Le sigle RAISON signifie "Regional Analysis by Intelligent Systems ON a micro computer". RAISON est un logiciel d'analyses numériques quantitatives munis du système graphique GIS (Geographical Information System) et des potentiels d'un système expert. Ce logiciel peut également être utilisé pour le développement et l'application de simulations environnementales et fournir des modèles de prévision. RAISON est configuré pour les micro-ordinateurs environnementaux possédant un affichage graphique de type VGA. Ce système opère sur tous les IBM compatibles ayant un microprocesseur à vitesse d'exécution suffisante (386 minimum) et un disque dur de 40 Mo au minimum. Ce logiciel a été conçu spécialement pour répondre aux besoins d'évaluations et de recherches dans un large domaine de problèmes environnementaux. Ce système contient une base de donnée, un tableur et permet aussi d'effectuer analyses et graphiques. Chacun de ces éléments est entièrement intégré au système total permettant des déplacements transparents et un transfert d'information entre tous les modules.
La base de donnée est un système schématique qui permet à l'utilisateur d'élaborer l'interface de la base de donnée en fonction des besoins individuels. La mise en page établie par l'utilisateur peut contenir toutes les informations sous forme de chiffres et de caractères. Par conséquent, les bases de données très souples permettent ainsi la combinaison de différents types de données sur une même structure. Les possibilités d'importer et d'exporter des données sont compatibles avec les autres logiciels de bases de données disponibles dans le commerce. Les données peuvent être révisées et éditées directement dans les fichiers de base de données. La recherche ou la récupération de données est possible directement à partir du tableur et du système de cartographie ainsi qu'à partir de la base de données elle-même.
Les tableurs sont actuellement très employés, dans de nombreux domaines, pour l'évaluation des données. RAISON contient un tableur, entièrement fonctionnel, intégré au système de telle sorte que les fonctions et relations élaborées sur le tableur peuvent être facilement transférées dans le système graphique GIS (Geographical Information System) pour le traitement et l'élaboration de la représentation graphique. Le menu principal contient les commandes qui permettent d'accéder directement au système graphique et à la base de données. Pour le traitement des données, un système de graphisme scientifique contenant de multiples possibilités d'édition est à la disposition de l'utilisateur. Le tableur s'appuie également sur une suite de librairie de fonctions pour la manipulation des données. Les fonctions élaborées par l'utilisateur peuvent s'appliquer sur les cellules du tableur permettant une analyse numérique rapide et efficace.
En plus des fonctions définies par l'utilisateur, RAISON dispose des fonctions statistiques standard. Les calculs des fréquences de distribution, les boites avec centiles, les analyses de régression et de corrélation ainsi que les statistiques descriptives standards peuvent être appelés à partir du menu principal. Toutes les analyses effectuées au sein du logiciel environnement peuvent être transférées dans les systèmes graphiques pour un affichage et une visualisation sur écran. L'utilisateur a la possibilité de construire des écrans à composantes multiples qui combinent des données numériques, des graphiques et des cartes.
RAISON contient également un éditeur graphique très complet et une "boîte à outils" pour le traitement et le contrôle de l'image. Ces fonctions comportent: couper-coller, contrôle de la couleur sur pixel, un traitement de texte pour les titres et annotations ainsi qu'un assortiment d'outils de dessin. L'éditeur graphique permet de manipuler une grande variété de formats graphiques incluant un lecteur d'images par scannérisation.
Le système cartographique du logiciel RAISON et le composant GIS permettent la réalisation de cartes, à partir de paramètres sélectionnés dans les multiples bases de données à caractéristiques différentes. Les stations individuelles ou regroupées par région sont accessibles. Une fois analysés, les résultats numériques ou les informations propres à l'élaboration d'une cartes peuvent être transférés directement dans le système cartographique. Les structures logiques de l'information particulière à la carte peuvent également être réalisées et présentées à l'intérieur du système. La résolution d'une carte dépend essentiellement de l'échelle cartographique utilisée lors de l'introduction des données. Le logiciel permet un zoom rapide et parfait entre les différentes cartes et l'accès à tous les ensembles de données et ce à n'importe quelle échelle cartographique. Les symboles graphiques permettent la sélection des cartes et des stations lors d'une évaluation. Les données peuvent être extraites, via le système cartographique, soit par station de surveillance soit par groupe de stations, sélectionnées par encerclement du groupe dans un polygone. Toutes les stations de ce groupe seront accessibles en même temps à l'intérieur d'un même fichier de travail.
Le langage macro RPL (RAISON Programming Language) donne accès à toutes les fonctions du logiciel RAISON en mode de traitement par lots (mode batch) et permet aux utilisateurs d'élaborer des procédures pour travailler sur des fichiers multiples. En utilisant cette fonction, par exemple, une procédure particulière pourrait être mise en route station par station, fondée sur des résultats compilés par pays, incluant les cartes et les graphiques requis pour l'interprétation et l'édition.
L'ensemble du système RAISON fournit une base souple pour entreprendre une grande variété d'évaluations
environnementales et divers thèmes de recherche. Les fonctions intégrées de RAISON augmentent les capacités de rapidité et d'efficacité analytique des utilisateurs. Elles permettent également d'évaluer les données de surveillance et de fournir une représentation graphique des résultats de grande qualité, ceci pour aider l'interprétation.
2.2 Application du logiciel RAISON/GEMS
Le logiciel RAISON/GEMS est le système d'application actuellement utilisé pour les évaluations quantitatives numériques et statistiques de la base de données GEMS/EAU. Le système est basé de façon géographique ceci permettant une évaluation interactive et une visualisation de tous les paramètres existant sur les fichiers des archives du GEMS/EAU au sein d'une structure géographique. Les applications du logiciel RAISON/GEMS ont été développées afin de faciliter l'interprétation des données GEMS/EAU. En intégrant des méthodes statistiques et numériques dans les fonctions analytiques de la base de données, du tableur, des graphiques et du système d'information géographique, le logiciel RAISON/GEMS est un outil puissant pour
l'interprétation et la détermination de l'impact des résultats sur l'environnement aquatique à l'échelle locale, régionale et mondiale.
La structure de la base de données permet l'utilisation de formats de présentation très variés. Cette flexibilité simplifie les opérations d'études multidisciplinaires intégrées.
Bien que le logiciel RAISON ait les potentiels d'un système expert, les applications du RAISON/GEMS ne peuvent supporter ses composantes. La segmentation des potentialités de RAISON est assignée pour permettre un développement progressif dans l'usage du logiciel. Les applications du GEMS/EAU sont entièrement fonctionnelles pour les besoins courants de traitement de la base de données, des analyses et de la représentation. Comme les demandes d'interprétation de GEMS/EAU augmentent, ce type de prestation pourra être inclus.
Etant admis qu'il existe différentes approches de l'analyse, de la présentation et de l'interprétation des données sur l'eau au niveau quantitatif et qualitatif, ce chapitre va tenter de fournir les procédures les plus fondamentales qui devront simplifier et rendre plus consistante l'approche des données GEMS/EAU. Une présentation claire et efficace peut augmenter sensiblement la facilité d'interprétation. Par l'utilisation d'une suite de procédures analytiques standardisées, la présentation des résultats traités statistiquement peut effectivement aider dans l'identification des résultats inquiétants et des tendances existantes au niveau de la qualité de l'eau et des quantités de certains paramètres. L'apparition de tendance constatée à l'échelle régionale et mondiale, dans le secteur de l'eau aide à une première identification, à court et à long terme, de changements s'effectuant dans de larges secteurs de la population mondiale.
3.0 ANALYSES DES DONNEES ET PRESENTATION 3.1 Présentation des sites de prélèvement
Les activités de surveillance à l'intérieur du programme GEMS/EAU sont assurées par des stations. Il est donc souhaitable d'avoir une vue d'ensemble de la distribution des stations à l'échelle mondiale et régionale et finir par les examiner
individuellement. La figure 1 donne un aperçu de la localisation de toutes les stations de surveillance existantes pour lesquelles des données sont disponibles dans les archives de GEMS/EAU, et qui concernent la Phase Un du programme. Les cartes de ce type sont très utiles pour les évaluations mondiales et pour l'identification des distributions mondiales de paramètres.
Figure 1. Répartition des stations de surveillance GEMS/EAU pendant la Phase I de ce programme (1979-1990).
3.2 Evaluation des normes des données à l'échelle régionale et mondiale
Les investigations réalisées au niveau national peuvent être visualisées avec clarté et permettent l'utilisation d'une résolution croissante. La figure 2 donne un aperçu des stations de surveillance implantées en Inde pendant la Phase Un du GEMS/EAU. De telles cartes peuvent également être utilisées par le logiciel RAISON/GEMS pour un accès direct aux bases de données grâce à des critères d'informations sélectifs. On peut également procéder à ce niveau à des analyses numériques et statistiques à partir des résultats employés pour la réalisation de la carte.
Figure 2. Sites de surveillance du GEMS/EAU en Inde durant la Phase I du programme.
Pour débuter une évaluation standard des données, les représentations graphiques des centiles seront réalisées pour chaque station ou accumulées à différents niveaux de fusion (par exemple en fusionnant des stations de même type au niveau mondial, national ou régional). La figure 3 est un exemple de représentation des centiles pour la conductivité électrique (μS/cm) mesurée dans toutes les stations du GEMS/EAU et présentés par découpage géographique du GEMS/EAU qui compte six zones dans le monde. Les classes statistiques employées sont le centile 10 à la base de la ligne prolongeant la partie inférieure de la boite hachurée, le centile 25 à la base de la boite, le centile 50 au trait horizontal du milieu de la boite, le centile 75 qui est la délimitation supérieure de la boite et le centile 90 à l'extrémité de la ligne prolongeant la limite supérieure de la boite. Les chiffres présentés dans la zone supérieure de l'encadré correspondent au nombre d'échantillons utilisés pour le calcul.
Figure 3. Conductivité électrique exprimée en centiles (voir le texte correspondant pour plus de détail).
Les données présentées sont issues de cinq zones géographiques établies par l'O.M.S, qui sont l'Afrique (AFRA), l'Amérique (AMRA), l'Est méditerranéen (EMRA), L'Europe (EURA), le Sud-est asiatique (SEAA) et l'Ouest pacifique (WPRA). Ces données sont comparées à celles issues de stations de référence (BASE) et celles issues de toutes les stations GEMS/EAU existantes (GLOBE).
Par le traitement des distributions des fréquences, il est possible d'évaluer et d'identifier les tendances dans les données contenant des excentrées. La figure 4 présente un histogramme simple des pH pour chaque région de GEMS/EAU. La désignation (3) dans la figure permet d'identifier la méthode de détermination du pH utilisée lors de l'analyse. A des fins de comparaison, il est également inclus dans la figure, les distributions pour les stations de référence et les stations en totalité. Il faut noter que l'échelle des ordonnées pour la case GLOBE diffère des autres.
Figure 4. Histogramme des fréquences du pH dans les régions de GEMS/EAU.
3.3 Interprétation des données et présentation à l'échelle locale
La réalisation et la présentation des graphiques peut s'effectuer de plusieurs façons, en fonction des analyses en cours.
Habituellement, les courbes, les nuages de points, les séries chronologiques et les droites de régression sont souhaitables pour la présentation des données afin d'identifier les conditions préliminaires de qualité des eaux.
Dans le logiciel RAISON, les représentations graphiques peuvent être incluses sous forme d'encadré à l'intérieur d'un format carte comme il est montré dans la figure 5. Ce type de présentation est très utile dans la réalisation de rapports à thème
environnemental. L'exemple de la figure 5 concerne la rivière THIKA (Kenya) et permet de visualiser les données d'alcalinité, de calcium, de sulfate et de pH issues d'une seule station. En groupant les stations d'un même bassin versant, on peut former des nations ou des régions par récupération et regroupement des données.
Figure 5. Corrélation alcalinité/calcium et sulfate/pH pour la rivière Thika, Kenya.