Surveiller son littoral grâce à un jumeau numérique et à l’IA pour anticiper les risques de submersion et l’érosion du trait de côte

Description de la proposition

En quoi consiste la mise en œuvre d'un jumeau numérique ?

Mettre en place un jumeau numérique pour surveiller le littoral consiste à créer une représentation virtuelle d’un environnement côtier. Cette maquette numérique est alimentée par un ensemble de données en temps réel : capteurs physiques (houle, vents, niveaux d’eau, sédiments…), objets connectés, drones, relevés topographiques et images satellites (ex. : Sentinel-2 du programme européen Copernicus).

Pour construire ce jumeau, les collectivités peuvent s’appuyer sur des ressources déjà disponibles. L’IGN (Institut national de l'information géographique et forestière), le SHOM (Service hydrographique et océanographique de la Marine), le Cerema ou encore le CNES mettent à disposition des jeux de données géospatiales, des référentiels topographiques et des outils de modélisation.

Une fois intégrées, ces données sont traitées via des algorithmes d’intelligence artificielle, qui permettent de simuler des scénarios : tempêtes, submersions, recul du trait de côte, érosion, etc. Le jumeau devient alors un outil d’aide à la décision : il permet d’identifier les zones sensibles, d’optimiser les plans d’aménagement, de planifier les protections ou d’anticiper des relocalisations.

Ce dispositif joue un rôle clé dans la sensibilisation des habitants aux politiques du littoral. La dimension numérique permet de proposer aux citoyens, aux élus et aux techniciens une visualisation des impacts du changement climatique et des évolutions du territoire.

Quel est l’échelon à privilégier pour l'installation d'un jumeau numérique ?

L’échelon intercommunal, départemental ou régional est le plus adapté pour piloter le projet de jumeau numérique du littoral. À l’échelle d’une commune seule, les coûts (ex. : installation de capteurs) et la complexité technique rendent difficile le portage. Mutualiser les moyens et les partenaires permet de partager les compétences, de croiser les données à une échelle cohérente avec les dynamiques côtières.

Plusieurs actions ont été menées à cet échelon, comme à Bordeaux Métropole, dans le cadre du projet GIROS (GIrond Open Source) sur l’estuaire de la Gironde. En Nouvelle-Calédonie, le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) conduit une expérimentation sur le littoral de la zone de Nouméa. À Lorient, le projet CELTIC porté par Lorient Agglomération réalise une première étape centrée sur la mesure du trait de côte de la plage du Stole (commune de Ploemeur, 56). Six capteurs de pression enfouis à deux mètres de profondeur mesurent en continu la hauteur du sable afin d’analyser les variations liées aux marées et aux tempêtes. Ce projet relève de la compétence GEMAPI (gestion des milieux aquatiques et prévention des inondations) et bénéficie d’un financement de la Banque des Territoires via France 2030.

Cet échelon permet de mobiliser plus facilement les financements existants. Les collectivités peuvent activer des dispositifs comme le Fonds vert, les fonds européens de développement régional (FEDER), le Plan Littoral 21 ou le programme national France 2030. Le Programme d’Actions de Prévention des Inondations (PAPI) peut, quant à lui, financer des études de vulnérabilité sur des secteurs exposés à un risque de submersion. En 2024, l’appel à commun« Jumeau numérique de la France », piloté par l’IGN, le Cerema et l’Inria, a permis à plusieurs territoires de tester des cas d’usage concrets.

Dans quel cadre et pour répondre à quels besoins envisager la mise en place d'un jumeau numérique et l'utilisation de l'IA ?

Le dérèglement climatique provoque une montée du niveau de la mer, une augmentation des événements extrêmes, une intensification de l’érosion et un recul du trait de côte. En France, environ 20 % du trait de côte est en recul, soit 920 kilomètres de linéaire (source : Indicateur national de l’érosion côtière – INEC, 2023). Les côtes basses sableuses sont les plus touchées. Cinq départements présentent plus de 50 % de leur trait de côte en recul : Seine-Maritime, Charente-Maritime, Gironde, Hérault, Bouches-du-Rhône (source : INEC, 2023). Ces phénomènes menacent les habitations, les infrastructures, les écosystèmes littoraux et les activités économiques comme le tourisme, la pêche ou les ports.

Le jumeau répond à plusieurs objectifs :

• Prévoir et visualiser les risques pour orienter les politiques publiques
• Optimiser la gestion du littoral : ciblage des investissements, relocalisation, priorisation des digues ou des zones à préserver.
• Partager une base commune d’analyse entre élus, techniciens, services de l’État.
• Sensibiliser les habitants grâce à des visualisations interactives.

En plus de la surveillance environnementale, les données issues du jumeau peuvent nourrir d’autres usages : urbanisme, tourisme, biodiversité, recherche scientifique.

Pour la collectivité, quels sont les avantages attendus de la mise en place d'un jumeau numérique ?

• Gestion des risques naturels (submersion, recul du trait de côte) ;
• Entretien des infrastructures (digues, etc) ;
• Protection de la biodiversité (dunes, etc) ;
• Protection des activités économiques ;
• Aide à la décision sur les aménagements et les plans locaux d’urbanisme (PLU)
• Appui aux demandes de financement (France 2030, Fonds vert)

Pour les citoyens, quels sont les avantages retirés de l'usage d'un jumeau numérique par la collectivité ?

• Une information fiable et visuelle sur les risques ;
• Une prise en compte anticipée dans l’aménagement du territoire ;
• Une protection accrue des biens et des personnes ;
• Une participation citoyenne renforcée via des interfaces pédagogiques ;
• Une meilleure compréhension des décisions publiques et sensibilisation au recul du littoral des habitants.

Quelles sont les étapes à suivre pour mettre en œuvre un jumeau numérique ?

Étape 1 : Ancrer le projet dans la stratégie territoriale. 

En l’intégrant éventuellement dans un Programme d’Actions de Prévention des Inondations (PAPI), un Plan climat-air-énergie territorial (PCAET), un Schéma régional d’aménagement, de développement durable et d’égalité des territoires (SRADDET) ou une feuille de route GEMAPI. Cela garantit un cadrage institutionnel, une cohérence avec les politiques locales de résilience, et facilite l’accès aux financements.

Étape 2 : S’inspirer des projets existants.

Plusieurs exemples de projets de jumeau numérique sont à disposition :

- Le projet GIROS (GIrond Open Source), porté par Bordeaux Métropole, modélise l’estuaire de la Gironde via des données libres.
- En Nouvelle-Calédonie, le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) expérimente un jumeau numérique sur la côte de Nouméa.
- Le programme Blue Days, animé par le Pôle Mer Bretagne Atlantique, explore les innovations numériques pour la gestion du littoral.
- Le projet Litto3D, porté par l’Institut national de l'information géographique et forestière (IGN) et le Service hydrographique et océanographique de la Marine (SHOM), fournit des modèles altimétriques haute résolution pour les zones littorales.

-Lorient, le projet CELTIC porté par Lorient Agglomération réalise une première étape centrée sur la mesure du trait de côte de la plage du Stole

Étape 3 : Définir les outils adaptés au territoire

Il s’agit de choisir les types de capteurs (pression, houle, marée, température, sédiments, etc.), leur implantation, le type de plateforme numérique (open source ou éditeur privé), et les modalités de modélisation 3D.

Étape 4 : Mobiliser les financements

Le projet peut s’appuyer sur plusieurs sources : Fonds vert, FEDER (Fonds européen de développement régional), Plan Littoral 21, France 2030, Banque des Territoires, ou encore coopération intercommunale. L’inscription du projet dans des démarches existantes (SRADDET, PAPI, PCAET) renforce sa crédibilité auprès des financeurs.

Étape 5 : Déployer le dispositif sur le terrain

Cette phase comprend l’installation des capteurs, la mise en service de la plateforme, la formation des équipes techniques et des partenaires, ainsi qu’un volet de communication citoyenne. Expliquer le fonctionnement du dispositif, ses bénéfices pour le territoire et les risques anticipés contribue à l’appropriation locale et à l’adhésion des habitants.

Quels sont les ressources et moyens sur lesquelles s'appuyer pour créer un jumeau numérique ?

Ressources humaines :
Chef de projet : coordination entre les services, partenaires et financeurs
Agent SIG (Système d’Information Géographique) : cartographie, intégration des données spatiales
Services urbanisme, environnement, GEMAPI : critères techniques, intégration dans les projet de territoire
Appui scientifique : par des organismes comme le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), des universités ou le Cerema (Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement)

Outils techniques :
Capteurs physiques (pression, houle, sédiments, etc.)
Images satellites (Copernicus)
Drones pour cartographie et relevés aériens
Intelligence artificielle (modélisation, scénarios)
Plateforme web (open source ou éditée)

Partenariats stratégiques :
DREAL (Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement)
ONF (Office National des Forêts)
Conservatoire du littoral
CNES (Centre National d’Études Spatiales)
Inria (Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique)
Start-ups spécialisées en géodata

Animation territoriale :
Ateliers élus-techniques pour aligner vision politique et action technique
Réunions publiques pour informer et co-construire avec les citoyens
Séances de co-conception pour ajuster les outils aux besoins locaux

Comment mesurer la réussite de l’action ?

• Taux de couverture du littoral par la surveillance numérique (en km ou en %)
• Nombre de décisions opérationnelles prises grâce au jumeau (ex. : relocalisation, adaptation PLU, intervention de protection…)
• Fréquence d’utilisation de l’interface par les agents ou les habitants (connexions, temps d’usage)

Les conseils des élus qui sont déjà passés à l’action :

Valérie Nouvel, vice-présidente du département de la Manche, évoque l’importance de la mutualisation à une échelle adaptée :

« La démarche est complémentaire du jumeau numérique national. Il s’agit de rendre interopérables – et donc accessibles au niveau local – toutes les données utiles, qu’elles soient produites par les collectivités, par des organismes publics ou par les services de l’État. [...] Le jumeau numérique peut être un excellent levier pour articuler et faire converger les systèmes existants (notamment les SIG) de façon mutualisée. Et permettez moi de penser que la bonne échelle pour le faire est sans doute le département. »

Source : Extrait de la note de conjoncture 2024 de la Banque des territoires “Data, intelligence artificielle et cybersécurité dans les territoires”, p.35, Entretien avec Valerie Nouvel. (nouvelle fenêtre)

Quelques données clés sur les jumeaux numériques

de mise en œuvre selon le périmètre

12 à 24 mois

de la population d'un littoral exposé potentiellement concernée

100%

coût estimé pour 30 à 50 km

200 000 € à 500 000 €