Construction et diffusion de la BDLISA



La construction de la version 2 du référentiel hydrogéologique BDLISA [1] à l’échelle du territoire national -départements métropolitains et d’outre mer- est arrivée à terme. Cette nouvelle version intègre des améliorations en conformité avec le modèle de données Sandre [2] et propose des nouveautés :

  • les contours des entités hydrogéologiques ont été affinés grâce à l’amélioration des connaissances (nouveaux forages, formations modélisées, études locales…) ;
  • le référencement des entités karstiques   se trouve désormais dans une couche SIG indépendante ;
  • les formations alluviales aquifères   ont été définies en tant qu’entités principales.

Les premiers travaux ont débuté en 2006, après une phase de conceptualisation et de tests. Ils ont été menés, région par région, par les services régionaux du Ministère chargé de l’écologie, les Agences et Offices de l’Eau, les services régionaux du service géologique régional (BRGM) ; mais des collectivités territoriales, des organismes de recherche et des bureaux d’étude y ont également participé. Le BRGM a été chargé de la construction du référentiel et de sa consolidation au niveau national, en application du Schéma national des données sur l’eau (SNDE). Aujourd’hui, l’étape de construction du référentiel laisse place à des cycles itératifs de trois ans, à l’issue desquels les anomalies observées par les utilisateurs seront corrigées. Les améliorations proposées grâce aux avancées scientifiques et techniques sur les connaissances du sous-sol seront intégrées. La version 2 de la BDLISA, diffusée depuis mai 2018 sur le site eauFrance dédié, s’inscrit dans cette dynamique.

Ces travaux ont bénéficié du soutien financier du Ministère, des Agences de l’Eau, de l’Office national de l’eau et des milieux aquatiques [3] et du BRGM. Ils ont été établis selon une méthodologie nationale, conceptualisée par le Service d’administration nationale des données et référentiels sur l’eau (Sandre), qui assure également la diffusion du référentiel.

Sommaire de l’article :

Des premières cartes des systèmes aquifères  , vers un véritable référentiel national harmonisé et partagé par tous

Les premières cartes du découpage hydrogéologique de la France métropolitaine, publiées entre 1976 et 1980, sont réalisées par le BRGM : ce référentiel est connu sous le libellé de référentiel Margat, du nom de son concepteur Jean Margat. Pour répondre à leurs besoins locaux, différents opérateurs, notamment les Agences et Offices de l’Eau, ainsi que les services géologiques régionaux du BRGM, retravaillent et affinent ce premier découpage national. Puis, dans un souci de partage des connaissances, un véritable référentiel hydrogéologique est mis en œuvre au niveau national ; il s’agit de la BDRHFV1 [4], publiée en 1996.

La décision d’élaborer un nouveau référentiel hydrogéologique est validée afin de :

  • remédier à certaines insuffisances du premier référentiel, en particulier le manque d’homogénéité et l’imprécision des découpages des entités hydrogéologiques, l’absence de hiérarchisation entre les entités ou le manque de représentation cartographique des entités non affleurantes (pour les structures multicouches des bassins sédimentaires en particulier) ;
  • tenir compte de l’évolution des connaissances géologiques et hydrogéologiques, notamment l’harmonisation des cartes géologiques au 1/50 000ème, qui permet de préciser la délimitation des entités hydrogéologiques ;
  • permettre l’accès à la dimension verticale des entités hydrogéologiques qui se superposent.
Comparaison de représentation entre le référentiel BDRHFV1 et le référentiel BDLISA, pour l’entité 121 « Grand système multicouche du Campanien au Turonien (Séno-Turonien) » ©BRGM

A quoi sert le référentiel BDLISA ?

La BDLISA a pour objectif de mettre à disposition, sur l’ensemble du territoire métropolitain et de l’outre-mer, une cartographie des formations géologiques aquifères  , appelées « entités hydrogéologiques », et définies selon des règles communes. Celles-ci sont identifiées de manière unique et décrites du point de vue de leurs caractéristiques hydrogéologiques (niveau, thème, nature, milieu, état).
Ces informations sont intégrées dans une base de données, associée à un référentiel cartographique partagé, mis librement à disposition du public. Ainsi, tout utilisateur de la BDLISA peut visualiser, traiter et échanger facilement les informations attribuées à une ou plusieurs entités hydrogéologiques.
La BDLISA participe également à la production des connaissances nécessaires pour mettre en œuvre les politiques nationales et communautaires sur les eaux souterraines et pour orienter leurs actions.

Qu’est-ce que le référentiel BDLISA ?

Une entité hydrogéologique est une partie de l’espace géologique définie selon 5 critères :

le niveau ou la délimitation selon trois échelles géographiques

  • une échelle nationale (niveau 1), utilisable pour des études d’orientation de politiques publiques ou portant sur les ressources en eau et leur évolution dans le temps, l’évaluation de la résistance à la sécheresse des aquifères  , la vulnérabilité aux pollutions, les risques de remontée de nappes  …,
  • une échelle régionale (niveau 2), pour la réalisation d’atlas hydrogéologiques, l’évaluation des ressources en eau,
  • une échelle locale (niveau 3), pour aider à la réalisation des cartes piézométriques, la modélisation d’un aquifère  .

Une entité de niveau 1 est constituée par l’agrégation d’entités de niveau 2, qui elles-mêmes résultent de l’assemblage d’entités de niveau 3. Quel que soit le niveau, la précision des limites à l’affleurement   est celle des cartes géologiques à l’échelle du 1/50 000ème.

le thème ou le rattachement à cinq grands types de formation géologique

  • le sédimentaire (Bassin   aquitain, Bassin   parisien, …),
  • le socle (Massif armoricain, Massif central, …),
  • l’alluvial,
  • le volcanisme,
  • les formations intensément plissées (massifs montagneux).
Carte schématique de répartition des entités de niveau 3, selon leurs thèmes ©BRGM

la nature ou la définition des huit potentialités aquifères  

  • pour le niveau 1 : grand système aquifère  , grand domaine hydrogéologique ou grand système multicouches,
  • pour le niveau 2 : système aquifère   ou domaine hydrogéologique,
  • pour le niveau 3 : unité aquifère  , unité semi-perméable ou unité imperméable.

le milieu ou la caractérisation de cinq types de porosité   [5]

l’état ou la détermination de la présence d’une nappe  

La construction du référentiel BDLISA

Un projet sur 10 ans, comprenant différentes étapes

L’élaboration du référentiel a nécessité de mener plusieurs sous-projets en parallèle :

  • dans l’étape préalable, une approche méthodologique commune [6] est définie ;
  • ensuite, un modèle conceptuel commun de gestion des données, pour la base de données associée, est élaboré, via la conception d’un outil sous ArcGIS© ;
  • le référentiel prend alors forme à l’échelle de chaque région administrative, avec la délimitation des entités hydrogéologiques aux 3 échelles géographiques ;
  • une étape de consolidation et d’harmonisation, à l’échelle des bassins hydrographiques   dans un premier temps, et à l’échelle nationale dans un deuxième temps, de l’ensemble des découpages régionaux est engagée avec l’attribution d’une codification nationale des entités et une caractérisation homogène de celles-ci selon une nomenclature définie ;
  • enfin, un modèle de données et un dictionnaire de données (disponibles sur le site du Sandre) sont rédigés. A terme, un scénario d’échanges sera proposé.

Un projet partenarial

  • le Ministère chargé de l’écologie, les Agences de l’eau, l’Onema et le BRGM, pour leur contribution scientifique et financière ;
  • le centre scientifique et technique du BRGM, appuyé par ses services géologiques régionaux, pour la spécification et la construction du référentiel (une centaine d’hydrogéologues y ont contribué) ;
  • la Direction de l’eau et de la biodiversité du Ministère chargé de l’écologie, qui assure le secrétariat du comité de pilotage national, en collaboration avec les autres partenaires ;
  • le Sandre, qui assure la diffusion de ce référentiel, a piloté le groupe de travail, qui a permis l’élaboration du modèle et du dictionnaire de données, en application du SNDE ;
  • les services régionaux du Ministère chargé de l’écologie (DREAL, DRIEE pour l’Ile-de-France, DEAL pour les DROM), les Agences et Offices de l’eau, qui ont assuré le suivi de ces travaux et leur validation, et qui participeront également aux mises à jour ;
  • les collectivités territoriales, les organismes de recherche, les bureaux d’études, qui ont été associés aux différentes étapes de construction et qui ont également été sollicités pour valider les travaux et/ou contribuer aux étapes de caractérisation des entités.

Une méthodologie commune

Cette méthodologie est issue de travaux antérieurs, menés sur la période 2001-2003. Ces travaux permettent :

  • de dresser une première liste d’entités hydrogéologiques à intégrer dans le référentiel. Ces entités sont identifiées sur l’ensemble de la France métropolitaine, à deux niveaux de représentation : national - grandes entités - et régional - subdivision des entités de niveau national. Un premier découpage, indicatif, des entités préalablement identifiées est alors réalisé ;
  • de mettre au point une méthode pour affiner ce découpage initial, notamment par un échantillonnage de 8 transects, constitués des différentes formations rencontrées :
    • les formations du Tertiaire et du Jurassique des bassins Artois-Picardie et Seine-Normandie (bassin   houiller du Pas-de-Calais, Craie) ;
    • les formations du Tertiaire au Jurassique, le socle, ainsi que les formations associées au volcanisme du bassin   Loire-Bretagne ;
    • les auréoles orientales du Bassin   parisien, jusqu’au socle et le fossé rhénan du bassin   Rhin-Meuse ;
    • le socle du Massif central, le sédimentaire du sud-est et les différents domaines de l’intensément plissé du bassin   Rhône-Méditerranée et Corse ;
    • les terrains datés du Tertiaire au Trias, du bassin   Adour-Garonne ;
  • d’élaborer un modèle conceptuel de données pour l’élaboration de la base de données associée au référentiel.

Le modèle de gestion du référentiel

Le référentiel est sous-tendu par un « modèle de gestion » développé sous ArcGIS©. Ce modèle, outre le rôle important qu’il a eu dans la phase de construction en facilitant l’assemblage 3D (sans notion d’épaisseur associée) des entités et en garantissant la cohérence topologique de l’ensemble, en assure désormais la maintenance et facilitera les mises à jour.
Le modèle de gestion permet de visualiser les différents niveaux de recouvrement d’une entité hydrogéologique qui sera par exemple constituée :

  • d’un polygone d’ordre 1, c’est-à-dire à l’affleurement   ;
  • d’un polygone d’ordre 2, correspondant au recouvrement de l’entité par une autre entité ;
  • d’un polygone d’ordre 3, correspondant au recouvrement de l’entité par une entité, elle-même située sous une entité.
Représentation schématique des entités, représentées selon leur ordre relatif de superposition ©BRGM

Les entités sont ordonnées selon une coupe stratigraphique locale, déduite de l’analyse des documents fournis par l’hydrogéologue.

La construction à l’échelle de chaque région

Le tableau multi-échelles est l’élément structurant du référentiel et l’outil de base du découpage des entités. Il récapitule tous les types d’entités existant sur un secteur donné et les superpose verticalement suivant un ordre stratigraphique. C’est l’équivalent, au plan hydrogéologique, d’un profil vertical présentant la superposition des différentes couches géologiques rencontrées. Il constitue le support du découpage projeté aux trois échelles d’identification des entités (niveaux 1, 2 et 3).
Le tableau multi-échelles des entités de l’ex-Aquitaine est disponible dans cet article.

Tableau multi-échelles. Exemple de l’entité 358 « Grand système aquifère multicouche des calcaires et dolomies du Jurassique moyen à supérieur du Bassin aquitain » ©BRGM

Les outils de consultation du référentiel

Le référentiel BDLISA constitue un modèle 2D d’une réalité 3D des entités hydrogéologiques en France. Il est donc difficile, voire impossible, de représenter « simplement » l’ensemble du référentiel BDLISA sur une interface cartographique. Aussi, différents outils de visualisation, accessibles sur le site de la BDLisa, ont été développés de manière à faciliter cette consultation. Ceux-ci sont également diffusés sur le SIGES Aquitaine depuis l’outil cartographique (en affichant le Log LISA ou le WMS paramétré LISA) :

  • la mise en place d’une interface cartographique permet de naviguer sur l’ensemble du territoire, de sélectionner des entités hydrogéologiques et de télécharger les données des polygones de(s) l’entité(s) sélectionnée(s). Le fichier zip de téléchargement contient :
    • la fiche descriptive de(s) l’entité(s) sélectionnée(s), au format pdf ;
    • les métadonnées en format xml, respectant la norme ISO 19115 (format imposé par la directive   INSPIRE) ;
    • les métadonnées, au format pdf ;
    • les polygones et données attributaires de l’entité. Les polygones sont proposés dans les formats shp et mif/mid, avec les systèmes de projection cartographique en vigueur (Lambert 93 en métropole, Corse et systèmes spécifiques dans les DROM).

Une représentation thématique a été élaborée afin de permettre la visualisation spécifique des entités de type « alluvions », des entités hydrogéologiques affleurantes et des différentes caractéristiques des entités (nature, thème, milieu, état). En fonction du zoom effectué par l’utilisateur, le niveau des informations accessibles s’affine. L’interface permet également la recherche d’une entité par son nom (ou un mot clé) ou son identifiant, une région, une commune.

Sélection de l’affichage des entités. Exemple de sélection par thème pour un affichage à l’échelle nationale ©BRGM

  • cet outil permet notamment l’accès à une fiche descriptive (accessible à partir de l’interface cartographique ou dans les fichiers téléchargeables) pour chaque entité hydrogéologique, au format pdf, présentant différents niveaux géographiques de représentation
Les différents niveaux de visualisation cartographique. Exemple de l’entité hydrogéologique 308 ©BRGM

  • l’outil cartographique donne l’accès à un log hydrogéologique BDLISA, qui permet d’afficher, en tout point, l’empilement des entités hydrogéologiques des niveaux 1, 2 et 3, avec une composante dynamique, et de choisir le type de caractéristiques de l’entité. Ce log s’affiche avec une interaction cartographique sur un point déterminé
Log hydrogéologique produit par l’interface cartographique ©BRGM

Un référentiel qui vit

Après une phase de construction de 10 ans, la version 2 du référentiel diffusée en mai 2018 est le fruit d’une consolidation de trois ans basée principalement sur les anomalies observées ou corrections proposées par des utilisateurs du référentiel
Un outil web collaboratif, nommé « Forge BDLISA » et également accessible sur le site de la BDLisa, a été mis en place en 2014 afin de centraliser les remarques et corrections proposés par les utilisateurs. Cet outil permet d’analyser les demandes, d’échanger avec les contributeurs et de faire le suivi des modifications. L’utilisation de la forge par les hydrogéologues régionaux contribue à l’amélioration permanente du référentiel. De nombreuses demandes de corrections ont ainsi été traitées
lors de la construction de la version 2, allant de la simple modification attributaire jusqu’à des corrections géométriques importantes d’entités hydrogéologiques.

La version 2 intègre également les réflexions menées par des groupes de travail nationaux
(ministère en charge de l’écologie, agences de l’eau, Onema, BRGM, DREAL de bassin  …) sur les alluvions productives et les entités karstiques  .

Dans la précédente version, les formations alluviales étaient définies en entités principales ou en entités complémentaires selon des caractéristiques disparates à l’échelle du territoire.
Dans un objectif d’harmonisation, un groupe de travail national a défini des règles structurantes visant à identifier les alluvions productives et à les intégrer dans des entités principales.

Le référencement des entités karstiques   étaient également trop hétérogène pour être facilement valorisé. En effet, selon leur importance, les entités karstiques   étaient représentées en entités principales ou en entités complémentaires. La version 2 intègre désormais une nouvelle couche des entités karstiques  , pour faciliter la représentation de ces éléments à l’échelle de la France.

Evolution de la prise en compte des thèmes géologiques entre la version 0 et la version 1 dans le niveau 3 de la BDLISA

Bien souvent également, faute d’informations permettant de définir le caractère aquifère   d’une entité profonde sous couverture, la nature attribuée à l’entité (à savoir aquifère   ou non), reflète surtout les caractéristiques de cette entité dans la partie à l’affleurement   et à faible profondeur. Des groupes de travail seront constitués dans les prochaines années
pour réfléchir à l’amélioration des connaissances et à la représentation des entités mal connues en profondeur.

Pour plus d’information, consultez la rubrique Découvrir du site BDLisa.

[1] Base de Données des LImites des Systèmes Aquifères

[2] Service d’administration nationale des données et référentiels sur l’eau

[3] Onema

[4] Base de Données du Référentiel Hydrogéologique Français, version 1

[5] modes de circulation de l’eau

[6] méthodologie de découpage des entités

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BDLISA (Base de Données des LImites des Systèmes Aquifères)