Le jumeau numérique des eaux navigables qui ouvre la voie à la navigation électronique

Un jumeau numérique reproduit des environnements et des processus réels dans un environnement numérique, les données et les informations circulant de l'un à l'autre. Pour ce qui est des eaux navigables, le but est de développer un système cohérent de modèles de données, de simulations et d'algorithmes interchangeables similaires à ceux qui existent à terre. Tout comme les cartes terrestres de nos téléphones portables qui nous permettent de voir les routes avec des informations superposées sur les flux de trafic en temps réel ou les centres d'intérêt. Le but est de développer le même système pour les mers. Celui-ci comporterait une couche de base avec une topographie détaillée des fonds marins, sur laquelle pourraient être ajoutées des informations sur divers paramètres tels que les courants océaniques, les prévisions météorologiques, les marées locales et les simulations de niveau d'eau, les avertissements de navigation, les informations portuaires, etc.

Lorsqu'il sera alimenté par une couverture régionale substantielle de ces types de données, le jumeau numérique sera en mesure d'améliorer la navigation maritime. Cela pourrait inclure le choix d'une route optimisée qui tire parti des courants et des marées, au lieu de naviguer contre eux ; les voyages peuvent être planifiés sur la base des dernières informations de profondeur (en prenant des routes plus directes, ou au contraire en évitant les zones peu profondes) ; la coordination avec les autorités portuaires et l'arrivée « juste à temps » peuvent réduire le temps d'inactivité avant l'entrée dans le port en fournissant une aide à la décision pour augmenter l'efficacité énergétique par la réduction de la vitesse pendant les transits ; les ferries autonomes pourraient fournir un service 24 heures sur 24... Les possibilités sont infinies.

La pierre angulaire d'un tel système est constituée par des données précises et régulièrement mises à jour. Toutefois, ces données proviendraient de différentes sources ( Services hydrographiques nationaux, fournisseurs de services météorologiques, autorités portuaires, etc.). Pour qu'elles puissent être intégrées dans un véritable concept de jumeau numérique, par opposition à des données simplement empilées sur d'autres informations, les différents flux de données doivent être normalisés et interopérables afin qu'ils puissent s'ajuster à l'unisson en fonction des conditions réelles actuelles. C'est là que le modèle de données S-100 de l'OHI entre en jeu. Bien qu'il soit appelé modèle universel de données hydrographiques, il est en fait conçu comme un écosystème destiné à être utilisé par toutes les disciplines océaniques. Il fournit des formats standard de sorte que les données basées sur ses directives puissent être facilement combinées avec d'autres données et qu'elles soient lisibles par des machines pour être traitées de manière transparente par des algorithmes intelligents.

Le besoin de données normalisées

Des blocs de Lego pour les données

Les éléments de base de l'écosystème de la S-100 fonctionnent un peu comme des blocs de Lego : Ils sont normalisés et peuvent être assemblés pour former une variété de formes : en Lego, il peut s'agir d'une maison, d'un château ou même d'un avion. Les blocs de deux modèles distincts peuvent être combinés pour représenter les parties les plus importantes de chacun d’entre eux.  En utilisant ce modèle pour expliquer le fonctionnement de la S-100, les spécifications des produits de données, leurs éléments constitutifs, sont stockés dans une bibliothèque en ligne, ou « Base de registres », sous la forme d'éléments numériques appelés « caractéristiques ». Celles-ci se voient attribuer certaines propriétés appelées "attributs" qui décrivent plus en détail les éléments. L'avantage de ce concept est qu'il est extensible. Si de nouveaux éléments sont nécessaires, ils sont définis en se basant sur les principes de conception convenus pour la S-100 et sont ensuite ajoutés à la Base de registres.

L'OHI s'est engagée à rendre opérationnelle une série de descriptions de produits de données conformes à la norme S-100 d'ici la fin de 2024, avec en priorité celles pertinentes pour le suivi des routes. En parallèle, plusieurs Etats membres de l'OHI ont déjà annoncé fournir des services de données réguliers pour communiquer ces données à l'industrie du transport maritime à partir de 2026.

Modèle universel de géodonnées maritimes

Phase 1 / Suivi des routes

En 2029, tous les nouveaux systèmes ECDIS de la S-100 devront afficher les produits et services de la S-100, et des services de données pour d'autres domaines thématiques seront disponibles dans une deuxième phase. Il pourrait s'agir de :

Phase 2 / Planification de la route

En parallèle, d'autres secteurs maritimes prévoient désormais de générer des ensembles de données basées sur les normes S-100. Il s'agit notamment de :

Partenaires associés au cadre de la S-100

« Lorsque ces données sont rassemblées dans les applications de l'utilisateur final, où elles sont lues et combinées par un logiciel intelligent, elles constituent le jumeau numérique des eaux navigables, qui peut alors réaliser, dans le secteur maritime, ce que nous connaissons aujourd'hui dans les systèmes de navigation automobile et de contrôle du trafic aérien. Le cadre basé sur la S-100 correspondra aux attentes que nous avons pour les applications terrestres : un fonctionnement simple, des affichages compréhensibles et des recommandations fiables pour une prise de décision éclairée. A terme, ces recommandations seront exécutées automatiquement et permettront un transport maritime autonome sûr, efficace et respectueux des personnes, de la nature, des navires et des cargaisons . »

Dr Mathias Jones, Secrétaire général de l’OHI

Un cadre déjà en cours de test.

Alors que l'OMI a approuvé la mise en œuvre de ces systèmes à partir de janvier 2026, les progrès s'accélèrent, avec des systèmes déjà en cours d'essai en mer dans le monde entier.

Des essais d'interopérabilité entre les cartes électroniques de navigation, les avertissements et les aides à la navigation.

En avril 2023, le laboratoire d'innovation et de technologie de l'OHI-Singapour (IHO-SG Lab) a réalisé avec succès un test en mer pour vérifier l'interopérabilité entre les spécifications des produits de la S-100 qui pourraient être mises à jour en permanence en mer à l'aide du réseau sans fil 4G/5G en temps quasi réel. La communication entre la gestion des aides à la navigation (AN) et les systèmes ECDIS, le transfert des informations des aides à la navigation et des avertissements de navigation, ainsi que leur visualisation sur un prototype ECDIS S-100 ont été testés et se sont avérés réalisables pour la future e-navigation et la sécurité de la navigation. Il s'agit d'un projet collaboratif entre l'Organisation hydrographique internationale (OHI) et l'Association internationale de signalisation maritime (AISM). Il a été réalisé conjointement à Singapour avec des participants de l'Institut coréen de recherche sur les navires et l'ingénierie océanique (KRISO), de l'Autorité maritime et portuaire de Singapour (MPA) et le président du Groupe de travail sur la fourniture d'informations nautiques de l'OHI.

Le projet « Baltic e-nav »

Plusieurs pays autour de la mer Baltique participent au projet Baltic e-nav, une collaboration transnationale visant à renforcer les capacités et à garantir des produits de données maritimes harmonisés et transparents. Il permettra de tester les produits de la S-100 du point de vue de l'utilisateur final afin de garantir les données de navigation les plus pertinentes et les plus utilisables possibles. Le projet récemment lancé se poursuivra jusqu'en 2026 et est cofinancé par le programme Interreg de l'UE pour la région de la mer Baltique..

Avec la mer Baltique comme banc d'essai, les pays environnants franchiront une nouvelle étape dans le développement de la navigation en mer Baltique et mettront en œuvre la prochaine génération de produits basés sur la S-100, nouvelle norme élaborée par l'Organisation hydrographique internationale (OHI). L'Organisation maritime internationale (OMI) a convenu d'exiger la conformité à la norme S-100 dans les normes de fonctionnement ECDIS de l'OMI (OMI, 2022) pour la prochaine génération de systèmes de navigation des navires et a défini la S-100 comme le modèle de données sous-jacent pour la navigation électronique (OMI, 2018).

L'introduction de ces produits et services lisibles par machine constitue une étape majeure vers un trafic maritime numérisé et plus automatisé.

Le fleuve Saint-Laurent

Au cours de la réunion du Comité des services hydrographiques et des normes (HSSC) qui s'est tenue au début du mois, les Etats membres ont voté en faveur de la proposition du Canada d'adopter le fleuve Saint-Laurent comme zone internationale désignée pour les essais en mer du système S-100 à partir de 2025. L'objectif est d'évaluer les capacités du système S-100 à ingérer et à afficher différents jeux de données. Des scénarios réels seront testés pour évaluer comment les systèmes interprètent différents jeux de données de manière intégrée. Il testera également toutes les versions opérationnelles des couches de suivi des routes S-100 en vue du lancement officiel en janvier 2026. Il s'agit notamment des cartes électroniques de navigation (S-101), de la bathymétrie à haute résolution (S-102), des niveaux d'eau (S-104), des courants de surface (S-111), des avertissements de navigation (S-124) et des données du système de gestion de la hauteur d'eau sous quille (S-129). Les succès et les problèmes seront répertoriés et feront l’objet d’un rapport à l'OHI et à l'OMI.