Session 3 : Télédétection et modelisation hydrologique
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On observe le même phénomène de dépendance d'échelle pour les processus et les
modélisations potentielles. Développées au laboratoire elles ne sont souvent plus valables à une
échelle plus globale. Beven (1989) introduit la notion de saut conceptuel : on passe d'une loi
étudiée et validée à une échelle stationnelle (laboratoire) à l'échelle d'une maille sans préalable
théorique. Les modélisations dites déterministes les utilisent toutefois sans état d'âme, sans se
poser le délicat problème de leur validité. Ce qui conduit à des schémas critiquables.
On peut en donner des exemples triviaux, avec des abus manifestes. Ainsi de nombreuses
modélisations maillées proposent l'application brutale, à l'échelle d'une maille de plusieurs
dizaines de mètres, de l'équation de Manning Strickler pour déterminer l'écoulement de surface.
Or cette équation exprime les écoulements en rivière à partir de la section mouillée et de la pente
de la ligne d'eau. Un coefficient de freinage exprime la rugosité des parois. Dans les modèles
maillés, cette équation est souvent utilisée pour caractériser les écoulements de surface supposés
en nappe sur une surface d'un pixel ou plus. Cette utilisation est abusive par suite de nombreuses
déviations par rapport aux hypothèses d'application dont les plus importantes sont :
• la non-signification des paramètres d'une section mouillée de quelques millimètres d'épaisseur,
• l'impossibilité d'observer le schéma en nappe régulière sur le terrain ; même sur des distances
moyennes, les nappes se regroupent rapidement en filets préférentiels multiples au bout de
quelques mètres (Planchon, 1991).
Enfin, le coefficient de rugosité est même parfois estimé à partir du NDVI, indice de
végétation satellitaire (Gros, 1995). Or celui-ci caractérise davantage la strate arborée ou la
végétation haute que des paramètres expliquant le freinage à l'écoulement.
Ainsi les équations physiques développées en laboratoire sont dépendantes d'échelle ("scale
dependant") et leur intégration dans ces modèles est à la limite de l'acceptable. Les équations
utilisées deviennent, à la rigueur, utilisables si elles ont été calées localement, mais l'approche n'a
plus rien de physique. Le minimum serait d'utiliser un langage prudent : ne plus parler
d'écoulement "selon Manning", mais parler d'équations équivalentes tout juste bonnes à
représenter numériquement les écoulements, en attendant mieux.
Conclusion
Le choix d'une modélisation hydrologique repose donc sur le trio : échelle, vision, processus.
Toutes les échelles sont bonnes et pertinentes a priori, mais il faut arriver à un équilibre correct
entre échelle, données et concepts, vu leur interaction. La précision et l'intérêt de l'utilisation sont
à ce prix.
La modélisation maillée repose sur la notion de zone homogène hydrologique, en référence
avec la description d'un processus. On en vient à proposer une taille minimale (ou optimale) pour
la représentation et la caractérisation de l'espace pour un processus donné. Un des critères de
possibilité d'utilisation de la télédétection pour la modélisation hydrologique concerne alors la
taille des objets visuels qu'elle permet de décrire, objets qui doivent être de taille semblable à celle
des objets hydrologiques expliquant le phénomène.
Des points importants en résultent, notamment lors de la rupture de cet équilibre : quand les
processus changent ou que l'échelle d'appréhension change, il faut redéfinir la modélisation. Le
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On observe le même phénomène de dépendance d'échelle pour les processus et les
modélisations potentielles. Développées au laboratoire elles ne sont souvent plus valables à une
échelle plus globale. Beven (1989) introduit la notion de saut conceptuel : on passe d'une loi
étudiée et validée à une échelle stationnelle (laboratoire) à l'échelle d'une maille sans préalable
théorique. Les modélisations dites déterministes les utilisent toutefois sans état d'âme, sans se
poser le délicat problème de leur validité. Ce qui conduit à des schémas critiquables.
On peut en donner des exemples triviaux, avec des abus manifestes. Ainsi de nombreuses
modélisations maillées proposent l'application brutale, à l'échelle d'une maille de plusieurs
dizaines de mètres, de l'équation de Manning Strickler pour déterminer l'écoulement de surface.
Or cette équation exprime les écoulements en rivière à partir de la section mouillée et de la pente
de la ligne d'eau. Un coefficient de freinage exprime la rugosité des parois. Dans les modèles
maillés, cette équation est souvent utilisée pour caractériser les écoulements de surface supposés
en nappe sur une surface d'un pixel ou plus. Cette utilisation est abusive par suite de nombreuses
déviations par rapport aux hypothèses d'application dont les plus importantes sont :
• la non-signification des paramètres d'une section mouillée de quelques millimètres d'épaisseur,
• l'impossibilité d'observer le schéma en nappe régulière sur le terrain ; même sur des distances
moyennes, les nappes se regroupent rapidement en filets préférentiels multiples au bout de
quelques mètres (Planchon, 1991).
Enfin, le coefficient de rugosité est même parfois estimé à partir du NDVI, indice de
végétation satellitaire (Gros, 1995). Or celui-ci caractérise davantage la strate arborée ou la
végétation haute que des paramètres expliquant le freinage à l'écoulement.
Ainsi les équations physiques développées en laboratoire sont dépendantes d'échelle ("scale
dependant") et leur intégration dans ces modèles est à la limite de l'acceptable. Les équations
utilisées deviennent, à la rigueur, utilisables si elles ont été calées localement, mais l'approche n'a
plus rien de physique. Le minimum serait d'utiliser un langage prudent : ne plus parler
d'écoulement "selon Manning", mais parler d'équations équivalentes tout juste bonnes à
représenter numériquement les écoulements, en attendant mieux.
Conclusion
Le choix d'une modélisation hydrologique repose donc sur le trio : échelle, vision, processus.
Toutes les échelles sont bonnes et pertinentes a priori, mais il faut arriver à un équilibre correct
entre échelle, données et concepts, vu leur interaction. La précision et l'intérêt de l'utilisation sont
à ce prix.
La modélisation maillée repose sur la notion de zone homogène hydrologique, en référence
avec la description d'un processus. On en vient à proposer une taille minimale (ou optimale) pour
la représentation et la caractérisation de l'espace pour un processus donné. Un des critères de
possibilité d'utilisation de la télédétection pour la modélisation hydrologique concerne alors la
taille des objets visuels qu'elle permet de décrire, objets qui doivent être de taille semblable à celle
des objets hydrologiques expliquant le phénomène.
Des points importants en résultent, notamment lors de la rupture de cet équilibre : quand les
processus changent ou que l'échelle d'appréhension change, il faut redéfinir la modélisation. Le