A GIS-based atmospheric dispersion model
Résumé
La pollution atmosphérique liée à l'usage agricole des produits phytosanitaires représente aujourd'hui un enjeu d'actualité pour la santé publique, pour l'agriculture durable et pour le contrôle de la qualité des écosystèmes. Un modèle de dispersion atmosphérique des pesticides a été développé à partir d'équations de la mécanique des fluides intégrées dans une programmation SIG pour fournir un outil de prédiction de la pollution de l'air . Ce travail concerne la modélisation de la dérive des pulvérisations lors des applications sur vigne, de l'échelle de la parcelle à celle du bassin versant. Notre objectif est de fournir une plateforme de simulation du transport à très faible coût de calcul en utilisant des techniques de réduction de l'espace. Cette méthode permet de fournir rapidement des prédictions de pollution géoréférencées qui peuvent par la suite servir de base pour une analyse de risque. Le couplage entre équations de mécanique des fluides et le SIG est tout d'abord décrit en insistant sur les modifications apporées au modèle mathématique pour l'intégration de données géographiques comme la topographie ou les variations d'échelle. En effet les variation de niveau du sol ont été intégrées dans le modèle à partir d'un modèle d'élévation numérique (DEM). L'utilisation du DEM permet aussi de remplacer les descriptions du nuage en coordonnées cartésiennes par des données raster et permet de travailler sur n'importe quelle zone. De plus l'intégration de la topographie dans la modélisation d'un nuage Gaussien spatialisé permet de travailler à plusieurs échelles. La plateforme a été développée sous la forme d'un plugin du logiciel libre Quantum GIS (QGIS) qui offre de nombreuses possibilités de programmation avancée. L'article présente les développements réalisés et les résultats des simulations vecteur et raster. / Atmospheric pollution due to the use of agricultural pesticide is a major concern today, regarding both public health, sustainable agriculture and ecosystems quality monitoring. This work aims to model pesticide atmospheric dispersion and to propose an useful air pollution prediction tool, using fluid mechanics equations and open-source GIS programming capabilities. This work focuses on pesticide spray drift modelling for viticulture applications from the plot to the watershed scales. Our goal is to provide a GIS based atmospheric transport simulation platform at very low calculation cost using solution space reduction and reduced order modelling. This is necessary to make affordable simulation and very helpful to quickly perform georeferenced pollution predictions, which can then be used as a basis for risk analysis. The coupling of fluid mechanic equations with GIS is first described, regarding the enhancement of the mathematical model according to GIS parameters like topography and scale variations. Indeed, ground variations are implemented in the model using digital elevation model (DEM). The use of DEM is an asset to replace former Cartesian outputs by georeferenced raster pesticide cloud and also, it allows to use the model on any area. Furthermore, the implementation of topography in the spatialized Gaussian plume model allows scale changes. The plateform has been developed as a plugin for Quantum GIS open source software, which offers many spatial modelling programmation capabilities. This paper describes the platform and proposes vector and raster based simulation results.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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