Session 3 : Etat de l’art du couplage et perspectives des hyperfréquences
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La télédétection spatiale offre une possibilité unique d’observation et de suivi du milieu
naturel qui a permis de nombreuses applications en hydrologie (Caloz et Puech, 1996) :
caractérisation de l’occupation des sols et des couvertures végétale et neigeuse, inventaire des
plans d’eau et de leur cubature, extraction de MNT par couple d’images des grandes lignes du
réseau hydrographique, estimation des précipitations et de l’évapotranspiration, etc. Cependant,
la liaison entre les informations requises par la modélisation hydrologique des petits bassins
versants et les informations disponibles en télédétection n’est pas évidente (Caloz et Puech,
1996) : comment passer de la luminance spectrale des différents pixels du bassin au débit à son
exutoire? On propose un bref état de l’art en la matière, avant d’envisager l’apport potentiel
d’une technologie spatiale plus récente, la télédétection radar.
COUPLAGE TÉLÉDÉTECTION-MODÉLISATION HYDROLOGIQUE
Toutes les méthodes d’assimilation des données satellitaires reposent sur un même schéma qui se
décompose en plusieurs étapes (Caloz et Puech, 1996) :
• identification de l’occupation des sols,
• transformation en indice ou fonction de production de ruissellement,
• agrégation à l’échelle globale du bassin.
Les différentes classes d’occupation du sol sont obtenues à partir des images (visible et
proche infrarouge) par classification multispectrale ou par segmentation d’indice de végétation.
L’intégration de l’information satellitaire à la modélisation hydrologique s’opère lors de la
seconde étape qui consiste à associer un certain potentiel de ruissellement à chacune des classes
d’occupation du sol (Duchon et al., 1992). Ce sont typiquement les tables du SCS curve number
qui sont utilisées (Ragan et Jackson, 1980), parce qu’elles fournissent une estimation de la lame
ruisselée selon le type de sol - à déterminer par ailleurs - et son occupation (tableau 1). Ces
estimations sont malheureusement entachées d’une forte dispersion. L’agrégation s’opère en
principe ensuite pour traduire le transfert des contributions des diverses parcelles jusqu’à
l’exutoire du bassin; elle intervient sinon implicitement sous la forme d’un pourcentage
d’occupation du sol lorsque la fonction de production s’applique directement à l’échelle du
bassin.
En outre, parce que ces méthodes reposent sur des concepts - production et transfert - qui
s’inscrivent dans le schéma hortonien d’un ruissellement à la surface des sols (Gineste, partie I),
leur champ d’application semble structurellement limité aux bassins des régions arides à semiarides. Leur efficacité dépend alors en premier lieu de la « force » de la liaison entre l’occupation
d’un type de sol et sa capacité d’infiltration, que l’on analyse par la suite sur la base des travaux
réalisés dans une région typiquement hortonienne, le Sahel.
Du concept d’état de surface
Depuis les années 50, l’ORSTOM a étudié plus d’une centaine de bassins expérimentaux
sahéliens dans l’optique d’établir une typologie basée sur les caractéristiques des bassins. Contre
toute attente, la nature des sols ne s’est pas révélée un facteur discriminant vis-à-vis des
ruissellements observés (Dubreuil et al., 1975). D’intensives campagnes de simulation des pluies
associées à une étude pédologique détaillée des horizons superficiels du sol ont alors montré que
la capacité d’infiltration des sols est sous la dépendance quasi exclusive des propriétés de la
surface du sol, et en particulier de son encroûtement (Casenave et Valentin,
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La télédétection spatiale offre une possibilité unique d’observation et de suivi du milieu
naturel qui a permis de nombreuses applications en hydrologie (Caloz et Puech, 1996) :
caractérisation de l’occupation des sols et des couvertures végétale et neigeuse, inventaire des
plans d’eau et de leur cubature, extraction de MNT par couple d’images des grandes lignes du
réseau hydrographique, estimation des précipitations et de l’évapotranspiration, etc. Cependant,
la liaison entre les informations requises par la modélisation hydrologique des petits bassins
versants et les informations disponibles en télédétection n’est pas évidente (Caloz et Puech,
1996) : comment passer de la luminance spectrale des différents pixels du bassin au débit à son
exutoire? On propose un bref état de l’art en la matière, avant d’envisager l’apport potentiel
d’une technologie spatiale plus récente, la télédétection radar.
COUPLAGE TÉLÉDÉTECTION-MODÉLISATION HYDROLOGIQUE
Toutes les méthodes d’assimilation des données satellitaires reposent sur un même schéma qui se
décompose en plusieurs étapes (Caloz et Puech, 1996) :
• identification de l’occupation des sols,
• transformation en indice ou fonction de production de ruissellement,
• agrégation à l’échelle globale du bassin.
Les différentes classes d’occupation du sol sont obtenues à partir des images (visible et
proche infrarouge) par classification multispectrale ou par segmentation d’indice de végétation.
L’intégration de l’information satellitaire à la modélisation hydrologique s’opère lors de la
seconde étape qui consiste à associer un certain potentiel de ruissellement à chacune des classes
d’occupation du sol (Duchon et al., 1992). Ce sont typiquement les tables du SCS curve number
qui sont utilisées (Ragan et Jackson, 1980), parce qu’elles fournissent une estimation de la lame
ruisselée selon le type de sol - à déterminer par ailleurs - et son occupation (tableau 1). Ces
estimations sont malheureusement entachées d’une forte dispersion. L’agrégation s’opère en
principe ensuite pour traduire le transfert des contributions des diverses parcelles jusqu’à
l’exutoire du bassin; elle intervient sinon implicitement sous la forme d’un pourcentage
d’occupation du sol lorsque la fonction de production s’applique directement à l’échelle du
bassin.
En outre, parce que ces méthodes reposent sur des concepts - production et transfert - qui
s’inscrivent dans le schéma hortonien d’un ruissellement à la surface des sols (Gineste, partie I),
leur champ d’application semble structurellement limité aux bassins des régions arides à semiarides. Leur efficacité dépend alors en premier lieu de la « force » de la liaison entre l’occupation
d’un type de sol et sa capacité d’infiltration, que l’on analyse par la suite sur la base des travaux
réalisés dans une région typiquement hortonienne, le Sahel.
Du concept d’état de surface
Depuis les années 50, l’ORSTOM a étudié plus d’une centaine de bassins expérimentaux
sahéliens dans l’optique d’établir une typologie basée sur les caractéristiques des bassins. Contre
toute attente, la nature des sols ne s’est pas révélée un facteur discriminant vis-à-vis des
ruissellements observés (Dubreuil et al., 1975). D’intensives campagnes de simulation des pluies
associées à une étude pédologique détaillée des horizons superficiels du sol ont alors montré que
la capacité d’infiltration des sols est sous la dépendance quasi exclusive des propriétés de la
surface du sol, et en particulier de son encroûtement (Casenave et Valentin,