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Dans cette perspective, le risque inondation ne peut faire l'impasse d'une réflexion sur Mémoire du laboratoire de géomorphologie de l'école pratique des hautes études, brisés alignés autour de certaines parcelles (com orale Disseaux) supérieure aux pièces connexes, eu égard d'une part aux matériaux présents, 

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École doctorale n° 432 : Sciences des Métiers de l'Ingénieur

Doctorat ParisTech

T H È S E

l'École nationale supérieure des mines de Paris Spécialité "Sciences et génie des activités à risques " pour obtenir le grade de docteur délivré par présentée et soutenue publiquement par Vincent Thierion le 09 juillet 2010

Contribution à l'amélioration de l'ex

pertise en situation de crise par l'utilisation de l'informatique distribuée Directrice de thèse : Sophie Sauvagnargues-Lesage Co-encadrement de la thèse : Pierre-Alain Ayral Jury M. Ernesto BONOMI, Professeur, CRS4, Parco Scientifico e Tecnologico della SardegnaRapporteur M. Freddy VINET, Professeur, GESTER, Université Montpellier 3Rapporteur M. Franck GUARNIERI, Professeur, CRC, École des Mines PARISTECHExaminateur M. Didier GRAILLOT, Directeur de recherche, SITE, École des Mines de Saint-EtienneExaminateur M. Olivier PAYRASTRE, Docteur, LCPC, MEEDDM et MESRExaminateur Mme Monique PETITDIDIER, Docteur d'État, CETP, Institut Pierre Simon LaplaceExaminateur Mme Sophie SAUVAGNARGUES-LESAGE, Maître-assistant, LGEI, École des Mines d'Alès Directrice M. Pierre-Alain AYRAL, Maître-assistant, LGEI, École des Mines d'Alès Co-encadrantT H E S E

MINES ParisTech

Centre de Recherche sur les Risques et les Crises

Rue Claude Daunesse, B.P. 207

06904 Sophia-Antipolis Cedex

École doctorale n° 432 : Sciences des Métiers de l'Ingénieur

Doctorat ParisTech

T H È S E

pour obtenir le grade de docteur délivré par l'École nationale supérieure des mines de Paris Spécialité "Sciences et génie des activités à risques " présentée et soutenue publiquement par

Vincent Thierion

le 09 juillet 2010 Contribution à l'amélioration de l'expertise en situation de crise par l'utilisation de l'informatique distribuée Directrice de thèse : Sophie Sauvagnargues-Lesage Co-encadrement de la thèse : Pierre-Alain Ayral Jury M. Ernesto BONOMI, Professeur, CRS4, Parco Scientifico e Tecnologico della SardegnaRapporteur M. Freddy VINET, Professeur, GESTER, Université Montpellier 3Rapporteur M. Franck GUARNIERI, Professeur, CRC, École des Mines PARISTECHExaminateur M. Didier GRAILLOT, Directeur de recherche, SITE, École des Mines de Saint-EtienneExaminateur M. Olivier PAYRASTRE, Docteur, LCPC, MEEDDM et MESRExaminateur Mme Monique PETITDIDIER, Docteur d'État, CETP, Institut Pierre Simon LaplaceExaminateur Mme Sophie SAUVAGNARGUES-LESAGE, Maître-assistant, LGEI, École des Mines d'Alès

Directrice

M. Pierre-Alain AYRAL, Maître-assistant, LGEI, École des Mines d'Alès Co-encadrant T H E S E

MINES ParisTech

Centre de Recherche sur les Risques et les Crises

Rue Claude Daunesse, B.P. 207

06904 Sophia-Antipolis Cedex

RREEMMEERRCCIIEEMMEENNTT

SS

Je tiens à remercier en premier lieu Ernesto Bonomi et Freddy Vinet qui ont accepté d'être les

rapporteurs de cette thèse. En analysant de manière critique ce mémoire, ils ont permis d'alimenter et de

poursuivre la réflexion nécessaire à la validation scientifique de ces travaux. Dans ce sens, il convient de

remercier Didier GRAILLOT, président du jury, dont l'implication et le dynamisme ont permis la pleine réussite de

ma soutenance de thèse.

" Remercier » représente une part infime du travail de thèse, mais pourtant essentielle tant le " réseau »

apparait indispensable à toute apprentissage de la recherche. L'instigateur ... Jean-François Galtié, du

laboratoire GEODE à l'université Toulouse Le Mirail, qui a été le premier à croire en mes motivations et

m'aiguiller vers l'indispensable " financement ». La directrice ... Sophie Sauvagnargues-Lesage qui, par son

esprit de synthèse et sa décontraction, m'a toujours rassuré dans l'aventure sinueuse de l'élève-chercheur.

L'encadrant ... Pierre-Alain Ayral ... une histoire commune qui a forgé un sentiment fort et permis des

discussions franches et constructives. À trois, l'épreuve était moins incertaine !

Débuter une thèse multidisciplinaire abordant des thèmes aussi différents que " l'eau qui coule » et " le bit qui

transite » exige de développer un certain nombre de compétences. L'échange social m'est apparu essentiel

dans cette tâche. Ainsi, Jean-François Musso m'a ouvert les portes du monde de la technologie grille, je l'en

remercie cordialement. J'exprime de plus ma gratitude à David Weissenbach et Monique Petitdidier dont

l'expérience respective m'a permis de comprendre la dimension technique, politique et économique de cette

technologie innovante. A ce titre, les nombreuses discussions avec Monique Petitdidier m'ont permis de réaliser

cette recherche avec l'assurance de la légitimité et de la pertinence. Qui ne connait pas Monique Petitdidier dans

le monde EGEE ? Cette personne par qui tout le monde se rencontre.

Les orientations scientifiques d'un travail de recherche sont alimentées par l'expérience acquise, la

" confrontation avec ses pairs » et la prospection intellectuelle. Les heures passées en compagnie des

partenaires du projet européen CYCLOPS sont représentatives des efforts que peuvent représenter une thèse,

même si ces rencontres se déroulaient entre le Portugal, l'Italie, la Grèce. Dans ce sens, je suis extrêmement

reconnaissant envers l'équipe du laboratoire italien ESSI-Lab composée de Stefano Nativi, Paolo Mazzetti,

Lorenzo Bigagli, Enrico Boldrini, Fabrizio Vitale, Mattia Santoro et Valerio Angelini. En liant amitié et

professionnalisme, nous avons progressé avec Valerio dans l'univers de l'anglophonie et échangé nos savoirs

respectifs afin de mener à bien l'association entre science des risques et informatique distribuée. Je tiens à

remercier en suivant Carlos Morais-Pires, coordinateur du projet Cyclops auprès de l'Union Européenne.

Définitivement orientée vers l'opérationnel, cette thèse, reflète dans un sens les projets de recherche des Mines.

Ici, en l'occurrence, il s'agissait d'appréhender au mieux les forces en présence et les besoins du service de

prévision des crues Grand Delta (... du Rhône). L'équipe actuellement en place dans ce service mérite toute ma

gratitude. Olivier Payrastre a su me présenter scrupuleusement l'environnement qu'il connait bien, celui de

l'hydrologie opérationnelle... de la pluie à l'inondation. Autour de lui, je remercie Fabrice Mannessiez, Boris

Aymes, Yann Laborda et François Bressand qui chacun à leur manière ont su partager leur expérience

respective. Je terminerais par remercier Arthur Marchandise, Dominique Bielli et Christophe Bouvier.

Ricardo Marques, de l'univeristé Do Minho au Portugal, Cyrille Bronner, du LGEI, Renaud Burck, Simon

Galbode, Serge Lhomme, Olivier Michelon et Guillaume Olive, de l'ENSG, Laurent Jégou et Jacob Geisel, de

l'université Toulouse Le Mirail, ont participé de prêt ou de loin à cette recherche, mais tous avec la même

motivation. Je ne peux que les remercier pour l'intérêt qu'ils ont porté à cette recherche.

Il me reste à remercier deux groupes de personne qui ont gravité autour de moi pendant ces 3 années, mes

collègues de travail et mes " collègues » de vie.

Pour le premier, ils se reconnaîtront quand je parle de " l'équipe risque » et ses séminaires, des " partenaires de

foot » et des " anciens » de la cafet'. Je remercie d'autre part Miguel Lopez-Ferber, directeur du laboratoire

LGEI, et Gilles Dusserre d'avoir accepté de m'accueillir au sein de leur laboratoire. Et la grande famille des

thésards, Boris, Virginie, Marie, Léa, Clémence, Nicolas, Serge, Aurélia, Carole, Cyrille, Marc, Florian, Julien,

Vincent, Line, ...

Et puis ... il reste ... les amis ! Par qui commençait ... par qui finir ? Je ne sais pas ... je vais essayer de

n'oublier personne ! Je commencerais par mes collocs de " Chez Felix » à Anduze, PE, Nico, Léa, Fred,

Vincent, Greg et Nideux... entre thésards et noctambules, on se comprend ; de Méjannes, Julie, Poussinet et

Fred ; de Saint Privat de Vieux, Vincent, Pia, Gaëtane et Damien. Et puis n'oublions pas les racines toulousaines

et pyrénéennes, Benou, Jordi, Peio, Matteous, Rockicki, Jacky, Anne, Lili, Julie, Flonathan, Guigui, Chloé,

Yomeuh, Thib', Fred, Sandrine, et les autres ! Enfin... Merci aux grimpeurs ardéchois ! Denis, mon compagnon de recherche, je te remercie pour tout !

Chaque personne se construit au travers de son entourage proche, de sa famille. Mes parents, Alain et Danielle,

et ma soeur, Marie, m'ont donné toute la force et les armes pour accomplir la recherche présentée ici. Il me

semble que mon plus grand " Merci » doit leur revenir !

Il n'est pas conseillé pour autant d'oublier Lolo, pour son grand soutien dans les moments difficiles. Je me

demande encore comment elle a fait pour me supporter et je ne la remercierais jamais assez d'avoir surmonté

avec moi cette étape ô combien périlleuse.

À Papy et Jul' ...

SSOOMMMMAAIIRREE

Sommaire

1

Introduction Générale

5 Partie 1 : Cadre institutionnel et État de l'art 9 Chapitre 1 : Les crues à cinétique rapide : phénomène et gestion o pérationnelle 11 I - 1. Les crues à cinétique rapide : un risque majeur 13 I - 1.1. La gestion du risque " inondation » 13 I - 1.2. Dimension hydrométéorologique des crues éclair 19 I - 1.3. La modélisation des phénomènes de crues à cinétique rapide 26 I - 1.4. Synthèse des crues à cinétique rapide 33 I - 2. Cadre institutionnel et opérationnel de la gestion de crise " inondation » 34

I - 2.1. La notion de vigilance 34

I - 2.2. La vigilance météorologique : l'instigateur de l'alerte 34 I - 2.3. La vigilance hydrologique : une émergence justifiée 37 Chapitre 2 : L'informatique distribuée : une composante nouvelle des sociétés modernes45

II - 1. Propos introductifs 47

II - 1.1. les technologies de l'information et de la communication (TIC) 47 II - 1.2. Collaboration et organisation virtuelle 50

II - 1.3. Interopérabilité 50

II - 2. L'informatique distribuée et la technologie grille 52 II - 2.1. Généralités sur l'informatique distribuée 52 II - 2.2. Les grands modèles de communication dans un système distribué 55 II - 2.3. La technologie grille : définitions et fonctionnement 57 II - 2.4. Synthèse sur la technologie grille 72 II - 3. La cartographie en ligne entre géomatique et services web 73 II - 3.1. Gestion des données géoréférencées : SIG et géomatique 73 II - 3.2. Les SIG et les réseaux informatiques 76 1

Partie 2 : Expertise hydrométéorol

ogique en situation de crise : existant et propositions d'amélioration 87
Chapitre 3 : L'expertise hydrométéorologique des crues à cinétique ra pide 89
III - 1. L'existant technologique du Service de Prévision des Crues Grand Delta 91 III - 1.1. Les méthodes RM-ODP et UML dédiées à la spécification des systèmes d'information 91 III - 1.2. Le système d'information du SPC-GD : rôles, compé tences et capacités 93 III - 2. Retours d'expérience : Besoins opérationnels, scientifiques et technologiques 107 III - 2.1. Les crues à cinématique rapide : les cas " Aude 1999 » et " Gard 2002 » 107 III - 2.2. De la Sécurité Civile à l'expertise hydromété orologique : un perfectionnement perpétuel 115 Chapitre 4 : La technologie grille et la géomatique : vecteurs d'innovation 127 IV - 1. Les contraintes technologiques de la prévision hydrologique 129

IV - 1.1. De la prévision hydrologique... 12

9

IV - 1.2. ... aux contraintes technolo

giques inhérentes 130 IV - 2. La grille EGEE : un support informatique performant et adaptable 132 IV - 2.1. La technologie grille : des caractéristiques technologiques et des champs d'application favorables à une adoption opérationnelle 132 IV - 2.2. La technologie grille et la science de l'information géographique : une synergie innovante 138 IV - 3.1. L'hypothèse de recherche centrale : le système spatial d'aide

à la décision 145

à cinétique rapide 147

IV - 3.3. Spécification détaillée du système spatial d'aide à la décision au sein du SPC-GD 147 2

Partie 3 : Méthodologie expérimentale

155
157
V - 1. L'intergiciel gLite : un accès unique aux ressources d'E

GEE 159

V - 1.1. Les services d'accès 161

V - 1.2. les services de sécurité 161

V - 1.3. les services d'information et de surveillance des ressources 162 V - 1.4. les services de gestion de données 163 V - 1.5. Les services de gestion des tâches 163

V - 2. Méthodologie fondamentale 167

V - 2.1. Principe de fonctionnement du scénario de prévision 167

V - 2.2. Stratégie de portage 169

Chapitre 6 : Interfaçage entre la grille EGEE et le SPC-GD 177
VI - 1. Notes introductives : la problématique d'interfaçage 179 des traitements 182 VI - 2.1. Point de vue " Entreprise » : l'interface de cartographie en ligne garante de l'opérationnalité du SPC-GD 182 VI - 2.2. Points de vue " Information et Traitement » : les servic es web de l'OGC 185 VI - 3. RRM-Grid : un outil garant de l'ordonnancement et d'une qualité de service 206quotesdbs_dbs8.pdfusesText_14