Lesson plan – Example of good practice – Sheet of

Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
Plan de leçon- Analyse de l’eau- Fiche de travail
Introduction
On pourrait penser qu’avec 71% de la surface de la planète recouverte d'eau, annoncer une pénurie
d'eau ressemble à une plaisanterie de mauvais goût. Cependant, certaines réalités effrayantes
brisent malheureusement ce mythe. En effet, un cinquième du monde n'a pas accès à l'eau potable
et deux fois autant de personnes n'ont pas d'assainissement adéquat. La biodiversité est également
de plus en plus altérée par l'eau de mauvaise qualité.
En Belgique, par exemple, le bassin versant de l'Escaut, d'une grande importance écologique, voit sa
qualité de l'eau définie comme moyenne, voire mauvaise. Les industries, les ménages et l'agriculture
sont principalement responsables de la diminution importante de la biodiversité dans ce domaine.
Par conséquent, une gestion sévère de l'eau et une bonne politique sont essentielles.
Du bassin de l'Escaut en Belgique à l'eau buvable à Pékin, en Chine, chacun doit œuvrer pour une
meilleure gestion de l'eau, pour une meilleure qualité et une plus grande durabilité, afin de
préserver « Notre planète Eau ». Les jeunes et les adultes devraient être concernés et agir.
Description de l’exercice
Le principal objectif de l'exercice suivant est d’examiner plus attentivement la qualité de l'eau des
rivières et des plans d'eau et de visualiser l'état général de notre eau. Par conséquent, les élèves
vont d'abord prendre des mesures concernant la qualité de l'eau sur le terrain à des endroits
différents. Les observations seront consignées dans un fichier Excel, puis reportées sur une carte
numérique. Cela signifie que l'emplacement peut être le point sur une carte ou que les coordonnées
des sites sont prises par des moyens, comme le GPS.
À la fin de l'exercice, les élèves seront invités à analyser leur segment de rivière sur la base des
cartes et des graphiques qu'ils ont créés à l'aide de leurs mesures portant sur la qualité de l'eau.
Les élèves qui ne sont pas familiarisés avec les systèmes de référence géographique pourraient
juger utile d'avoir, d'abord, un bref aperçu de la façon de gérer les coordonnées des points. Ceci est
expliqué à la fin de l'exercice. Pour une meilleure compréhension, il est recommandé de consulter
une documentation spécifique sur les systèmes de coordonnées et de projections géographiques.
Ceci est facilement disponible sur Internet et dans les bibliothèques.
Exigences
- Des cartes, comprenant la zone d'analyse de l’eau, sont nécessaires pour s'acquitter de cet
exercice. La carte (appelée ci-après le fond de carte) peut être, soit en format vecteur, soit en format
raster (par exemple, la carte numérisée, l'image aérienne, etc.) Elle devrait être géoréférencée aussi.
Si le fond de carte n'est pas géoréférencé, alors vous voudrez bien consulter la 40 iNote «Comment
puis-je géoréférencer une carte?"
Pour commencer, nous vous fournissons des fonds de cartes de la zone de l'Escaut (Nord de
la France, Belgique et Hollande):
• Riversegment.shp
• Surfacewaterbodies.shp
• Country_europe.shp
• Landcover + Landcover_2.lyr (symbologie / valeur uniques / Import) (non obligatoire)
Un fichier de la table (comme Excel), rempli avec les mesures de qualité de l'eau recueillies
sur le terrain (voir première étape).
Pour l'exercice sur l’analyse de l’eau de la rivière Schelde, nous avons préparé une table avec
des données d'échantillonnage de l'eau, appelée sampling.xls (il n'y a donc pas besoin d'aller
sur le terrain).
Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
Durée de l’exercice
2 périodes de 50 min, à l’exclusion de la collecte des données sur le terrain (mesures de l’eau).
Instruction
Numéro
1
Préparer le fichier qui contient les mesures de la qualité de l'eau, qui doit être inséré dans ArcMap.
- Coordinateur du Groupe : Nom et Mesures
 Cours d'eau : Nom
 Date
 Heure
 Coordonnées X (UTM)
 Coordonnées Y (UTM)
 Météo
 Température (° C)
 Acidité
 Teneur en nitrate (mg / l)
 Teneur en phosphate (mg / l)
 Oxygène (mg / l)
 Turbidité (cm)
- Index biotique (0-10)
i-Notes
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Activités
Professeurs/
Formateurs
Activités
Elèves/
Participants
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x
□
x
□
x
Note de l’enseignant: ArcMap pourrait rencontrer quelques
difficultés lors de l'importation des noms de champs très longs, des
caractères spéciaux et des espaces. Nous recommandons de
conserver les noms des champs le plus court possible et sans
caractères spéciaux. Par conséquent, les noms donnés ci-dessus
doivent être modifiés (par exemple nom, plan d'eau, date, heure, x,
y, météo, température, acidité, nitrates).
ArcMap rencontre aussi des difficultés pour importer des cellules en
"heure" de format Excel. Si cela ne fonctionne pas, changer le format
de cellule dans Excel en tant que «texte» au lieu «de l’heure».
Voici à quoi doit ressembler le fichier Excel, avant d'être inséré dans ArcMap.
2
Ouvrir ArcMap à partir du menu Démarrer de windows.
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Enregistrer un projet
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Enregistrer le projet comme un document ArcMap (e.g.
WaterAnalysis.mxd), de telle sorte que vous puissiez toujours arrêter
de travailler sur le projet, sans perdre votre travail.
Note à l'enseignant: Tout au long du projet, régulièrement
l’enregistrer, car aucun ordinateur n'est sûr à 100% (Ne pas oublier
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Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
de le dire aux élèves).
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Set de références spatiales
x
□
□
x
x
□
□
x
□
x
□
x
Dans le cas où vous utilisez des ensembles de données avec
différents systèmes de référence spatiales, nous vous conseillons de
définir la trame de données avec le système le plus conventionnel.
Par exemple, le fond de carte pourrait avoir un système national de
références spatiales (comme Belge Lambert 1972) tandis que les
mesures des champs pourraient être dans un autre système (comme
UTM WGS 1984).
Par conséquent, définir le système référentiel de données en
cliquant sur Bloc de données Propriétés dans la Table des matières
(Data Frame Properties' under 'View). Par exemple, pour le système
combinant les données du projet de la Belgique, de la France et de la
Hollande, sous le tableau système de coordonnées (Coordinate
System), sélectionner Prédéfini (Predefined) , puis 'Projected
Coordinate Systems' > 'UTM' > 'WGS 1984' > 'WGS 1984 UTM Zone
31N.prj'.
Zone 31N inclut une partie de la France, de la Belgique et des PaysBas.
Ajout d'un fichier
1
Note pour l’enseignant:
La superposition des données géographiques exige que les fonds de
cartes soient géoréférencés à l'avance. Si ce n'est pas le cas, vous
devez commencer en les géoréférençant.
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Importer le tableau créé à l’étape 1 (mesures et localisations) à
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Ajouter le fond de carte (s) (comme indiqué dans les
recommandations) dans ArcMap.
partir du fichier excel en utilisant Ajouter des données XY (Add XY
Data).
Note: La définition du système de coordonnées est donc importante
et doit être faite en important les données dans ArcMap. L’exercice
propose d’utiliser UTM WGS 1984. Définir le système de références
en cliquant sur le bouton Sélectionner (Select) et en choisissant
'Projected Coordinate Systems' > 'UTM' > 'WGS 1984' > 'WGS 1984
UTM Zone 31N.prj'.
Utile: Il est possible, après avoir ouvert une session d’édition, de
copier une colonne à partir d’un fichier excel en dbf table au moyen
d’un simple Copier-coller (Copy-paste) . Cela facilite souvent
l’importation de données dans ArcMap.
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Exporter des données
Après avoir importé les emplacements dans ArcMap, vous allez voir
une nouvelle couche de données dans la table des matières de
ArcMap. Il serait utile de sauvegarder cette nouvelle couche sous la
forme d’un fichier. Click-droit sur la nouvelle couche, choisir
Données (Data) dans la liste déroulante et cliquer sur Exporter des
données (Export Data). S’assurer d’exporter Tous les
enregistrements (All Features) et appeler le nouveau fichier.
'Sampling.shp'. Ajouter le fichier dans ArcMap.
Si c’est nécessaire, vous devez changer les données dans la Table
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Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
des matières, si elles sont plus visibles.
Copies d’écran d’ArcMap avec les emplacements des mesures de l’eau
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Création d’une carte de géographie

Changer la symbologie des points pour voir à quels
emplacements se trouvent l’index biotique le plus bas et
le plus élevé. Il y a différentes options pour représenter la
variable sur la carte. Dans l’exercice, nous proposons
deux possibilités :
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□
x
□
x
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Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
-Si vous avez seulement quelques points de prélèvement, nous vous
conseillons de changer les étiquettes utilisant des valeurs uniques,
de les définir, comme ci-dessous. Si nécessaire, vous changez
également les symboles (click-droit sur l'onglet symbole ci-dessus le
tableau des symboles ci-dessus symboles> flip) pour avoir une
meilleure représentation (rouge pour une qualité très mauvaise de
l’eau et vert pour une qualité très bonne).
Exemple de classement de l’index biotique sur une carte avec une
valeur unique.

Si vous avez de nombreux points de prélèvement, vous
préférerez utiliser les symboles gradués et les définir
comme sur l’image ci-dessous.
Exemple de classification de l’index biotique avec des symboles
gradués.
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Ajouter une légende, une flèche nord et un titre à la carte de
géographie
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□
x
Utiliser la fonction Insérer (Insert) dans le menu principal afin d'y
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Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
insérer une légende, une flèche indiquant le nord et un titre à la
carte géographique. Pour la légende, vous pourriez changer le nom
de la couche en Biotic Index et le nom du champ en Water quality, en
vous assurant que votre légende a le bon titre. Ceci est fait en
double-cliquant sur le nom de la couche et sur le nom du champ
dans la table des matières, comme indiqué ci-dessous.
(a)
(b)
La figure (a) montre comment les données peuvent apparaitre sur la
table des matières, tandis que la figure (b) montre comment
apparait le légende lorsque l’on regarde la couche.
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Étiquetage des caractéristiques
Ajouter des étiquettes à chaque point de la carte en choisissant
comme champ d'étiquette, un numéro d'identification unique ou le
nom du plan d'eau (par exemple, ID, plan d'eau). Mais ce dernier
pourrait ne pas être approprié, si vous avez plusieurs points de
mesure le long d’un même plan d’eau. En effet, ce domaine
étiquette servira de lien entre les points sur la carte et les données
sur les graphiques que vous créerez dans les étapes suivantes.
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□
x
Insertion d'un graphique dans la mise en page
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□
X
Dans l'étape précédente, nous avons démontré la qualité de l'eau sur
la carte au moyen de l’index biotique. Toutefois, il pourrait
également être utile d'insérer la température et les propriétés
physico-chimiques (oxygène, concentrations en phosphates et en
nitrates, acidité et turbidité) de l'eau. Cela peut être fait en insérant
un graphique en dessous de la carte.
Passer à la représentation.
(1) Créer un graphique des propriétés chimiques:
 Créer un graphique du type 'barres verticales'
 Choisir comme champ de valeurs «nitrates» et comme champ
d’étiquettes 'ID or water body'
 S’assurer que l'étiquette Afficher les étiquettes (Show label) est
cochée
 Pour la couleur, choisir Personnaliser (Custom) dans la liste
déroulante.
 Double- cliquer sur la barre verticale, en dessous de la fenêtre
graphique, et lui donner un nom
-Ajouter de nouvelles séries et répéter les étapes au-dessus pour
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Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
oxygène et phosphate.
Copie d’écran montrant comment faire un graphe vertical dans ArcMap



Ensuite, donner un titre au graphique (par ex. Chemical
properties) et, pour l’axe gauche, donner un titre comme
'mg/l, pour les unités des propriétés chimiques.
Puis, le graphique va apparaître dans la fenêtre suivante. Afin
de l’insérer dans la mise en page, faire un click droit sur la
fenêtre du graphique et choisir Ajouter à la carte (Add to
layout) .
Dans la mise en page, vous pouvez faire glisser les images et
les graphiques et les positionner correctement.

(2) Créer un graphique de la température, de la turbidité et de
l'acidité:
 Répéter les mêmes étapes que pour le graphique des propriétés
chimiques, mais, cette fois, faire 3 graphiques différents pour la
température, la turbidité et l'acidité comme champ de valeur.
 Comme il n'y a qu'une seule variable pour chaque graphique,
vous n'avez pas à vérifier la case Ajouter à la légende (Add to
legend). Donner comme titres de graphiques «température»,
«turbidité» et «acidité» et, pour l'axe gauche, donner comme
titre 'degrees Celsius', 'cm' and 'pH', respectivement.
À ce stade, dans ArcMap, vous devez avoir une carte géographique
et 4 graphiques. Faire glisser le graphique et la carte pour avoir un
bon aperçu. Si vous souhaitez modifier les propriétés graphiques,
faire un double-clic sur le graphique et, la fenêtre graphique des
propriétés s'ouvre.
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Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
Copie d’écran de la mise en page après la création d’une carte et
de 4 graphiques.
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□
Exporter une carte
Une fois que vous êtes satisfait (e) de votre carte et de votre mise en
page, vous pouvez l'exporter et / ou l'imprimer.
Exporter votre carte de l’analyse de l’eau sous
Wateranalysisyourname.pdf et l’enregistrer dans votre portfolio sur
Moodle.
x
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FELICITATIONS!!! Vous avez créé une belle carte avec des graphiques magnifiques. Toutefois, n’est-il pas
intéressant de regarder de plus près? Est-ce plutôt sympathique ou inquiétant? Que pensent les élèves de la
qualité de l'eau de leur région? Les élèves peuvent-ils donner des raisons expliquant pourquoi certaines
régions semblent être plus polluées que d'autres (par exemple, près de la zone industrielle, du plan d'eau
utilisé pour une agriculture intensive, des eaux usées provenant des ménages, etc.)? Discuter avec les élèves
d’éventuelles mesures de gestion de l'eau et des politiques qui pourraient l’améliorer ou non.
Note sur la façon de traiter avec les systèmes de coordonnées
Afin d'obtenir des points dans ArcMap, il est essentiel que les coordonnées des points de mesure
soient connues et soient dans un système de références adéquat. C'est souvent fonction, entre
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Lesson plan – Water Analysis – Worksheet
autres, de la région, de l'interopérabilité des données, de l’utilisation du GPS ou de la carte. La
section suivante donne un aperçu rapide de la façon de traiter avec les coordonnées du point.
.
Il existe deux classes principales de coordonnées de points : les coordonnées géographiques
(latitude (φ), longitude (λ)), et les coordonnées projetées (X,Y) (aussi appelées cartésiennes ou
géocentriques). La liste suivante donne des exemples des coordonnées des points souvent
rencontrées en Belgique, en France et aux Pays-Bas;
- Le système de coordonnées géographiques ETRS89 or WGS84
eg. φ =50 ° 39'03.26912 ", λ = 4 ° 22'07.49841" h = 143,146 m
- Le système de coordonnées projetées Universal Transverse Mercator (UTM ETRS89, WGS84 of
ED50)
eg. X = 5764515,741 m, Y = 592150,939 m
- Le système de coordonnées projetées LAMBERT72 (souvent rencontré dans les cartes belges
anciennes)
eg. X = 148 920 m, Y = 153 920 m, H = 100 m
- Le système de coordonnées projetées LAMBERT2008 (dans les cartes belges plus récentes)
eg. X = 650 002,211 m, Y = 648 920,654 m, H = 100 m
- Le système de coordonnées projetées NTF LAMBERT I, II, III of IV (souvent rencontré dans les
cartes françaises)
eg. X= 601 000 m, Y= 2 429 600 m, H=100 m
- Le système de coordonnées projetées Rijksdriehoeksmeting (RD) - Normaal Amsterdams Peil
(NAP), RDNAP of RDNAPTRANSTM (souvent rencontrés dans les cartes des pays-)
eg. X = 83 335,777 m, Y = 448 877, 638 m, H = 100 m
Sur internet, vous trouverez une multitude de logiciels gratuits qui vous permettent de transformer
vos coordonnées points d'un système de référence à l'autre. L'Institut Géographique National de
Belgique, par exemple, a créé logiciel gratuit appelé cConvert, disponible sur leur site web
(http://www.ngi.be/). De même, l'Institut Géographique National de France et les Pays-Bas
proposent d'utiliser, respectivement, les applications CIRE
(http://professionnels.ign.fr/documentDossiers.do?idDoc=5352513&siteId=5059300) et
Coördinatie Calculator Versie 4.1 (téléchargeable sur le site Web : http://www.rdnap.nl/).
Vous devez donc utiliser le système de coordonnées qui convient le mieux à votre région et au but
de l'étude. Pour cet exercice, nous considérons que tous les points de coordonnées sont enregistrés
dans UTM WGS84 ou ETRS89 UTM, car ces systèmes sont universels.
Le projet a été financé avec le soutien de la Commission européenne. Cette publication reflète
uniquement les vues de l'auteur, et la Commission ne peut être tenue responsable de toute
utilisation qui pourrait être faite des informations.
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