Mesure de la qualité de l'air par microcapteurs sur drone dans le Rhin supérieur Messung der Luftqualität mit Mikrosensoren auf einer Drohne im ...
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Mesure de la qualité de l’air
par microcapteurs sur drone
dans le Rhin supérieur
Messung der Luftqualität mit
Mikrosensoren auf einer Drohne
im Oberrheingebiet
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La zone d’étude d’Atmo-VISION / Das Gebiet Atmo-VISION
La zone d’étude Atmo-VISION comprend l’espace
trinational du Rhin supérieur, limitée du côté suisse aux
cantons de Bâle-Ville et de Bâle-Campagne.
Au nord, la zone d’étude d’Atmo-VISION se prolonge
dans le Pays de Bade et le Palatinat jusqu’à Mannheim
et Ludwigshafen, au-delà de l’espace du Rhin supérieur,
afin d’inclure des acteurs majeurs en termes de
consommations d’énergie et d’émissions de polluants
de l’air et gaz à effet de serre.
Das Gebiet für Atmo-VISION umfasst das trinationale
Gebiet des Oberrheins, das auf Schweizer Seite auf die
Kantone Basel-Stadt und Basel-Landschaft beschränkt
ist.
Im Norden erstreckt sich das Untersuchungsgebiet Atmo
-VISION in Baden und in der Pfalz bis nach Mannheim
und Ludwigshafen über das trinationale Oberrheingebiet
hinaus, um wichtige Akteure beim Energieverbrauch und
bei der Emission von Luftschadstoffen und
Treibhausgasen mit einzubeziehen.
Impressum Financement / Finanzierung
ATMO Grand Est PROJ-EN-465 D’un budget total d’1,5 M€, ce projet INTERREG V
Indice 1, 30/10/2020 Rhin supérieur est financé pour 3 ans à hauteur de 60%
par le FEDER de l’UE et son homologue suisse IKRB et
Edition / Herausgeber 16% par l’Eurométropole de Strasbourg, la Région
ATMO Grand Est, 5 rue de Madrid, 67300 Schiltigheim Grand Est, l’ADEME et l’Eurodistrict Strasbourg-
Ortenau. Les 24% restants sont portés par les
Rédaction / Bearbeitung opérateurs techniques : ATMO Grand Est, la LUBW, le
ATMO Grand Est et les partenaires d’Atmo-VISION LHA, FIBOIS Grand Est et EIFER.
Mise en page et impression / Layout und Druck Mit einem Gesamtbudget von 1,5 Millionen Euro wird
ATMO Grand Est dieses INTERREG V Oberrhein-Projekt für 3 Jahre zu
60% aus dem EFRE der EU und seinem Schweizer
Impression / Druck Pendant IKRB sowie zu 16% von der Eurometropole
- Straßburg, der Region Grand Est, der ADEME und dem
Eurodistrikt Strasbourg-Ortenau finanziert. Die
Crédits photos / BIildnachweis restlichen 24% werden von den fachlichen Akteuren
ATMO Grand Est getragen: ATMO Grand Est, LUBW, LHA, FIBOIS Grand
Est und EIFER.
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 2020
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Le projet Atmo-VISION Das Atmo-VISION Projekt
Malgré les efforts fournis, les normes fixées en matière Trotz vielfältiger Bemühungen werden im
de qualité de l’air ne sont pas toujours respectées dans Oberrheingebiet die Luftreinhaltegrenzwerte nicht
l’espace du Rhin Supérieur. Outre les contentieux qui eingehalten. Zusätzlich zu den drohenden
peuvent en découler avec la Commission Européenne, Vertragsverletzungsverfahren der Europäischen
cela met en danger la santé des personnes qui vivent Kommission, gefährdet dies die Gesundheit der im
sur le territoire. Cette problématique nécessite, pour les Gebiet lebenden Menschen. Diese Problematik
parties prenantes locales, de mieux comprendre erfordert, dass die lokalen Beteiligten die
l’origine géographique, sectorielle et énergétique de geographische, sektorielle und energetische Herkunft
cette pollution. der Luftbelastung besser verstehen.
Au sein de ce contexte, le groupe d’experts qualité de Unter diesem Gesichtspunkt hat die Expertengruppe
l’air de la Conférence du Rhin Supérieur a lancé, dans Luftreinhaltung im Rahmen des Programms INTERREG
le cadre du programme INTERREG V, ce vaste projet V das Projekt „Atmo-VISION“ ausgearbeitet. Atmo-
transfrontalier « Atmo-VISION », afin de reconquérir la VISION ist ein umfangreiches grenzüberschreitendes
qualité de l’air à l’échelle de la région du Rhin supérieur. Projekt, welches die Luftqualität in der Region des
Ce projet s’intéresse à l'ensemble des enjeux Oberrheins verbessern möchte. Dieses Projekt
transversaux « air-climat-énergie ». beschäftigt sich mit den vernetzten Themen „Luft-Klima
-Energie“ im Oberrheingebiet.
Son objectif principal est de proposer aux institutions et
administrations du Rhin supérieur de nouveaux Das Ziel des Projekts ist die Bereitstellung neuer
instruments pour diminuer les émissions de polluants Instrumente für Institutionen und Verwaltungen im
de l’atmosphère. Oberrheingebiet, um die Luftschadstoffbelastung zu
verringern.
Le projet se concentre principalement sur les missions
suivantes : Das Projekt hat folgende Schwerpunkte:
• Production et mise à disposition de bases de • Erstellung und Bereitstellung von harmonisierten
données harmonisées de consommations et Daten zum Energieverbrauch, zur Energieerzeugung
productions d’énergie, ainsi que des émissions de sowie zu den Emissionen von Luftschadstoffen und
polluants à impact sanitaire et des gaz à effet de serre Treibhausgasen für das gesamte Oberrheingebiet,
pour l’ensemble du Rhin supérieur
• Messung der Luftbelastung, experimenteller Einsatz
• Mesures de pollution et déploiement expérimental de von Mikrosensoren und fachliche Betreuung der
microcapteurs avec accompagnement des utilisateurs, Anwender,
• Etude de l’origine sectorielle, géographique et • Modellierung zur Bestimmung der sektoriellen,
énergétique de la pollution de l’air et modélisation de geographischen und energetischen Herkunft der
nouvelles actions visant à diminuer la pollution Luftbelastung (Ursachenanalyse) sowie Modellierung
atmosphérique, von neuen Maßnahmen zur Verringerung der
Luftbelastung,
• Développement d’un réseau afin d’apprendre des
expériences de chacun pour favoriser l'efficacité des • Aufbau eines Netzwerkes, um „Voneinander zu
actions et ratifier une charte d’engagement, lernen“ und eine Charta zu erstellen, die die Umsetzung
der Maßnahmen unterstützen soll,
• Formation de personnes relais (enseignants,
animateurs, agents de collectivités…) qui sensibiliseront • Ausbildung von Kontaktpersonen (Erzieher, Lehrer,
les citoyens et plus particulièrement la jeune génération Ansprechpartner der Gebietskörperschaften,…), die die
avec les outils pédagogiques issus du projet. Bürger, besonders die jüngere Generation, anhand der
erarbeiteten pädagogischen Materialien sensibilisieren
sollen.
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POURQUOI MESURER SUR WARUM WIRD BEI ATMO-
UN DRONE PENDANT ATMO- VISION EINE DROHNE
VISION ? EINGESETZT ?
Les mesures de pollution à l’aide de drones servent Die Messungen der Luftbelastung mit Drohnen (UAV) wer-
principalement à évaluer les émissions de sites indus- den hauptsächlich zur Bewertung der Emissionen von In-
triels, en réalisant des plans de vols en trois dimensions dustrieanlagen eingesetzt, indem dreidimensionale Flüge um
autour des cheminées. Cette technique n’avait pas en- die Schornsteine durchgeführt werden. Diese Technik wurde
core été mise en œuvre dans le Rhin supérieur, mais le am Oberrhein noch nicht verwendet. Das Projekt Atmo-
projet Atmo-VISION a permis de l’explorer, d’autant VISION ermöglichte es nun, Erfahrungen mit einer Drohne zu
que les microcapteurs, objets d’attention des parte- sammeln. Außerdem sind Mikrosensoren, die im Interesse
naires, sont par leur taille et leur poids bien adaptés der Projektpartner stehen, durch ihre Größe und ihr Gewicht
pour être embarqués sur des drones de petite taille. gut geeignet, auf kleinen Drohnen installiert zu werden.
Dans cette opération, le microcapteur embarqué sur un Bei dieser Aktion hat der Mikrosensor, der auf der kleinen
petit drone léger et piloté depuis le sol a permis d’ob- und leichten Drohne installiert war und die, vom Boden aus
server la qualité de l’air et son évolution dans l’espace, gesteuert wurde, es ermöglicht, die Luftbelastung und ihre
dans des zones normalement inaccessibles : en altitude Entwicklung in der Vertikalen in normalerweise unzugängli-
ou au-dessus du Rhin. Le drone a aussi permis de réali- chen Räumen zu beobachten: in der Höhe oder über dem
ser des mesures en 2 ou 3 dimensions : grâce à sa fa- Rhein. Die Drohne ermöglichte es auch, Messungen in 2
culté de se déplacer rapidement d’un point précis à un oder 3 Dimensionen durchzuführen: Dank ihrer Fähigkeit,
autre, et en l’absence de vent, les mesures peuvent sich schnell von einem Punkt zum anderen zu bewegen. Bei
être considérées comme réalisées à même moment. Windstille können die Messungen als gleichzeitig durchge-
Le retour d’expérience s’avère extrêmement riche : les führt betrachtet werden.
perspectives sont nombreuses pour ces dispositifs à Das Feedback ist äußerst vielfältig: Es gibt viele Anwendun-
conditions d’améliorer encore la qualité des mesures, le gen für diese Geräte, vorausgesetzt, dass die Qualität der
panel des polluants mesurables, et de progresser dans Messungen, das Spektrum der messbaren Schadstoffe und
les limites du drone lui-même comme son autonomie. die Fortschritte bei den Beschränkungen der UAV
Les contraintes de vol constatées, telles que l’interdic- (Unmanned Aerial Vehicle) selbst wie seiner Autonomie wei-
tion de circuler au dessus de personnes ou de biens, ter verbessert werden. Die beobachteten Flugbeschränkun-
voire l’interdiction de vol dans certaines zones, ont limi- gen, wie das Verbot des Überflugs von Personen oder
té les applications possibles. Gütern oder sogar das Flugverbot in bestimmten Gebieten,
C’est forts de ces apprentissages que les partenaires haben die Anwendungsmöglichkeiten eingeschränkt.
du projet pourront mettre cette technique en œuvre à Auf Grundlage dieser Erkenntnisse werden die Projektpart-
bon escient. ner zukünftig in der Lage sein, diese Technik sinnvoll einzu-
setzen.
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 2020
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Principe de l’opération Vorgehensweise bei dieser Aktion
Un microcapteur pour la mesure de la qualité de l’air a été Ein Mikrosensor zur Messung der Luftqualität wurde auf
embarqué sur un drone afin de vérifier la possibilité de einer Drohne (UAV) installiert, um die Möglichkeit zu
collecter des données sur la qualité de l’air de manière prüfen, an schwer zugänglichen Orten schnell Daten
rapide et dans des endroits pouvant être difficiles d’accès. über die Luftqualität zu sammeln. Es wurden zwei
Deux secteurs d’intérêt ont été identifiés : Bereiche von Interesse identifiziert:
• dans une vallée vosgienne (vallée de la Bruche), secteur • in einem Vogesental (Bruche-Tal), ein Gebiet, das
caractérisé par l’utilisation importante du bois de sich durch verstärkte Verwendung von Brennholz im
chauffage en hiver (avec de fortes émissions de Winter (mit hohen Partikelemissionen) und durch eine
particules) mais également par une topographie pouvant Topographie auszeichnet, die die Ansammlung von
être favorable à l’accumulation de polluants dans la Schadstoffen im Tal begünstigt;
vallée ; • symbolisch über dem Rhein, einem schwer
• symboliquement au dessus du Rhin, zone peu zugänglichen Gebiet, das noch nicht untersucht
surveillée, encore jamais investiguée, avec wurde. Ziel war es, den Einfluss der beiden
l’objectif d’observer l’influence sur la beiderseits des Rheins gelegenen Städte
qualité de l’air des deux villes (Straßburg und Kehl) auf die Luftqualität
situées de part et d’autre du und den Einfluss der an beiden Ufern
fleuve (Strasbourg et Kehl), angesiedelten Industrien sowie die
l’influence des industries Entwicklung der Verschmutzung in
localisées sur les deux berges, Abhängigkeit von der Windsituation
ainsi que l’évolution de la zu beobachten.
pollution en fonction des vents. Um die Qualität der Messungen des
Afin de contrôler la qualité des Mikrosensors auf dem UAV zu
mesures du microcapteur embarqué überprüfen, wurde eine Vergleichs-
sur le drone, un exercice de messung an der dauerhaftbetriebenen
comparaison a également été réalisé sur la Messstation Straßburg Nord durchgeführt,
station fixe Strasbourg Nord en faisant voler le indem das UAV an die Messstation geflogen
drone à côté de la station de mesure fixe. wurde.
En raison du choix de suivre uniquement les particules Aufgrund der Entscheidung, nur Feinstäube zu messen
fines (en raison des contraintes techniques des (auf Grund der technischen Einschränkungen der
instruments pouvant être déployés sur le drone), Instrumente, die auf dem UAV eingesetzt werden
l’opération s’est déroulée en saison hivernale, période konnten), fand der Einsatz während der Wintersaison
au cours de laquelle les concentrations en particules statt, in der die Konzentrationen am höchsten sind. Die
primaires sont les plus élevées. Les mesures ont été Messungen wurden zwischen dem 21. und 25. Januar
réalisées la semaine du 21 au 25 janvier 2019. 2019 durchgeführt.
Ces mesures ont été mises en œuvre par la société Die Messungen wurden von ADE SAS (Affrètement
ADE SAS (Affrètement Drone et Environnement), Drone et Environnement) durchgeführt, einem
spécialisée dans la mesure de qualité de l’air à l’aide de Unternehmen, das auf Luftqualitätsmessungen mit
drone. Celle-ci proposait une gestion complète de UAVs spezialisiert ist. Dieses Unternehmen führte die
l’ordre de mission : préparation du plan de vol, komplette Verwaltung des Auftrags durch: Erstellung
déclarations et formalités, analyse des risques, des Flugplans, Erledigung der Erklärungen und
sécurisation, prise de mesures et restitution au donneur Formalitäten, Risikoanalyse, Absicherung vor Ort,
d’ordre. Durchführung von Messungen und Bereitstellung der
Daten.
Information : Les paramètres mesurés sont les particules Information: Die gemessenen Parameter sind
fines PM1, PM2,5 und PM10, provenant de multiples sources : Feinstäube PM1, PM2,5 und PM10, die aus verschiedenen
trafic routier, activités industrielles, agriculture, chauffage Quellen stammen: Straßenverkehr, Industrietätigkeiten,
résidentiel ou bien érosion des sols, combustion de Landwirtschaft, Wohnraumheizung oder Bodenerosion,
biomasse. Verbrennung von Biomasse.
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Le microcapteur LOAC Der LOAC Mikrosensor
Le LOAC - Light Optical Aerosol Counter - est un Der LOAC - Light Optical Aerosol Counter - ist ein Gerät
instrument conçu pour déterminer la concentration en zur Bestimmung der Konzentration von Aerosolen in 19
aérosols selon 19 gammes de tailles, comprises entre Größenklassen von 0,2 bis 50 µm, einschließlich PM10
0,2 et 50 µm, incluant ainsi les PM10 et les PM2.5. und PM2,5.
Son principe de fonctionnement se base sur le Sein Funktionsprinzip basiert auf der Zählung der
comptage du nombre de particules solides en Anzahl der in der Luft schwebenden Feststoffpartikel,
suspension dans l’air, par la mesure de l’angle de durch die Messung des Brechungswinkels des Lasers
réfraction du laser sur la particule. Le faisceau am Partikel. Der Strahl wird unter zwei
est émis à deux angles de diffusion : Winkeln gestreut:
• angle de diffusion de 12° : • 12° Streuwinkel: unempfindlich
insensible à l’indice de réfraction gegen den Brechungsindex der
des particules, il permet de Partikel, erlaubt es, die Partikel
compter les particules et de zu zählen und ihre Größe genau
déterminer précisément leur zu bestimmen;
taille ; • 60° Streuwinkel: sehr
• angle de diffusion de 60° : empfindlich für den
très sensible à l’indice de Brechungsindex der Partikel,
réfraction des particules, il erlaubt es, die Typologie der
permet de déterminer la Partikel zu bestimmen, indem sie
typologie des particules en les in 4 große Klassen eingeteilt
classant selon 4 grandes familles werden (kohlenstoffhaltige Partikel,
(particules carbonées, minéraux, sels Mineralien, Salze und Wasser-
et gouttelettes d’eau). tröpfchen).
Le LOAC présente l’avantage de ne pas être sensible Der LOAC hat den Vorteil, dass er unempfindlich
aux variations de température et de pression. Il monte à gegenüber Temperatur- und Druckschwankungen ist,
140m, ce qui en fait un outil adapté pour les mesures so dass er für die Messung von luftgetragenen Partikeln
de particules dans l’air à différentes altitudes. in verschiedenen Höhen geeignet ist.
Principe de fonctionnement du LOAC
Funktionsprinzip von LOAC
Eléments composant le LOAC
Bestandteile des LOAC
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 2020
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Le carter LAM Das Gehäuse LAM
Le LAM - Light-ADE-Module - est le carter développé Das LAM - Light-ADE-Modul - ist das von der Firma
par la société ADE SAS contenant le LOAC et adapté ADE SAS entwickelte Gehäuse, das den LOAC enthält
au drone. Le LAM héberge les équipements suivants : und an das UAV angepasst ist. Das LAM trägt die
• le capteur LOAC ; folgende Ausrüstung:
• un GPS ; • den LOAC-Sensor;
• une sonde mesurant la température, l’hygrométrie et • ein GPS;
la pression atmosphérique ; • einen Sensor zur Messung von Temperatur, Feuchte
• une horloge électronique ; und Luftdruck;
• un raspberry (micro-ordinateur pour le transfert des • eine elektronische Uhr;
données). • ein raspberry–PI (Mikrocomputer für den Datentransfer).
Le drone Die Drohne
Le modèle utilisé par la société ADE pour cette Das von ADE bei dieser Operation verwendete Modell
opération a été un hexadrone HDS3-V2. war ein Hexadron HDS3-V2.
La société ADE SAS propose des prestations de vol Das Unternehmen ADE SAS bietet Flugdienste mit
avec drone pouvant embarquer différents instruments einem UAV an, das verschiedene Instrumente wie
tels que des canisters, des sacs tedlar, d’autres Kanister oder Sammeltaschen zur Probenahme,
microcapteurs de qualité de l’air, … andere Mikrosensoren für die Luftqualität, … tragen
Poids du drone : 4 kg kann.
Gewicht der Drohne : 4 kg
Le pilote du drone
Der Pilot der Drohne
Le drone dans la vallée de la Bruche
Die Drohne im Bruche-Tal
Le carter
Das Gehäuse
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Organisation des vols Organisation der Flüge
La prestation fournie par ADE SAS a été réalisée sur 5 Die von ADE SAS durchgeführten Messflüge wurden an
jours consécutifs, entre le lundi 21 janvier et le vendredi 5 Tagen zwischen Montag, dem 21. Januar, und
25 janvier 2019. Freitag, dem 25. Januar 2019, realisiert.
Le plan de vol a été défini de la façon suivante : Der Flugplan wurde wie folgt definiert:
• Zone d’étude 01 : dans la vallée de la Bruche le • Beobachtungszone 01: im Bruche-Tal am Montag,
lundi 21 et le mardi 22 janvier 2019. 21. und Dienstag, 22. Januar 2019.
• Zone d’étude 02 : au dessus du Rhin le mercredi 23 • Beobachtungszone 02: über den Rhein am
et le jeudi 24 janvier 2019. Mittwoch, 23. und Donnerstag, 24. Januar 2019.
• Zone d’étude 03 : parallèlement à la station • Beobachtungszone 03: Parallelmessung an der
Strasbourg Nord le mercredi 23 et le vendredi 25 Messstation Straßburg Nord am Mittwoch, 23. und
janvier 2019. Freitag, 25. Januar 2019.
Zone d’étude 03
Beobachtungzone 03
Zone d’étude 01
Beobachtungzone 01
Zone d’étude 02
Beobachtungzone 02
Zones d’étude survolées par le drone entre le 21 et le 25
janvier 2019 / Beobachtungzonen, die zwischen dem 21.
und 25. Januar 2019 von der UAV überflogen wurden
Interviews lors des mesures réalisées au dessus du Rhin /
Interviews während der Messungen über dem Rhein
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 2020
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Niveaux de particules fines 21 janvier 2019
Mesure en zone 01 :
vallée de la Bruche
21. Januar 2019
Cette période a été propice à l’observation Messung in Zone 01:
d’augmentations des concentrations en Bruche-Tal
particules du fait de conditions favorables à
leurs émissions (chauffage lié aux basses
températures) et leur accumulation dans l’air :
temps stable, température extérieure froide,
inversion thermique, etc.
Les modèles d’ATMO Grand Est ont enregistré
des indices compris entre 5 et 7 sur 10 sur la 22 janvier 2019
Mesure en zone 01 :
région, signes d’une qualité de l’air qualifiée de
vallée de la Bruche
moyenne à médiocre sur la période. 22. Januar 2019
Messung in Zone 01:
Bruche-Tal
Niveaus des Feinstaubs
Dieser Zeitraum war günstig für die
Beobachtung von erhöhten Partikel-
konzentrationen aufgrund verstärkten
Emissionen (höhere Heizbedarf aufgrund der 23 janvier 2019
niedrigen Temperaturen) und der Akkumulation Mesure en zones 02 et
der Schadstoffe in der Luft: stabiles Wetter, 03 : Rhin et station
STG Nord
niedrige Temperaturen, thermische Inversion, 23. Januar 2019
usw. Messungen in den
Zonen 02 und 03:
Die Modelle von ATMO Grand Est verzeichneten Rhein und Station
in der Region Luftqualitätsindizes zwischen 5 STG Nord
und 7 von 10, was auf eine durchschnittliche bis
schlechte Luftqualität in diesem Zeitraum
hinweist.
24 janvier 2019
Mesure en zone 02 :
au dessus du Rhin
24. Januar 2019
Concentrations en particules modélisées entre le 21 Messungen in
et le 25 janvier 2019 / Modellierte Partikelkonzentra- Zone 02:
tionen zwischen dem 21. und 25. Januar 2019 über dem Rhein
Indice français de qualité de l’air pour les PM10 /
Französischer Luftqualitätsindex für PM10
25 janvier 2019
Très bon à bon / Sehr Mesure en zones 02 et
gut bis gut 03 : Rhin et station
Strasbourg Nord
25. Januar 2019
Messungen in den
Moyen à médiocre /
Zonen 02 und 03:
Durchschnittlich bis
mittelmässig
Rhein und Station
Strasbourg Nord
Mauvais à très mau-
vais / Schlecht bis sehr
schlecht
10
Mesure parallèle sur station Parallele Messung an einer
de référence Referenzstation
Des vols ont été organisés au niveau de la station de Flüge wurden an der Messstation Straßburg Nord
mesure fixe Strasbourg Nord afin de comparer les durchgeführt, um die Messungen des auf der UAV
mesures du LOAC embarqué sur le drone avec des befestigten LOAC mit Referenzmessgeräten zu
équipements de mesure de référence. vergleichen.
Pour ne pas perturber la prise d’air au Um die Luftansaugung auf Höhe der
niveau des têtes de prélèvement de la Probenahmeköpfe der Messtation - in
station fixe - en lien avec les vortex Verbindung mit den von den UAV-
générés par les rotors du drone Rotoren erzeugten Wirbeln -
- celles mesures ont été nicht zu stören, wurden die
réalisées à quelques mètres Messungen einige Meter von
de la station fixe, à hauteur der Messstation entfernt,
des têtes de prélèvement auf Höhe der Probe-
de la station (4-5m de nahmeköpfe der Station (4
hauteur). -5m hoch) durchgeführt.
Ce dispositif a permis Mit dieser Parallelmessung
d’évaluer sur une période war es möglich, über einen
courte, les corrélations et la kurzen Zeitraum die
justesse des mesures du Korrelationen und die
LOAC en vol dans les Genauigkeit der LOAC-
conditions atmosphériques Messungen im Flug unter den
spécifiques de l’essai. spezifischen atmosphärischen
La difficulté de cet exercice réside dans Bedingungen zu bewerten.
l’autonomie de vol du drone (limitée à moins de 10 Die Schwierigkeit bei dieser Messung liegt in der
minutes) et le pas d’intégration des mesures relevées maximalen Flugzeit des UAV (begrenzt auf weniger als
par le dispositif de référence (1/4h). 10 Minuten) und der Mittelungszeit der Messungen des
Referenzgerätes (15 Minuten).
Station fixe de mesure Strasbourg Nord, dans le quartier de la
Robertsau / Messstation Straßburg Nord im Bezirk Robertsau
Station fixe
Feste Messstation
Mesures du drone à la station fixe de mesure Strasbourg Nord,
dans le quartier de la Robertsau, pour intercomparaison / Mes-
sungen der Drohne an der Messstation Straßburg Nord, im Bezirk
Robertsau für Vergleichsmessungen
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 202011
Corrélation entre le LOAC et Korrelation zwischen LOAC
les analyseurs de référence und Referenzanalysatoren
Les mesures comparatives réalisées parallèlement à la Vergleichsmessungen, die parallel zur Messstation
station fixe ont montré des ordres de grandeurs durchgeführt wurden, zeigten Messwerte in der
cohérents entre les mesures du LOAC en vol et les gleichen Grössenordnung für die LOAC-Messungen
équipements de référence de la station Strasbourg während des Fluges und der Referenzausrüstung an
Nord (PM10). der Station Straßburg Nord (PM10).
Des problèmes techniques ont été rencontrés durant Bei der Durchführung traten technische Probleme auf,
cet exercice, d’où le faible échantillon de données de daher ist die Stichprobe an Messdaten klein: Die
mesures : les conditions météo étaient très défa- Wetterbedingungen waren während aller Flüge sehr
vorables (très basses températures) durant tous les vols ungünstig (sehr niedrige Temperaturen), was sich auf
impactant la structure des particules et leur comptage. die Struktur der Partikel und ihre Zählung auswirkte.
Comparaison des mesures PM10 de référence (TEOM-FDMS) et du
LOAC le mercredi 23 janvier 2019 à la station fixe Strasbourg
Nord / Vergleich der PM10-Referenzmessungen (TEOM-FDMS) mit
dem LOAC am Mittwoch, 23. Januar 2019 an der Messstation
Straßburg Nord.
Comparaison des mesures PM10 de référence (TEOM-FDMS) et du
LOAC le mercredi 23 janvier 2019 à la station fixe Strasbourg
Nord / Vergleich der PM10-Referenzmessungen (TEOM-FDMS) mit
dem LOAC am Freitag, den 25. Januar 2019 an der Messstation
Straßburg Nord.12
Mesure dans la vallée de la Bruche Messung im Bruche-Tal
La zone d’étude s’étend le long de la vallée, de la Das Untersuchungsgebiet erstreckt sich im Tal entlang
commune de Schirmeck jusqu’à Rothau. Quinze der Gemeinde Schirmeck bis Rothau. Es wurden
zones de décollage ont été identifiées, réparties sur fünfzehn Startzonen festgelegt, die über 5 Querschnitte
5 rideaux en transect de la vallée. „Vorhänge” als Transekte entlang des Tals verteilt
Les sites de mesures ont été choisis de manière à waren.
ne pas survoler les personnes ou les véhicules, et à Die Messstellen wurden so gewählt, dass Personen
éviter au maximum les demandes d’autorisation, oder Fahrzeuge nicht überflogen wurden und Geneh-
blocages de routes, de parkings, etc. migungsanträge für die Sperrung von Straßen,
Sur chaque site, un profil de mesure vertical a été Parkplätzen, usw. so weit wie möglich vermieden
réalisé en mesurant à différentes altitudes pendant wurden.
40 à 50 secondes à chaque fois : à 30, 60, 80, 110 An jedem Standort wurde ein Vertikalprofil erfasst, bei
et 130m d’altitude. dem 40 bis 50 Sekunden lang in verschiedenen Höhen
Une demande d’autorisation a été adressée à gemessen wurde: in 30, 60, 80, 110 und 130 m Höhe.
chaque commune concernée par le dispositif et une Ein Genehmigungsantrag wurde an jede von der Aktion
validation du plan de vol a été accordée par la betroffene Gemeinde geschickt, und die
Direction Générale de l’Aviation Civile (DGAC). Generaldirektion für Zivilluftfahrt (DGAC) genehmigte
Les vols ont été réalisés dans le sens Schirmeck- den Flugplan.
Rothau le lundi 21 janvier et de Rothau vers Die Flüge wurden am Montag, dem 21. Januar, in
Schirmeck le mardi 22 janvier, permettant de Richtung Schirmeck-Rothau und am Dienstag, dem 22.
collecter des données de concentrations sur une Januar, von Rothau nach Schirmeck durchgeführt,
même zone de décollage à différents moments de la wodurch es möglich war, Konzentrationsdaten über
journée (plages horaires soumises à des conditions denselben Startplatz zu verschiedenen Tageszeiten
atmosphériques différentes). (Zeitfenster mit unterschiedlichen atmosphärischen
Bedingungen) zu sammeln.
Répartition des zones de décollage le long de la
vallée de la Bruche / Verteilung der Startgebiete
entlang des Bruche-Tals
Lundi 21 janvier
Schirmeck
La Broque
Mardi 22 janvier
5 rideaux de mesure constitués des transects sui-
vants / 5 „Messvorhänge”, bestehend aus den
folgenden Transekten:
Entrée Schirmeck : Entrée Schirmeck 1 et 2
Rothau
Schirmeck : Schirmeck 1 à 3
La Broque : La Broque 1 à 3
Rothau : Rothau 1 à 3
Sortie Rothau : Rothau 1 et 2
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 202013
Résultats Ergebnisse
Les illustrations ci-dessous présentent les Die folgenden Abbildungen zeigen die mittleren PM10-
concentrations moyennes en particules PM10 Konzentrationen (proportional zum Durchmesser der
(proportionnelles au diamètre des cercles) relevées sur Kreise) an jedem Startplatz in den verschiedenen
chaque zone de décollage, aux différentes altitudes untersuchten Höhen für die Tage Montag, 21. Januar
investiguées, pour les journées du lundi 21 janvier 2019 2019 (Richtung Schirmeck nach Rothau) und Dienstag,
(sens Schirmeck vers 22. Januar 2019
Rothau) et du mardi (Richtung Rothau
22 janvier 2019 (sens nach Schirmeck).
Rothau vers Der zeitliche Verlauf
Schirmeck). Sur l’axe ist auf der x-Achse
des abscisses est dargestellt.
représentée la Die Konzentrationen
chronologie des sind in der Regel
mesures. während der
Les concentrations Verkehrsspitzen
sont généralement (9:30 Uhr, 11:45
plus élevées aux Uhr, 17:00 Uhr)
heures de pointe höher. Die Konzen-
(9h30, 11h45, 17h). trationen am Boden
Les concentrations sind nur geringfügig
aux sols sont là peine höher als in
plus élevées que größeren Höhen: Die
celles en altitude : les particules stagnent donc dans la Partikelkonzentration stagniert daher im Tal bis zu einer
vallée jusqu’à une hauteur d’au moins 140m. Höhe von mindestens 140 m.
Concentrations des
PM10 dans la vallée
de la Bruche le lundi
21 janvier 2019 —
disques proporti-
onnels aux concen-
trations en µg/m3 /
PM10-Partikelkon-
zentration im Bruche
-Tal am Montag, 21.
Januar 2019 —
Durchmesser der
Kreise proportional
zu den Konzentra-
tionen in µg/m3
Concentrations des
PM10 dans la vallée de
la Bruche le vendredi
25 janvier 2019 —
disques proporti-
onnels aux concentra-
tions en µg/m3 / PM10-
Partikelkonzentration
im Bruche-Tal am
Freitag, den 25. Janu-
ar 2019 — Durchmes-
ser der Kreise propor-
tional zu den Konzen-
trationen in µg/m314
Les illustrations ci-dessous présentent les Die folgenden Abbildungen zeigen die durchschnit-
concentrations moyennes en particules PM10 relevées tlichen PM10-Feinstaubkonzentrationen, die an jedem
sur chaque rideau : entrée de Schirmeck, Schirmeck, „Vorhang” gefunden wurden: Schirmeck-Eingang,
La Broque, Rothau, sortie Rothau. Schirmeck, La Broque, Rothau, Rothau-Ausgang.
Il a été constaté des teneurs en particules Die Konzentration an Feinstaub war am Montag,
globalement plus élevées le lundi 21 21. Januar, höher als am Dienstag, 22.
janvier que le mardi 22 janvier sauf en Januar, außer am Taleingang, am
entrée de vallée, sur le rideau „Vorhang” des "Schirmeck-
« Entrée de Schirmeck ».
Eingangs".
Une variabilité plus
Eine größere Variabilität der
importante des concen-
Konzentrationen wurde
trations a été constatée le
entlang des Tals am 1.
long de la vallée sur la
Tag, dem 21. Januar im
1ère journée du 21
Vergleich zum 22.
janvier, comparativement
Januar beobachtet. Die
au 22 janvier. Les
niedrigsten
concentrations les plus
Konzentrationen am 21.
faibles relevées le 21 sont
wurden am Taleingang
observées à l’entrée de la
und die höchsten
vallée et les plus fortes
Konzentrationen in der
mesurées dans la com-mune
Gemeinde Rothau beo-
de Rothau.
bachtet.
La journée du 22 a montré des
Der zweite Tag (22. Januar) zeigte
teneurs plus homogènes avec une
homogenere Konzentrationen mit einer
distribution des concentrations le long de
ähnlichen Verteilung der Konzentrationen
la vallée similaire au 21 en dehors du rideau réalisé
entlang des Tals wie am 21. vor dem „Vorhang” bei
à Rothau dont les niveaux se sont écroulés
Rothau, dessen Konzentrationen sehr niedrig waren
(concentrations les plus faibles du 22 janvier).
(niedrigste Konzentrationen am 22. Januar).
Une instrumentation plus longue aurait éventuellement
Längerfristige Messungen hätten diese Verteilung
pu permettre de confirmer cette distribution.
vielleicht bestätigen können.
Concentrations moyennes de particules fines PM10 mesurées dans
la vallée de la Bruche le lundi 21 janvier 2019 (moyenne du rideau
16:30 - — heures différentes) / Durchschnittliche PM10-Partikelkon-
16:40 16:50 - zentrationen gemessen im Bruche-Tal am Montag, den 21. Januar
11:45 - 14:30- 17:20 2019 (Mittelwert des „Vorhangs”- verschiedene Uhrzeiten)
12:35 16:15
09:50 -
11:30
9:55 -
10:05
13:50 - et/und
15:00 - 9:15 -
14:40 10:35 - 16:10 -
15:45 9:45
11:30 16:45
Concentrations moyennes de particules fines PM10 mesurées dans
la vallée de la Bruche le mardi 22 janvier 2019 (moyenne du rideau
—heures différentes) / Durchschnittliche PM10-Partikelkon-
zentrationen gemessen im Bruche-Tal am Dienstag, 22. Januar
2019 (Mittelwert des „Vorhangs” - verschiedene Uhrzeiten)
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 202015
Les illustrations ci-dessous présentent les Die folgenden Abbildungen zeigen die an den
concentrations moyennes en particules PM10 relevées verschiedenen „Messvorhängen” gemessenen
sur les différents rideaux de mesure, pour différentes mittleren PM10-Partikelkonzentrationen für verschiedene
classes d’altitude (par pallier de 20m). Höhenklassen (in 20 m-Schritten).
Il a été constaté une
faible variabilité des
Die Variabilität der
concentrations de
PM10-Konzentra-
particules PM10 avec
tionen mit der Höhe
l’altitude sur les deux
war an den beiden
journées étudiées, là
untersuchten Tagen
où l’on aurait pu
gering. Dabei hätte
s’attendre à observer
man abnehmende
un gradient de concen
Konzentrationen mit
-trations décroissant
der Höhe erwarten
avec la hauteur
können.
(teneurs de plus en
plus faibles plus on
s’élève en hauteur).
Altitude en m / Höhe in m Altitude en m / Höhe in m
Concentrations en µg/m3 / Konzentrationen in µg/m3 Concentrations en µg/m3 / Konzentrationen in µg/m3
Concentrations moyennes de particules fines (PM10 et Concentrations moyennes de particules fines (PM10 et PM2.5)
PM2.5) en fonction de la hauteur (heures et lieux différents) le en fonction de la hauteur (heures et lieux différents) le mardi
lundi 21 janvier 2019 / Durchschnittliche Konzentrationen 22 janvier 2019 / Durchschnittliche Konzentrationen von
von Feinstaub (PM10 und PM2,5) nach Höhenklassen Feinstaub (PM10 und PM2,5) nach Höhenklassen
(verschiedene Uhrzeiten und Orte) für Montag, 21. Januar (verschiedene Uhrzeiten und Orte) für Dienstag, 22. Januar
2019 201916
Mesure au dessus du Rhin Messung über dem Rhein
Trois zones d’investigation ont été identifiées au dessus Über dem Rhein wurden drei Bereiche untersucht:
du Rhin : au Nord des villes de Strasbourg et Kehl nördlich der Städte Straßburg und Kehl („Vorhang” 01
(rideau 01 à hauteur de Leutesheim en Allemagne), bei Leutesheim in Deutschland), zwischen Straßburg
entre Strasbourg et Kehl (rideau 02 à hauteur du Jardin und Kehl („Vorhang” 02 beim Jardin des Deux Rives in
des Deux Rives en France) et au Sud des deux
Frankreich) und südlich der beiden Ballungsräume
agglomérations (rideau 03 à hauteur d’Eschau en
(„Vorhang” 03 bei Eschau in Frankreich und Neuried in
France et Neuried en Allemagne).
Deutschland).
Des décollages ont été réalisés de part et d’autre du
Die Starts wurden aus gesetzlichen Gründen von
cours d’eau afin de pouvoir parcourir l’ensemble de la
beiden Seiten des Flusses aus durchgeführt, um die
largeur du fleuve et pour des questions de
gesamte Breite des Flusses abdecken zu können:
réglementation :
• In Frankreich muss das UAV in Sichtweite des Piloten
• En France, le drone doit voler à vue du pilote sans
fliegen ohne in der horizontalen Ebene einen Abstand
dépasser 100m de diamètre dans le plan horizontal et
von 100 m und eine maximale Höhe von 150 m zu
150m d’altitude maximum,
überschreiten,
• En Allemagne, la hauteur de vol est limitée à 100m et
• In Deutschland ist die Flughöhe auf 100 m begrenzt
aucune demande de dérogation n’est possible.
und kein Antrag auf Freistellung ist möglich.
Chaque rideau de mesure est constitué de transects
horizontaux avec des mesures prises à 10, 40, 70 et Jeder „Messvorhang” besteht aus horizontalen
100m de la rive. Ces mêmes transects horizontaux ont Transekten mit Messungen in 10, 40, 70 und 100 m
été répétés à plusieurs altitudes, 20, 40, 60 et 90m de Entfernung vom Ufer. Dieselben horizontalen Transekte
hauteur au-dessus du Rhin. Les mesures ont toujours wurden in verschiedenen Höhen wiederholt, 20, 40, 60 und
démarré au plus loin pour anticiper la perte 90 m über dem Rhein. Die Messungen begannen immer
d’alimentation liée à la décharge des batteries. an der entferntesten Stelle, um den Leistungsverlust durch
die Entladung der Batterien zu berücksichtigen.
Les vols ont été réalisés le mercredi 23 et le jeudi 24
janvier 2019. Die Flüge wurden am Mittwoch, 23. und Donnerstag,
24. Januar 2019 durchgeführt.
Kehl
Rideau 01 — Nord Strasbourg
„Vorhang” 01 — Nord Rideau de mesure du drone
„Vorhang” von Messungen der Drohne
Strasbourg
Kehl
Rideau 02 — Centre
„Vorhang” 02 — Zentrum
Rideau 02 à hauteur du Jardin des Deux Rives en France /
„Vorhang” 02 beim Jardin des Deux Rives in Frankreich
Rideau 03 — Sud
„Vorhang” 03 — Süd Rideaux de mesure effectués par le drone au dessus du Rhin
Von der UAV über dem Rhein ausgeführte „Messvorhänge”
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 202017
Résultats Ergebnisse
La photo ci-dessous montre le dispositif de mesure mis Das Bild zeigt das Messgerät bei der Messung auf
en place sur le rideau central 02 réalisé au niveau du der Höhe des Jardin des Deux-Rives zwischen
jardin des Deux-Rives entre Strasbourg et Kehl. Straßburg und Kehl.
Les illustrations ci-dessous présentent les Die folgenden Abbildungen zeigen die durchschnitt-
concentrations moyennes en particules PM10 et PM2.5 lichen Konzentrationen von PM10- und PM2,5-Partikeln
(proportionnelles au diamètre des disques relevées sur (Konzentration ist proportional zum Durchmesser des
chaque site de Kreises), die an
mesure jeder Messstelle,
composant le im „Vorhang” 02
rideau 02 pour la für Donnerstag,
journée du jeudi 24 den 24. Januar
janvier 2019. 2019 gemessen
Tout comme dans wurden. Wie im
la vallée de la Bruche-Tal wurde
Bruche, il n’a pas kein Konzentra-
été observé de tionsgradient mit
gradient de der Höhe beo-
concentrations bachtet. Anderer-
avec l’altitude. seits waren die
On remarque en Konzentrationen
revanche des auf der franzö-
teneurs sischen Seite des
globalement plus Rheins im Allge-
élevées du côté meinen höher als
français que du auf der deutschen
côté allemand. A noter que les mesures prises depuis Seite. Es sei darauf hingewiesen, dass die Messungen
les deux rives ont été réalisées à des moments von beiden Ufern aus zu unterschiedlichen Tageszeiten
différents de la journée (et donc dans des conditions (und somit unter unterschiedlichen atmosphärischen
atmosphériques différentes), constituant une limite à ce Bedingungen) durchgeführt wurden, was eine
constat (entre 13 et 15h depuis la rive française et entre Einschränkung für die gleichzeitige Darstellung ist
16 et 18h depuis la rive allemande). (zwischen 13:00 und 15:00 Uhr vom französischen Ufer
aus und zwischen 16:00 und 18:00 Uhr vom deutschen
Ufer aus).
Mesures de particules fines PM10 au dessus du Rhin au Jardin
des deux Rives sur le rideau 02 le jeudi 24 janvier 2019 / PM10-
Partikelkonzentrationen gemessen über dem Rhein auf der Hö-
he des Jardin des Deux-Rives am „Vorhang” 02 am Donnerstag,
24. Januar 2019
Mesures de particules fines PM2.5 au dessus du Rhin au Jardin
des deux Rives sur le rideau 02 le jeudi 24 janvier 2019 / PM2,5-
Partikelkonzentrationen gemessen über dem Rhein auf der
Höhe des Jardin des Deux-Rives am „Vorhang” 02 am Don-
nerstag, 24. Januar 201918
AVANTAGES DU DRONE
VORTEILE DES UAV
•Le drone permet de mesurer dans des zones inacces-
sibles ou dangereuses (altitude, panache de fumée,
etc.).
•Le drone permet de mesurer à différentes altitudes ou
transects (au dessus d’un champ par exemple) voire
sous forme de mur ou de rideau 2D.
•Die Drohne ermöglicht es, in unzugänglichen oder
gefährlichen Bereichen zu messen (Höhe, Staubabluft-
fahne, usw.).
•Möglichkeit, in verschiedenen Höhen oder Transekte zu
messen (z. B. über einem landwirtschaftlichen Feld)
oder sogar in Form einer 2D-Wand oder „Vorhangs”.
PERSPECTIVES
À LONG TERME
LANGZEITIGE
EINSATZMÖGLICHKEITEN
•Pour une utilisation internalisée (investissement dans un drone, un
carter et le LOAC, et la formation d’un pilote) il faut compter au mini-
mum 20 000 Euros.
•En attendant de pouvoir voler en agglomération, déploiement de
drones pour renforcer l’observatoire de qualité de l’air (affinement de
cartographie) en survolant des zones éloignées des stations fixes,
sans la contrainte d’installation d’une station de mesures mobile.
•Dispositif qui pourrait intégrer les équipements d’une force d’inter-
vention rapide (FIR) en cas d’accident industriel par exemple
(sécurité du personnel).
•Wenn ein eigener Einsatz (Investition in ein Drohne, Gehäuse und
Sensor und die Ausbildung eines Piloten) geplant wird, sind Kosten
von mindestens 20 000 Euros zu erwarten.
•Bis die Drohne in den Städten fliegen dürfen, Einsatz von Drohnen
zur Erweiterung der Beobachtung der Luftqualität (Verfeinerung der
Kartierung) durch Überfliegen von Gebieten, die nicht mit den
Messstationen erfasst werden können.
•Gerät, das z.B. die Ausrüstung einer schnellen Eingreif-
truppe (FIR) im Falle eines Arbeitsunfalls ergänzen
könnte (Sicherheit des Personals).
MICROCAPTEURS SUR DRONES • MIKROSENSOREN AUF DROHNEN • 202019
APPORTS D’ATMO-VISION POUR LES
MESURES DE QUALITE DE L’AIR SUR DRONES
DANS LE RHIN SUPERIEUR
BEITRÄGE VON ATMO-VISION ZUR
MESSUNG DER LUFTBELASTUNG AUF DROHNEN
IM OBERRHEINGEBIET
PERSPECTIVES
À COURT TERME
KURZZEITIGE
EINSATZMÖGLICHKEITEN
• D’autres microcapteurs pourraient être embarqués sur les drones,
pour mesurer d’autres composés (notamment pour évaluer des émis-
sions liées à l’agriculture, où les champs peuvent être survolés).
• A court terme, des prestations, qui sont de l’ordre de 6k€ à la semaine
peuvent être utilisées.
• Andere Mikrosensoren könnten auf UAVs
eingesetzt werden, die andere Schads-
toffe als Feinstaub messen können
POINTS FAIBLES DU DRONE (z. B. Anwendungen bei Emis-
SCHWÄCHEN DER DROHNE sionen im Zusammenhang mit
der Landwirtschaft; dabei
•Autonomie des batteries de 10 minutes, limitant les temps maxi- können Felder überflogen
mum de vol. werden).
•Contraintes liées au vol : demande d’autorisation préalable à réali- • Kurzfristig können
ser, périmètre de sécurité à établir, interdiction de survoler les per- Dienstleistungen von
sonnes et les véhicules (mesures en milieu urbain impossibles), etc. etwa 6k€ pro
Woche in An-
•Difficulté à comparer exploiter des mesures réalisées à des mo-
spruch
ments différents dans le temps.
genommen
•Conditions météorologiques extrêmes impactant le fonctionnement werden.
du drone (froid).
•Akkukapazität reicht nur für 10 Minuten, dadurch Begrenzung der
Flugzeit.
•Einschränkungen im Zusammenhang mit dem Flug: Beantragung
einer vorherigen Genehmigung, Einrichtung einer Sicherheitszone,
Überflugverbot von Personen und Fahrzeugen, usw.
•Problematik des Vergleichs von Messungen, die zu verschiede-
nen Zeitpunkten vorgenommen wurden.
•Störung des LOAC-Signals bei ungünstigen Wet-
terbedingungen. 20
------------
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5 rue de Madrid
67300 Schiltigheim
Tél. +33 (0)3 88 19 26 66
contact@atmo-grandest.eu
www.atmo-vision.eu
Le projet « Atmo VISION » est cofinancé par l’Union européenne (Fonds européen de développement régional – FEDER) dans le cadre du pro-
gramme INTERREG V Rhin Supérieur ainsi que par les cantons de Bâle-Ville et Bâle-Campagne et la Confédération suisse (Nouvelle politique régio-
nale - NPR). « Dépasser les frontières : projet après projet » / Das Projekt „Atmo VISION“ wird von der Europäischen Union (Europäischer Fonds
für Regionale Entwicklung – EFRE) im Rahmen des Programms INTERREG V Oberrhein sowie von den Kantonen Basel-Stadt und Basel-Landschaft
und dem schweizerischen Bund (Neue Regionalpolitik – NRP) kofinanziert. „Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt“Vous pouvez aussi lire
