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Université du Québec

Mémoire

présenté à l'Institut National de la Recherche Scientifique (INRS-Eau) comme exigence partielle de la maîtrise ès sciences de l'eau par

Yves Rochon (B. Sc. biologiques)

METHODOLOGIE DE CONCEPTION DE BASES DE DONNEES SCIENTIFIQUES: ORGANISATION DES INFORMATIONS ISSUES DE L'APPROCHE TECHNOLOGIQUE DE EPA EN UNE BASE DE DONNEES UTILE A LA GESTION DE L'ENVIRONNEMENT AU QUEBEC

Juin 1988

-i - Je remercie sincêreroent les professeurs Jean-LoUis sassev11le et Denis CoUillard, directeurs de ce oerooire, pour leur disponibil1tê, leur direction souple et eXigeante mais toUjours constructive et la confiance qu'ils m'ont accordée danS cette aventure três enriChissante. Je les remercie êgaleJoent pour leur support constant, leurs conseils pertinents et leurs nombreux encourageJoents qui ont beaucoup rooti vê ma demarche pour 1 a reali sation de cette recherche. Je tiens êgaleJoent a. expr1loer roes remercieroents a. IOOnsieur Marc Sinotte de la Direction de la qual1 tê du milieu aquatique du ministêre de l 'EnVi ronneJoent du Guêbec pour sa três grande collaboration a. la real1sation de la base de donnêes toxicologiques BrI dont 11 en est le principal instigateur. Je reroercie aussi IOOnsieur Michel Goulet et madaroe FranCine Richard du ministêre de l'EnvironneJoent du Guêbec pour leur lecture consciencieuse et leurs critiques pertinentes et constructives des prenUers êcrits sur lesquels se fondent ce m!mo1re. Je tiens aussi a. expr1loer ma gratitude a. madaloe Harie-Andrêe Lacoste, roonsieur Denis Piotte et roonsieur Yvon Grenier pour leur aide prêcieuse et pertinente lors de la rêdaction de ce JDem:>ire. Cette êtude a êtê rendue possible gràce a. la participation flnanclêre <2U Dlreau de la coordination de la recherche et du développement en envi ronneJoent du ministêre de l' environneroent du Guêbec et du Conseil canadien de la recherche sur l' êvaluation envirOnneroentale. -11 -

RESUHE

Cette étude vise a adapter l'utilisation de la méthodologie moderne de conception de systême informatique, issue des sciences de l'information, pour la réalisation d'une l:>ase de données scientifiques sur micro-ordina teur. Ainsi, le l:>ut visé est d'améliorer Pefficacité et Pefficience du processus de gestion de l'environnement, en accélérant la quête et le traitement de Pinformation nécessaire a ce processus par son informatisa tion en l:>ase de données. Plus particul1êrement, nous nous sommes intéressés au prol:>lême du choix de Pinformation a retenir pour une l:>ase de données sCientifique. Les aspects théoriques relatifs à la conception de l:>ases de données sont aoordés dans cette étude. De ceux-éi, une nouvelle méthodologie de conception adaptée au contexte de la gestion environnementale y est déve loppée. Cet te méthodologie propose une démarche de développement par prototype qui permet d'agréger économiquement les aspects humains de la conception de systême. Elle traite de la question de l'opportunité à colliger un enseml:>le informationnel et elle permet d'estimer l'utilité de l'information (c'est-à-dire la capaCité d'informer le gestionnaire dans sa prise de décisions) par l'évaluation de la rationalité utilisée pour la générer. Cette méthodologie est illustrée par la description des différentes phases de conception de la l:>ase de données toxicologiques sur les polluants industriels (BTI). Une discussion de différents aspects liés a la détermi nation de l'information a informatiser et de certaines possil:>ilités que peut offrir un systême ordiné d'information dans le contexte administratif de la formulation des ol:>jectifs de t.raitement. est. apport.ée.

Remercieoents

Rê S'\.llDI!. • • •

Table des matieres .

Liste des tableaux .

-111 - i 11 11i v

Liste des figures .... vii

Liste des annexes ix

Liste des symboles utilisês dans ce mémOire Xi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . .. 3 1. 2. .ASPFr:r 'IHIroRIOOE DE LA CONCEPTION BASE DE IX:fiNEES. • •

1. 1 Donn!e et information

1.2 Systême d'information

1. 3 Concept l:>ase de donnêes

1.4 Stratêgies de conception systême

1. 5 Spécification de la l:>ase de donnêes .

1.6 Considêrationhurraine dans la conception de systême

DB.tion ....................... .

1.7 Présentation de la stratêgie de conception utilisêe.

DE LA BASE DE DONNEES BrI.

2.1 Phase 1: planification ...... .

2.2 Phase 2: dêfinition initiale des besoins .

2.2.1 Analyse du processus dêcisionnel

2.2.2 Identification des besoins informationnels

7 9 11 13 14 15 19 21
27
29
30
30
36
3. -iv -

2.2.3 Analyse de l'offre informationnelle. . . . . . . . 39

2.2.4 Deter.mdnation des elêments informationnels devant

être colliges dans la base de donnees. . 55

2. 3 Phase 3: realisation du prototype in1 tial . . .. 60

2.4 Phase 4: perfectionnement par exper1Ioentation du prototype.. 61

2.5 Phase 5: real1sation finale . . . . . . . . . . . . . . .. 62

PRESENTATION DE LA BASE DE OONNEES .•••••••••

3.1 Description conceptuelle de la base de donnees .

3. 1. 1 Polluants caracteristiques des procedés indus-

triels types. . . . . . .

3. 1. 2 Standards de performance. .

3. 1. 3 Traitements . .

3.

2 Procedure de départ et systêIoe de gestion de la base

de dOl1rlees. . , , . , , . . . , . , ,

3. 3 Validation de la base de donnees ETI . . . . . .

3.4 Description Ii'lysique de la base de données ETl.

63
66
66
73
73
76
83
&q. DISCUSSION . . . . . . . . . • . . . . . . • . . . . . . . . •. 87

4. 1 Strategie de déter.mdnation de l'information a. informatiser . 89

4. 2 Potentiel d'un systêIoe d' information dans la procedure

produisant les objectifs de traitement 93 cx::>NCLUSION. .

BIELlOORAPHIE

95
99
- v -

LISlE :oes TAII.EADX

Tableau 1.1 Strat!gie g!n!rale de conception d'un systême d'informa- tion selon l'approChe par cycle de d!veloppement .. Tableau 2.1 D1m1nution de la production primaire de Scenedesnus quadricanda. à une tenp!rature de 20'C dans une eau contenant des mêtaux en concentrations !gales à celles 17 pour la qua 11 t! des eaux des Grands Lacs . 53 Tableau 2.2 Conpara1son de la 11m1te de d!tection, la concentration techniquement traitable et le potentiel canc!rigêne de quelques compos!s toXiques. . . . . . . . . . . . . Tableau 3. 1 Repr!sentation globale de la base de donn!es BrI. . Tableau 3.2 Noms des polluants industriels util1s!s dans la base de donnees BrI . . . . . . . . . . . . . , Tableau 3. 3 Noms des classes de polluants utll1s!es dans la base de donn!es BrI . . . . . . . . . . . 56
67
68
.. 70 Tableau 3.4 EKenple du contenu informationnel du bloc sur les polluants caract!riStiques des proc!d!s industriels types. . . . 71 Tableau 3.5 EKerrple du contenu informationnel du bloc des standards de performance (bloc num!ro 2) . . . . . . . . . . .. 74 Tableau 3.6 EKerrple du conterru informationnel du bloc sur les techno logies de traitement propos!es par l'EPA (bloc l'UD!ro 3). 75 -vii -

LISTE :OES FIOEe!S

Figm-e 1. 1 Approche par prototype. 16

Figm-e 1. 2 Etapes de la m!Ulode util1s!e pour la conception de la base de donn!es tOXicologiques ST! . . . . . . . . . . . . .. 22 Figure 2. 1 Organigramoe vant la fornulation des demandes d'ana- lyse des polluants a. pour 1 '!tal:>l1ssement des objectifs de traitement. . . . . . . . . . . F1gure 2. 2 Aperçu de l'approche technolog1que de EPI.. 33
42
Figure 3.1 Ecran pr!sentant le menu princ1pal de la base de donn!es . 78 Figure 3.2 Ecran listant les cat!gor1es pr!sentes dans la base de doIlIl!es STI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Figure 3. 3 Ecran listant les sous-cat!gories pr!sentes pour la cat!gor1e fer et ac1er. . . . . . . . . . . . . . . . 80 F1gure 3. Ecran penoettant la v!rif1catlon du choix de l'usager. . 81 Figure 3. 5 Ecran pr!sentant le menu d'expansion de la base de donn!es ST!. . . 82 -ix - .ANNEXE A. 1 LISlE DES POLLUANTS CARAOl.mISTIOOES DES PRCCE:DES

IJ{[XJSIR.IELS 'l'YPES. . • • • • • , • • • • • • • • • • • • • 119

.ANNEXE A. 2 LISTE DES STANDARDS DE PERFORMANCE PROPOSES PAR EPA. . . . 255 .ANNEXE A. 3 DESCRIPI'ION DES TEX::HHOLOGIES DE 'IRAITEHEm' ClDISIES

PAR EPA PaJR EI'AlLIR SA REl3LEHENI'ATION •••.•••••• 671

.ANNEXE A. 4 INDEX DES SEDmJRS INOOS".IRIELS PRESENTS DANS LA BASE

I>E: , • , • • • • , • • • • , • • • • , • • • • • 725

B. DESCRIPI'ION DE LA BASE DE OONHEES BrI

.ANNEXE B DESCRIPI'ION 'JE:HHIQUE DE LA BASE DE OONHEES BrI. ...•• 731 -xl-

LIS:E IE; Srt|N.EI I'ilLISES DATS CE I.EIDINE

tII: Base de doryrêes $r les polluants Toxl.ques Inôstrlels DG[rtA: Dlrectlon de la Qtrallté dtr mllleu aqllatlque. Gffi: Organisatlon de Cooperation et de Dêveloppernent Econornique SGBD: Systène de Gestlon Cû3 la Base de Données I{IP: lilellleure Tecfinologte hattcabte porr cont$ler les potluants non-to:riques llIR: tGltleure Teclrnologie Rëail.sabte (HIR) porr contrSler tes cortr>osês toxlques Sel{S: Standard.s cle Perforrmnce pour les l{ouvelles Sounces inôrs- trlel les SSE: Standarcls de hêtf,alteûEnt pour les Sources lndhrstrlelles

Blstantes

Sl{Sl Standards de RÉtraitâaent pour les llouvelles Sources lnôrstrletles llllC: llellleure Technologle pour contr€ler les pollr:ants Conventlonnels n|Irmuc:fron -3- nilRoDltcrrcf, Au Québec, les activités de contrôle de la pollution lndustrj.elle se font au seln du proglramme d'assainissement des eaux (Coullland et a1., 1986; cnowley g!jt, 1986; l{inlstêre de l'Envlronnement du Quêbec, l9E1). Les obJectlfs de ce programme sont d'amëllorer Ia quautê d.es cours d'eau récepteurs afin de protéger et restaurer les usaÊes des plans d.'eau pour le bênéflce de la populatLon et aussi de conserver un milieu aquatlque €qui- llbré Permettant la préservatlon des ressources blologiques, Une des actlvitês essentielles â la rêalisatlon de ce programme est la formulation des objectl.fs Cte traltement Cles eaux usêes au niveau de cfraque bassin. C'est la Dlrectlon des étuctes du mllieu aquatlque du minlstère de l'Environnement du Quêbec gu1 a été mandatée pour définir d.es obJectifs de traitement. Elle base ses recomman(tations sur les caractérlstiques d.u cours d'eau récepteur, notamment ses usages actuels et potentiels et sur son équilibre naturel (Gouln et Sinotte, 1985). Les obJectlfs de traitement sont êtablis sulvant une procéd.ure blen Ctéflnle gui s'appule en Êrand.e partie sur l'l-dentifi- cation des substances altéragènes gui sont propres à ctracune des Lndustrles. L'établissement des obJectifs il,e traitement constltue cepend.ant un problème Jurl(l.ique, aclmlnlstratlf et tecfrnlque complexe dont la solution exl8e un volume l.mportant d'lnformatlon sur les mécanlsmes d.e production de ces substances, leur potentlel altêragêne et leurs effets sur le milieu récepteur (OCDE, 1962; Sasseville, 1984). Elle requlert en effet de recen- ser, tralter et gérer une forte quantLtê d'lnformation touchant des secteurs aussl d.lvers que l'êcologle, la soclologie et l'lngénl.erle (O'Hare, 1980). -4- Le traltement C[e cette lnformatlon demancte temps et main d'oeuve et prodult des coùts non négligeables (Sassevllle et Guerrier, 1987). Le niveau de maltrlse de cette informatlon peut aussl s'avérer un facteur Cl,êtermlnant de l'efflcaclté du proÉiramme d'assalnlssement des eaux, parce que les contraln- tes assoclées â sa réalisation ne permettent pas de considérer l'ensemble d.es substances susceptlbles Cte se trouver dans les êmlssaires industriels, augmentant alnsi l'Lncertltude dans les prises de dêclsion concernant les choix des technologies de traltement. Le problême est d'autant plus aigu lorsqu'l.l s'agit de substances altëragènes toxiques. La recherche d'une meilleure maitrise de l'lnformatlon passe nécessal- rement par l'identlfication de l'information critique (c'est-a-dire f infor- mation essentielle â l'heuristie de gestion) (uunro et Davis, 1977) et Par la détermlnatLon des structures de l'lnformation et des moyens de la traiter (Henderson et West, Lglgl, L'ordinatlon subsëquente Cte cette information contribue â améIlorer l'efflcacitê du processus conduisant aua objectifs de traLtement en accélerant la quête et le traitement Cte celle-ci, Génëralement, les systêmes ord.lnés sont développës â partir des sclences de l'lnformatlque de gestion et de la recherche operationnelle et sont fonctés sur la théorle d.e la ratlonalltë pure (cte Bruyne, 1981). ces développements ont répondu de façon mitigêe â la problêmatique d'une Sestion effLclente de f informatLon (Davls *-4, 1986a; Reck et Hall, 1986; uintz- berg, 19EO; Landry g3__4, 19E5; Lucas, 1978; Leavltt, 1975; Grayson, 1973',. Les ral.sons principales êvoguêes pour expliquer l'lnaptitude des lnformati- cl.ens à rêsoudre efflcacement les problèmes informationnels sont: le manque de planification dans la conception de systême (Bablneau, 1986; Hurtubise, -5-

1984), la formulatlon plus ou moins adéquate du problême lnformationnel

appelant le systême d'informatlon (Landry et Pascot, 1981; llintzberg, 19EO) et le fait que les techniques normalement utilisées constclèrent peu les aspects humalns prësents dans ]e processus dëclsionnel de toute orgianisation (Huff, 1986; Hurtubise, 1984; Feld.man et Harclr 1981; Lucas, t97E; llarctr

1976).

Ces diverses critlques ont amenê les clrerch.eurs â développer des stratégies (Davls ql-ât, lg86a) et des outil.s de conceptton beaucoup plus adaptés aux sltuations lnformationnelles. Ces stratêgies de conception se regroupent autour de deux grand,s principes qui sont le cycle de dêvelop- pement et I'approcbe par prototype. concernant les outlls de conception, la mêtfrode Merlse (Tardleux g!__ê!., 19E4), l'analyse lnformationnel (l{iJessen clté dans Davis 9!l!:, 1986a), les mêthodes Datald et IDA (Buisset, L9E7), ainsl que l'approche méthoclologigue conceptuelle globale (Hurtublse, 1984) sont â citer. Ces outlls ont surtout été mis au point avec comme obJectif le dêveloppement de systêmes d'informatlon organlsationnels considérant des questions relatives â l'admlnistratlon générale d.es entreprLses telles que le marketing, la production ou la loglstlque (Davis gggt, 1986a; Hurtubi- se, 1984; Burch et al., 1993). Il est donc constaté qu,ll existe d.e nombreux outils Permettant de dêvelopper le nlveau de maitrise de l'lnformation d.ans les processus ad.ministratifs. cepend.ant, lls nécessitent un certain effort d.'adaptatlon pou.r leur utilisatlon aux flns des actlvités du contrôle environnemental comme c'est le cas dans la présente étude. Ce projet de recherche vlse à ad.apter l'utlll.satlon des dernlers d.êveloppements du d,omaine de la conceptlon Cte systême ordiné, issue d.es sclences d.e f infor- matlon, Pour la réallsation d.'une base de données scientifiques sur mlcro- -6- orctlnateur. Aussi, le but vlsé est d'amêlLorer l'efficacLté et l'efficience du processus de formulatlon d.es obJectifs de traitement. Plus partlculiê- rement, nous nous Lntêressons au problème du cfrolx de l'lnformatlon â retenlr pour la base de donnêes. Après avolr clrconscrit l'obJet de l'êtude, la premlère partie aborde les aspects thêoriques relatlfs â la conceptlon d'une base de Ctonnêes en mettant l'emphase sur les stratégies de détermlnation de l'lnformation. La partle sulvante décrit la métbodologie de conception adaptée â la problé- matigue de la gestion environnementale telle qu'utilisée dans cette ëtu(le. Le deuxième chapitre présente les différentes êtapes d.e la mêtfloCte de conception de Ia base de ctonnées toxicologiques sur les polluants indus- trlels retenus (BTI). On y retrouve, entre autres, une phase d'analyse du processus dëcisionnel conclulsant aux objectifs de traitement, une analyse de l'offre informationnelle et la rationalité utllisêe pour le choix de l'information colligée dans la base d.e donnêes. La derniêre partie discute de dlfférents aspects liés au cholx de l'lnformation â informatiser et de certalnes posslbllttës gue peut offrir un système ordlné d'informatlon dans le contexte admlnlstratif de la formulatl.on des obJectLfs de traitement. Enfin, Ies annexes prêsentent le contenu de la base de donnêes,les program- mes de son systême de gestion et le dictlonnaire des varLables retrouvées dans cette dernlère.

CHAPTTRE 1

ASFEf,, II$MGII.'E ae I,A aePTIOtr yt'f,E BAS DE MTTEES -9- I. ÂWT TfiMICI'E DE Iâ ffiEFTIOIT D'TJIE BAS M MSTFNS Ce chaprtre prêsente les fonderents tj:éorigues des principales nÉtlrodes de conceptlon de systênEs d'rnformation, Tout d'abord, les notlons de donnêe et d.'inforrnation sont abordêes pour en$ute apporter une défrnltton au conceFt syslenÊ d'inforrnation Cette derniêre per:tll*ât d'introdnire le concept base de donnêes qrr1 est présenté de façon plus éIaborêe pu].sqlr'il falt partie de l'objet central de Ia présente êtude, sr[te â cela, 1es èiffé- rentes pha.ses de Ia conception d'ur] systènE d'rnformation sont présentées en lnslstant sur" celle de la spécrficatton de la base de dolu:ées, car cette derrerëre s'adresse â la dëterminatlon de f infornlatlon à l-nfôrmattser. Ces divers ê1énents perTlL.ttent d'élaborer une stratégle de conception ut]-lisable por-u- 1a situ;rtton dëc1slonne}le trattée dans cette êtude.

1. 1 DorrÉe et infomtion

Une donnée est un s)'rnboie qu:- rePrésente, dêcrit ou ertregistre la réalitê (Davrs et al., 1986a; Burch et al., 1983). Les doru:ées ne peuvent que décme de façon par'trelle la réalrté; elles représentent l'objet en énonçant un certaln nonûrre de ses caractérusti+les qu1 sont pe.rceptibles â l'observateru'. Cette définrtion rêvèIe l'rng:ortance de 1'astrrect psycho- cognrtlf 1ré au processus de repnésentat-ion de l'obJet par les variables- donnêes (Hanrrlnd et Stewar.d" 1975), Ainsi, une donnêe ne peut être ut111- sable que sr elle est captêe et corq)renable par l'individl ou l'organ-Lsation (Sasseviile et al. , L9E7; Espinasse, 1981). -10- La donnêe devient infornatron lorsqu'elle se présente sous une forne significative pol]r f indlvidu qtri la reçoit et qu'elle possêde une valeur réelle ou potentielle polll" une dêcisron ou une actlon envisagée par ce dernier (Davis et al,, 1986a), Â la différence d.e Ia donnêe, f infor"rnation est un rntrant rêùusant l'rncertltude (lfurtubise 1984) . loutefois, iI existe une anrlrr€uité entre ces deux tefirEs car Ia sigmficatlon de celx(-cl dépend d'élênEnts externes relatrfs au contexte et à l'acteur (Davis et al.,

1986a).

La gestion de 1' j-nformation prend r:ne inportance Élrandrssante conErte tenu de sa valeur révêlée (Grngras et al., 1986). Êr effet, la s)'nergre, qu-r est la frnaiité de toute orgal'Lrsatton, n'est rendue possrble que Par' l'êc}:ange d'inforrnatlons entre les membres la corry)osant (Lacranpe, 797+), Davrs et al. (1986a1 raplrcr.tent qtte plus de 50 Z des nembres d.'une orgaru- sation sont enployês au trartelaent de I'tnformation. Gêrer l'infor^rlation signifle consrdérer cette dernrêre coflrrË un objet, ce qur condl.ut à lur attrrbuer une d.irens1on ëconomique (Sinden et Woffell, 1979) et un certain nombre d'attrubuts traôr.sant une valeu- d'utrlrtê de celle-cr (Ahituv et Cette conceptron de 1'rnformatron perTrret d'y accorder un crrtêre d'utilltê norrnalenent déterminé selon r:ne analyse coûts-bénéfices (Burch etquotesdbs_dbs14.pdfusesText_20