses, tout en communicant auprĂšs du public et en lâintĂ©grant autant que possible au processus de dĂ©cision.
Ceci a soulevĂ© deux remarques : dâune part, plus le public concernĂ© par lâoutil est spĂ©cialisĂ©, plus il aura tendance Ă travailler en utilisant directement les logiciels de prĂ©vision du bruit tels que MITHRA ; dâautre part, dans le cas contraire, il faut renforcer lâaspect « scĂ©nario et communication » dâun tel outil auprĂšs de publics non spĂ©cialisĂ©s.
Par consĂ©quent, plusieurs perspectives Ă ce travail ont pu ĂȘtre esquissĂ©es, qui devraient faire lâobjet dâĂ©tudes plus approfondies. Les lĂ©gendes ainsi que lâaspect sĂ©miologique global de maniĂšre plus gĂ©nĂ©rale des diffĂ©rentes cartes peuvent ĂȘtre amĂ©liorĂ©s dans une optique de communication auprĂšs de non spĂ©cialistes de tous horizons. En ce qui concerne lâanalyse de diffĂ©rentes variantes dâamĂ©nagement, la nĂ©cessitĂ© de fournir des ordres de grandeur afin de fixer les idĂ©es et clarifier le discours, est Ă©galement un point qui a Ă©tĂ© mentionnĂ©. En particulier, un tel outil devrait Ă terme permettre de comparer situations initiales et variantes aux objectifs rĂ©glementaires Ă respecter ou atteindre. Il pourrait mĂȘme ĂȘtre trĂšs intĂ©ressant de rĂ©flĂ©chir Ă un outil dâaide Ă la dĂ©cision qui pourrait proposer, pour un environnement sonore urbain donnĂ©, un ensemble de « scĂ©narios minimum » plausibles pour atteindre les objectifs rĂ©glementaires.
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ANNEXE : CALCUL DES NIVEAUX DE PUISSANCE EMIS
Pour calculer le niveau d'Ă©nergie acoustique LW produit par d'un mĂštre de voie de circulation automobile, on utilise la relation suivante :
30vitesse
1))-%PL(Eq*0.01 (1dĂ©bit 10log L L VLWW â
++=
oĂč : Lwvl = 46 + 30log (vitesse) + C
C = 0 pour un trafic fluide
2 pour un trafic pulsé
3 pour une zone de trÚs forte accélération
La variable Eq est déterminée par la vitesse de circulation et la pente de la voie, selon le tableau suivant :
Le paramĂštre "vitesse" employĂ© dans le calcul du niveau de puissance Ă©mis par une voie est la vitesse rĂ©elle des vĂ©hicules ; celle-ci peut ĂȘtre estimĂ©e Ă partir du dĂ©bit enregistrĂ© sur cette voie.
La vitesse rĂ©elle est estimĂ©e Ă partir du dĂ©bit corrigĂ©. Le dĂ©bit corrigĂ© sâexprime ainsi : dĂ©bit corrigĂ© = dĂ©bit * (1 + 0.02 * %PL)
La valeur obtenue est le débit en UVP (Unité Véhicule Personnel)
Vitesse /
pente
2% et moins 3% 4% 5% 6% et plus
50 Km/h 10 13 16 18 20
80 Km/h 7 9 10 11 12
100 Km/h 5 5 6 6 7
120 Km/h 4 5 5 6 6
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On peut alors calculer la vitesse réelle des véhicules en fonction du type de voie :
- pour une route de type urbaine rapide,
+=
8
3
10
corrigédébit corrigé)log(débit *7 - 137 Vitesse
- pour une voie primaire :
=
corrigédébit 300
60 vitesse
Toutefois, si le débit corrigé est inférieur à 300, la vitesse est estimée à 60 Km/heure.
- pour une voie secondaire,
=
corrigédébit 150
50 vitesse
Toutefois, si le débit corrigé est inférieur à 150, la vitesse réelle est estimée à 50 Km/h.
On considĂšre cependant que la vitesse moyenne ne peut ĂȘtre supĂ©rieure Ă la vitesse maximale autorisĂ©e ; toute vitesse moyenne calculĂ©e est donc ramenĂ©e Ă la vitesse maximale autorisĂ©e si elle dĂ©passe les limitations en vigueur.
Le revĂȘtement entre aussi en compte dans le calcul de la puissance acoustique gĂ©nĂ©rĂ©e par les voies de circulation. Le revĂȘtement apporte un modificateur au niveau sonore final.
- pour un revĂȘtement drainant : - 3.5 dB (A) pour les vitesse supĂ©rieures Ă 100 km/h , - 0 dB (A) pour les vitesses infĂ©rieures Ă 50 Km/h, - 0.7 dB (A) par tranche de 10 Km/h au-dessus de 50
- pour un revĂȘtement cloutĂ© + 2 dB (A)
- pour du béton strié, des pavés + 3 dB (A)
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On estime le débit par défaut selon les rÚgles suivantes :
⹠Pour une voie primaire prioritaire, débit de 700 UVP/heure
âą Pour une voie primaire non prioritaire, 500 UVP/heure
âą Pour une autoroute, prendre 1400 UVP/heure
âą Pour une voie secondaire, pas dâestimation standard (200 UVP/heure en ville)
Le débit moyen le jour est égal à 10% du débit total sur 24 heures.
Le débit d'heure de pointe est calculé de la façon suivante :
(Circulation totale du jour)/17,
ou
(Circulation totale du jour)/15 pour une autoroute
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BIBLIOGRAPHIE
[1] Directive 2002/49/CE du Parlement Européen et du Conseil, 25 juin 2002, relative à l'évaluation et à la gestion du bruit dans l'environnement, Journal officiel des communautés européennes, 18 juillet 2002.
[2] Bruit des infrastructures routiÚres, méthode de calcul incluant les effets météorologiques, NMPB routes 1996, édition janvier 1997, CERTU, SETRA, LCPC, CSTB.
[3] Mithra 4.0, manuel technique, 01 dB-Stell, 1999.
[4] Traitement spatial des impacts du bruit des transports terrestres, Erwan Quesseveur, ThÚse de géographie, Université Joseph Fourier, Grenoble, 2001.
[5] Représentation et observation de l'environnement sonore urbain, SIGAUR II, Luc Merchez, Jean-Marie Rapin, Pierre Dumolard, Rapport CSTB N° ER 712.98.0108B, 2000.
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[7] Boulevard Urbain Est, Ă©tude globale d'amĂ©nagement et de DĂ©placements, Mission DĂ©placements du Grand Lyon â Rapport ISIS, octobre 2000.
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[9] Exposure-response relation-ships for transportation noise, JASA 104(6), pp. 3432-3445, H. Miedema, décembre 1998.