L’hydrologie avec un SIG, pour les nuls (que nous sommes): calcul de l’écoulement (3)

Dans les deux articles précédents (L’hydrologie avec un SIG, pour les nuls (que nous sommes): calcul de l’écoulement (1) et L’hydrologie avec un SIG, pour les nuls (que nous sommes): calcul de l’écoulement (2)) on a abordé trois méthodes de calcul du flux d’écoulement: deux méthodes unidimensionnelles (D8 et Rho8) et une méthode bidimensionnelle (MFD).

Maintenant on va voir une variation de la méthode la plus répandue (D8) et que nous avons abordé en premier.

Quatrième méthode : Déterministe infinie (D∞)

La différence de cette méthode avec la méthode D8 est que le flux est réparti dans les deux cellules adjacentes les plus basses et pas seulement dans la cellule la plus basse. C’est une méthode bidimensionnelle.

Dans QGis vous utiliserez, dans la fenêtre de traitements-> SAGA -> Terrain analysis-Hydrology -> Catchment area (parallel)
fenêtre pour la méthode déterministe infinie

Le résultat du calcul de l’écoulement avec cette méthode, sur le MNT constitué d’une semi-sphère, est le suivant:
calcul de l'écoulement avec la méthode déterministe infinie

Si nous le comparons avec le résultat de la méthode D8:
résultat du calcul d'écoulement avec la méthode D8

On peut observer que, si bien le défaut de la surreprésentation dans les 8 directions (0,45,90,…) est toujours très marqué, les différences sont estompées.

Le rapport entre les cellules avec moins de surface par rapport à celles qui ont beaucoup de surface est de 1 à 700 dans le cas de la méthode D8, et seulement de 1 à 22 dans le cas de la méthode Déterministe infinie.

Cinquième méthode : algorithme de routage cinématique (KRA)

On peut citer ici la méthode KRA: l’algorithme de routage cinématique. Cet algorithme d’écoulement de flux est unidimensionnel. L’écoulement se comporte comme une balle qui roulerait sur le MNT, sans restreindre sa position au centre des cellules. Le résultat de cette méthode est intermédiaire par rapport aux deux précédentes. Le rapport entre les cellules avec moins de surface par rapport à celles qui ont beaucoup de surface est de 1 à 45.

résultat du calcul de l'écoulement avec la méthode kra

On verra rapidement les méthodes restantes, car elles n’apportent pas beaucoup par rapport à celles déjà abordées.

Sixième méthode:Braunschweiger Digitales Reliefmodell

C’est une méthode multidimensionnelle. Elle s’apparente à la méthode MFD.
Elle est disponible dans QGis dans Fenêtre de traitements-> SAGA -> Terrain analysis-Hydrology -> Catchment area (parallel)
Le résultat du calcul est le suivant:
résultat de la méthode Braunschweiger Digitales Reliefmodell
Celui-ci est à comparer avec le résultat de la méthode MFD:
résultat du calcul avec la méthode MFD

Le résultat apparaît nettement meilleur que ceux produits par les méthodes unidimensionnelles, mais par rapport à la méthode MFD on voit bien un certain biais radial.

Septième méthode : DEMON (Digital Elevation Model Network)

C’est une méthode bidimensionnelle, mais assez compliquée. Elle se base sur la création d’une matrice de bassin versant amont et aval pour chaque pixel. Impossible de l’expliquer ici. Si vous êtes intéressé, mieux vaut aller à la source (Costa-Cabral, M. C.; Burges,S. J. Digital elevation model networks (DEMON): A model of flow over hillslopes for computation of contributing and dispersal areas. Wat. Resour. Res. 30: 1681–92. (1994))
Retenez une chose, il lui faut beaucoup de temps pour calculer. Sur notre exemple, qui est très simple, il lui faut environ 8 minutes pour calculer le résultat. Alors avec des vrais MNT …
Dans QGis elle est disponible dans QGis dans Fenêtre de traitements-> SAGA -> Terrain analysis-Hydrology -> Catchment area (flow tracing)
Voici le résultat obtenu:

résultat de la méthode DEMON de calcul de l'écoulement

Ce résultat est très proche de la méthode Déterministe infinie (voir en début de cet article), ce qui est normal car les deux sont des méthodes bidimensionnelles.

Nous avons fait le tour des principales méthodes de calcul de l’écoulement. Reste à voir un peu plus en détail les problèmes posés par les principales méthodes. C’est ce que nous aborderons dans le prochain et dernier article sur le sujet

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