Cartographie 3D des obstacles pour la conception d'une hélistation

Session 3D


Stéphane Moisy
stephane.moisy@ote.fr

Murielle Ludwig
murielle.ludwig@ote.fr

OTE Ingénierie
1 rue de la Lisière
BP 40110
67403 ILLKIRCH CEDEX
Tel. : 03 88 67 55 55
web : http://www.ote.fr


Mots-clés, logiciels Esri utilisés et public visé


Logiciels utilisés : ArcGIS 10 (ArcMap, ArcScene)

Public concerné : Tout public

Mots-clés : Hélistation, trouées de décollage et d’atterrissage, cartographie 3D, SIG, aide à la décision 

Résumé : 
La création d’une hélistation nécessite de définir des trouées d’atterrissage et de décollage afin d’assurer la sécurité des vols.La cartographie 3D des obstacles potentiels constitue un outil puissant d’aide à la décision pour définir les axes et les aires de dégagement lorsque le projet d’hélistation est implanté dans un milieu urbain et montagneux.


PRESENTATION D’O.T.E. INGENIERIE


Créé en 1962, O.T.E. Ingénierie est un Bureau d’Etudes identifié comme spécialiste de la construction de bâtiments publics, tertiaires et industriels de haute technicité, reconnu principalement dans le Nord-Est de la France.
 
Basée à Illkirch-Graffenstaden, au Sud de Strasbourg, la société compte environ 200 collaborateurs et dispose d’agences à Colmar, Mulhouse, Metz, Paris et Nantes.
 
La diversité de ses références en maîtrise d’œuvre et bâtiment tous corps d’état  témoigne du savoir-faire acquis dans ces domaines. O.T.E. Ingénierie a également fortement développé ses activités dans les réalisations publiques et hospitalières.
 
Par ailleurs, la société apporte des compétences fortes dans le domaine de l’environnement, de l’urbanisme, de la cartographie et de la sécurité incendie.


CONTEXTE


Le Centre Hospitalier Universitaire de Grenoble projette la construction d’un nouveau plateau technique, comportant notamment de nouvelles salles d’opération et d’hospitalisation en urgence ainsi que des services de réanimation médicale et chirurgicale.
 
Le nouveau bâtiment, édifié en R+6, est conçu pour accueillir, en toiture, une nouvelle hélistation qui remplacera l’hélistation existante implantée au sol. Ce déplacement permettra une prise en charge directe des patients en supprimant le transfert en véhicule entre l’hélistation existante et les bâtiments hospitaliers. Ce projet apportera une amélioration de la qualité, de la rapidité et de l’efficacité des secours ainsi qu’un meilleur service aux blessés et  aux malades.
 
L’agence d’architecture BEAU & VANHAECKE et le bureau d’études OTE Ingénierie  sont chargés de la conception de ce nouveau bâtiment. O.T.E. Ingénierie réalise les études techniques et l’ensemble des dossiers d’autorisations administratives du projet.


ZoomIllustration n° 1 : Vue générale du projet


ZoomIllustration n° 2 : Présentation du projet - façades Sud et Ouest


OBJET DE L’ETUDE


Les hélistations destinées au Service Médical d’Urgence par Hélicoptère (SMUH) représentent la grande majorité des plates-formes utilisées par les hélicoptères en France. Elles sont généralement de petites dimensions et situées en milieu urbain.
 
La création de la nouvelle hélistation nécessite de déposer un dossier de demande d’autorisation car son exploitation doit être autorisée par arrêté préfectoral.
 
Ce dossier nécessite en particulier une représentation cartographique complexe nécessaire pour assurer la sécurité des vols. Elle comprend l’aire de prise de contact de l’hélistation, les voies d’accès, les trouées d’atterrissage et de décollage envisagées, la cote des obstacles potentiels environnants.
 
Ce travail revêt une importance particulière lorsque le site d’implantation du projet d’hélistation est situé, comme à Grenoble, dans un milieu urbain et montagneux.


ZoomIllustration n° 3 : Environnement du projet


DEMARCHE ADOPTEE


Cette étude consiste à croiser des informations dont les sources sont multiples et parfois hétérogènes :

  • les caractéristiques et la position précise de l’hélistation projetée, qui pour l’instant n’existent que sur les plans d’architecte 
  • la morphologie du bâti de l’agglomération grenobloise qui constitue l’environnement de l’hélistation 
  • la topographie des massifs montagneux bordant la vallée de l’Isère 
  • la définition géométrique des trouées d’atterrissage et de décollage fixées par Arrêté Ministériel

L’ensemble de ces informations se définissent par une localisation en X,Y mais également par une composante verticale Z. Cela nous oriente rapidement vers une modélisation et une cartographie 3D de tous les éléments à prendre en compte.


DONNEES UTILISEES


Diverses sources de données sont nécessaires :

  • Les caractéristiques et la position précise de l’hélistation projetée. Les plans de l’architecte nous sont communiqués dans un format DAO. Il faut épurer et simplifier la géométrie des bâtiments, renseigner l’altitude des toitures et géoréférencer l’ensemble
  • La morphologie du bâti de l’agglomération grenobloise. Nous avons recours à la BD TOPO V2 (BD TOPO ® IGN) complétée par l’analyse de photographies aériennes haute résolution et des reconnaissances de terrain pour intégrer tous les éléments de sur-hauteur potentiellement présents sur les toitures des bâtiments
  • La topographie des massifs montagneux. La BD ALTI (BD ALTI ® IGN) avec un pas de 25 mètres constitue notre Modèle Numérique de Terrain (MNT)
  • La géométrie des trouées d’atterrissage et de décollage. Les caractéristiques des trouées sont précisées en annexe de l’Arrêté Ministériel du 29 septembre 2009

ZoomIllustration n° 4 : Définition géométrique des trouées d'atterrissage et de décollage


Les trouées sont dessinées en 3D à l’aide d’un logiciel de DAO, puis positionnées sur le modèle 3D de l’hélistation projetée, préalablement géoréférencée.


RESULTATS


ArcScene est utilisé pour la réalisation des cartographies 3D. En première approche, les trouées d’atterrissage et de décollage sont orientées selon un axe unique conformément à l’orientation générale de la terrasse accueillant l’hélistation.


ZoomIllustration n° 5 : Configuration initiale - vue en plan


ZoomIllustration n° 6 : Configuration initiale - vue 3D


Comme le montrent ces illustrations, l’orientation des axes d’approche n’est pas satisfaisante. Le plan correspondant à la trouée Sud-Ouest intersecte deux bâtiments dont une des trois tours de l'Ile Verte (d’une hauteur de 98 mètres sans l'antenne). Le plan de la trouée Nord-Est intersecte, quand à lui, un bâtiment et les contreforts du Mont Rachais à environ 1750 mètres de l’hélistation.
 
En concertation avec les représentants de la Direction Générale de l’Aviation Civile (DGAC), l’orientation des deux axes d’approche a été modifiée : le premier est orienté vers le Sud-Ouest, à 216°, le second orienté vers le Nord-Est à 34°. De plus, pour garantir un éloignement suffisant du relief, l’axe orienté vers le Nord-Est est doté d’une portion courbe d’un rayon de 800 mètres compatible avec les contraintes de vol des hélicoptères.


ZoomIllustration n° 7 : Modèle 3D des trouées d'atterrissage et de décollage modifiées


ZoomIllustration n° 8 : Configuration modifiée - vue en plan


ZoomIllustration n° 9 : Configuration modifiée - vue 3D générale


ZoomIllustration n° 10 : Configuration modifiée - vue rapprochée depuis le Nord


ZoomIllustration n° 11 : Configuration modifiée - vue rapprochée depuis le Sud


Dans la configuration proposée, les plans formés par les deux trouées ne comportent pas d’obstacles. Les obstacles latéraux constitués par les bâtiments sont éloignés d’environ 15 mètres des plans des trouées et la distance minimale entre la trouée et le massif montagneux  est d’environ 375 m.


CONCLUSION


La cartographie 3D des obstacles potentiels s’est révélée être un outil puissant d’aide à la décision pour définir les axes et les aires de dégagement dans un contexte complexe urbain et montagneux.
 
Cette étude a été particulièrement intéressante à mener de par :

  • l'ensemble des techniques mises en œuvre (cartographie 3D du relief et du bâti, intégration du projet architectural, modélisation 3D des trouées d'atterrissage et de décollage)
  • du  contexte géographique difficile de l’hélistation
  • la diversité des problématiques dont il a fallu tenir compte (conception architecturale de l'hélistation, technique de vol des hélicoptères, règlementation et sécurité aérienne, etc.)

REMERCIEMENTS


Nous tenons à adresser tous nos remerciements au personnel du Centre Hospitalier Universitaire de Grenoble, à l’agence d’architecture BEAU & VANHAECKE et à la Direction de la Sécurité de l’Aviation civile Centre-Est pour leur collaboration enrichissante et constructive.


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