Prévoir les inondations avec l’IA

Une équipe de l’Université Concordia a mis au point un outil interactif pour mieux anticiper les effets des grandes crues affectant les villes.

Un nouveau logiciel fait appel à l’intelligence artificielle (IA) pour prévoir et prévisualiser les conséquences des inondations. Il pourrait aider les municipalités à déterminer les endroits à protéger en priorité alors que les épisodes d’inondations sont appelés à s’intensifier dans les prochaines décennies.

Conçu par l’équipe de Charalambos Poullis, professeur d’informatique à l’Université Concordia, le projet se déploie en deux volets. D’une part, un modèle d’IA prédit l’ampleur de l’élévation du niveau d’une rivière en crue. D’autre part, un système informatique simule cette crue pour en visualiser les effets sur les terrains environnants.

La Ville de Terrebonne, qui est à l’origine du projet, cherchait un moyen de tester des scénarios d’inondation afin de mieux protéger les bâtiments, explique Charalambos Poullis. Dans cette municipalité de la Rive-Nord dans la région de Montréal, les crues de la rivière des Mille-Îles causent souvent des inondations au printemps.

À partir des données récoltées au cours des 20 dernières années par huit stations hydrométriques situées autour de la ville, M. Poullis et son équipe de l’Immersive & Creative Technologies (ICT) Lab ont développé un modèle d’apprentissage automatique, nommé LocalFLoodNet. En se basant sur l’élévation de l’eau au cours des jours précédents, leur modèle prédit avec précision le niveau d’eau attendu dans trois, six ou neuf jours. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Scientific Reports en août 2024.

Ensuite, les scientifiques ont reproduit virtuellement la ville de Terrebonne grâce à des données topographiques et géographiques, notamment des données satellitaires de télédétection par laser (LiDAR). Les bâtiments, les arbres, la végétation, le lit de la rivière : tout y est répliqué fidèlement. Résultat ? « Un jumeau numérique » de l’espace urbain.

Comme si vous y étiez

Que se passera-t-il si la rivière s’élève d’un mètre ? Où l’eau s’écoulera-t-elle ? Quels bâtiments seront inondés ? Dans cet espace virtuel, le système répond à ces questions en simulant le débordement de la rivière et ses conséquences.

« Il ne s’agit pas seulement de trouver le point le plus bas sur la carte et supposer que l’eau va s’écouler vers là : ce n’est pas aussi simple. L’eau pourrait s’écouler dans cette direction, mais peut-être par un chemin insoupçonné », explique M. Poullis.

Proposant à la fois un point de vue aérien (à vol d’oiseau) ou un point de vue terrestre (en dirigeant un avatar, à la manière d’un jeu vidéo), le logiciel permet de prendre la pleine mesure du mouvement de l’eau.

Son système permet également de simuler l’installation de barrières de protection (reproduisant l’effet des digues ou des sacs de sable utilisés pour freiner les inondations) pour déterminer les meilleurs endroits où les déployer.

Pour Charalambos Poullis, il était important de développer un outil réutilisable dans d’autres villes. « Je veux que cet outil soit disponible gratuitement », plaide-t-il.

Pour étendre son utilisation à une autre municipalité, « c’est très facile pour nous d’ajouter les données pour cette ville », assure l’informaticien, puisque toutes les données proviennent de sources publiques, rendues disponibles par les agences fédérales et provinciales.

Des municipalités comme la ville de Saint-Laurent et Les Îles-de-la-Madeleine ont déjà manifesté leur intérêt, ajoute-t-il.

« Voir, c’est croire »

Prévoir, c’est bien. Mais « c’est très compliqué de communiquer des prévisions hydrologiques, parce qu’il y a de l’incertitude en trois dimensions », explique Marie-Amélie Boucher, professeure d’hydrologie à l’Université de Sherbrooke.

Marie-Amélie Boucher connaît très bien les défis que pose la communication des prévisions d’inondations. Avec le consortium de climatologie Ouranos, elle a participé à un projet visant à peaufiner la présentation des prévisions dans l’outil d’Info-Crue, que le gouvernement du Québec déploie à l’échelle de la province.

Au fil d’une centaine d’entrevues avec la population, avec des ministères, des municipalités et des services de sécurité incendie, Marie-Amélie Boucher et ses collègues ont documenté les besoins en matière de prévision et ont détaillé leurs recommandations au ministère de l’Environnement du Québec dans un rapport publié en 2022.

En entrevue, la professeure met en garde contre la multiplication des sources de prévision, qui pourrait générer de la confusion. À l’heure où des municipalités (comme Terrebonne) et des entreprises (comme Google) s’aventurent dans le domaine des prévisions hydrologiques grâce à l’apprentissage automatique, l’Organisation météo­rologique mondiale (OMM) considère que les gouvernements nationaux ou provinciaux doivent demeurer « la voix d’autorité en matière de prévisions », explique la professeure, qui rentrait d’une réunion de l’OMM à Genève, où cette préoccupation a été abordée.

Elle souligne toutefois l’importance de faciliter l’interprétation des prévisions hydrologiques, puisqu’elle est intimement liée à des prises de décisions cruciales pour la sécurité de la population. En ce sens, la professeure a apprécié les capacités de visualisation « très élaborées » du projet de l’ICT Lab.

« Voir, c’est croire, affirme Charalambos Poullis. Un outil comme le nôtre peut certainement être utile pour mieux informer les citoyens des dangers que représentent les inondations pour eux et leur propriété. »