hydrographique pour une etude hydro-agricole
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DEPARTEMENT : INFORMATION GEOGRAPHIQUE ET FONCIERE
EXPLOITATION DE L’EXTRACTION DU RESEAU
HYDROGRAPHIQUE POUR UNE ETUDE HYDRO-AGRICOLE
DANS LA ZONE D’AMBOHIMANGA
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION DU
DIPLOME D’INGENIEUR EN INFORMATION GEOGRAPHIQUE ET
FONCIERE
Présenté par : RASOAMANALINARIVO Holinirina Charlotte
Encadreurs : Madame RAHAJANIRINA Michelle
Monsieur RABEMALAZAMANANA
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
----------------------
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
D’ANTANANARIVO
-----------------------
Soutenu le 12 Décembre 2014 Promotion 2013
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
----------------------
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
D’ANTANANARIVO
-----------------------
DEPARTEMENT INFORMATION GEOGRAPHIQUE ET FONCIERE :
MEMOIRE DEFIN D ’ETUDES EN VUE DE L ‘OBTENTION DU DIPLOME
D ’INGENIEUR EN INFORMATIONGEOGRAPHIQUEET FONCIERE
Présenté par : RA SOAMANALINARIVO Holinirina Charlotte
Encadreurs : Madame RAHAJANIRINA Michelle
Monsieur RABEMALAZAMANANA
Président du juri : Monsieur RABARIMANANA Mamy , Enseignant à l’ESPA ;
Examinateurs :
Monsieur RA KOTOARISON Max Simon , Enseignant à l’ESPA ;
Monsieur ANDRIANARISON Misan’ny Farany Nirina , Enseignant à l’ESPA.
EXPLOITATION DE L’EXTRACTION DU RESEAU
HYDROGRAPHIQUE POUR UNE ETUDE HYDRO-AGRICOLE
DANS LA ZONE D’AMBOHIMANGA
i
REMERCIEMENT
Nous tenons à remercier Le Bon Dieu de nous avoir donné la santé, la force, la patience
et le courage d’accomplir ce travail. Il convient de souligner que le présent ouvrage a pu être
réalisé non seulement par nos efforts personnels mais aussi grâce aux aides précieuses de toutes
les personnes qui de près ou de loin ont contribué à sa réalisation. Ainsi nous adressons notre
sincère remerciement et nos profondes reconnaissances à :
Monsieur ANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l’Ecole Supérieur
Polytechnique d’Antananarivo qui a bien voulu autorisé cette soutenance ;
Monsieur RABARIMANANA Mamy, Chef de Département en Information
Géographique et Foncière ;
Madame RAHAJANIRINA Michelle et Monsieur RABEMALAZAMANANA
Encadreurs de ce mémoire qui malgré leurs lourdes responsabilités ont bien voulu
me guider et m’encadrer tout au long de l’élaboration de mémoire ;
Nous ne saurions oublier de remercier les membres du jury qui ont pris leur temps et
ont accepté de siéger à notre soutenance :
Monsieur RABARIMANANA Mamy, Enseignant à l’ESPA et président du
jury
Monsieur RAKOTOARISON Max Simon, Enseignant à l’ESPA ;
Monsieur ANDRIANARISON Misan’ny Farany Nirina, Enseignant à
l’ESPA ;
Tous les professeurs qui nous ont enseigné et qui par leur compétences nous ont soutenu dans
la poursuite de nos études. Ainsi que les équipes de la FTM pour leurs aides.
Un grand merci aussi à toute ma famille et mes amis qui m’ont soutenu et m’ont encouragé
tout au long de cet ouvrage.
ii
SOMMAIRE
PRESENTATION FTM………………………………………………………………………………………………………………………..i
REMERCIEMENT ………………………………………………………………………………………………………………………………v
TABLE DES MATIERES……………………………………………………………………………………………………………………….vi
LISTE DES FIGURES…………………………………………………………………………………………………………………………..ix
LISTE DES CARTES ………………………………………………………………………………………………………………………..…xi
LISTE DES TABLEAUX …………………………………………………………………….………………….……………….……………xii
LISTE DES ACRONYMES ..………………………………………………………………………………………………………………xiii
INTRODUCTION……………………………………………………………………………………………………………………………….1
PARTIE I : GENERALITES SUR LA TELEDECTION, LE SIG ET LES MNT……………………………………………….2
Chap.I NOTION SUR LA TELEDETECTION ET LE SYSTEME
D’INFORMATION GEOGRAPHIQUE ………………………………………………………………………………....3
I.1-TELEDETECTION …………………………………………………………………………………………………………….……………3
a) Définition …………………………………………………………………………………………………………………….…..3
b) Principe de la télédétection …………………………………………………………………………………….………..5
c) Apport de la télédétection ……………………………………………………………………………………….……….7
I.2-LE SIG ou Système d’Information Géographique …………………………………………………………………………8
a) Définition ……………………………………………………………………………………………………………….……………8 b) Les fonctions du SIG ……………………………………………………………………………………………………..…….8
c) Apport du SIG ……………………………………………………………………………………………………..…….…….….9
I.3-Télédection et Système d’Information Géographique ..………………………………………………….…….…..10
Chap. II Modèle Numérique de Terrain (MNT) ………………………………………………………………….….…….11
iii
II1-Définition et caractéristiques ……………………………………………………………………………………………………11
II.2-Acquisition de données et construction de MNT …………………………………………….…………………….…12
II.3-Apport et Précision ……………..…………………………………………………………………………………………………..16
Chap. III Hydrographie et hydrologie …………………………………………………………………………………………….19
III.1-Notion sur l’hydrographie et l’hydrologie …….…………………………………………………………………………19
III.2-Bassin versant ……………………………………………………………………………………………………..…………….……20
III.3-Ecoulement d’eau ……..……………………………………………………………………………………………………………22
III.4-Relation entre Hydrographie et MNT ………………………………………………………………………………………23
III.5-Gestion de l’eau ……………………………………………………………………………………………………………………..24
PARTIE II : METHODOLOGIE .…………………………………………………………………………………………………………26
Chap. I DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE …………………………………………………………………………….……27
I.1.Contexte physique ……………………………………………………………………………………………………………………27
I.2.Hydrographie ……………………………………………………………………………………………………………………………29
I3.Climat ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 29
I.4.Relief ……………………………………………………………………………………………………………………………………..…30
I.5.Contexte Géologique ……………………………………………………………………………………………………….………30
I.6.Situation démographique ………………………………………………………………………………………………..………32
I. 7. Activités économiques …………………………………………………………………………………………………..………32
Chap. II MATERIELS ET METHODES ………………………………………………………………………………………………34
II-1-Acquisition des données ……………………………………………………………………………………………………….. 35
a) Classe des données ……………………………………………………………………………………………………….35
b) Sources de données ………………………………………………………………………………………………….……36
II.2-Logiciels utilisés ……………………………………………………………………………………………………………………37
a) ARCGIS 10 ………………………………………………………………………………………………………………………37
b) ENVI 4.8 ……………………………………………………………………………………………………………….………38
II.3-PreTraitement de données ……………………………………………………………………………………………………38
a) Géoréférencement …………………………………………………………………………………………………………39
i) Définition de l’espace de travail ………………………………………………………………………………39
iv
ii) Le système de projection …………………………………………………………………………………………39
iii) La projection des données ………………………………………………………………………………………40
b) Corrections radiométriques et géométriques ………………………………………………………………40
i) Corrections radiométrique ……………………………………………………………………………40
ii) Corrections géométrique ………………………………………………………………………..……40
II.4-EXPLOITATION DE DONNEES ………………………………………………………………………………………………….41
1) Production de MNT …………………………………………………………………………………………………..….41 a)Réechantillonage ………………………………………………………………………………………………………42
i) L’échantillonnage régulier ……………………………………………………………………………………………42
ii) L’échantillonnage semi-régulier …………………………………………………………………………….……42
iii) L’échantillonage irrégulier …………………………………………………………………………………………43
b) L’interpolation …………………………………………………………………………………………….………………43
2) Contrôle de MNT ……………………………………………………………………………………………………………45
3) Extraction du réseau hydrographique ……………………………………………………………………………57
4) Délimitation des bassins versants …………………………………………………………………………………68
Chap. III ANALYSE DES RESULTATS ………………………………………………………………………………………73
PARTIE.III APPLICATION HYDRO-AGRICOLE ……………………………………………………………………………84
Chap.I APPLICATION : ETUDE DU BASSIN VERSANT ……………………………………………………………………85
Chap.II ETUDE DE COUT ……………………………………………………………………………………………………...94
DISCUSSION ET RECOMMANDATION …………………………………………………………………………….………96
CONCLUSION …………………………………………………………………………………………………………………….103
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
v
LISTE DES FIGURES
Figure n° 1: Principe d’acquisition de données lidar
Figure n°2 : Schéma du principe de base de la télédétection
Figure n° 3: Les étapes d’acquisition d’image par la télédétection
Figure n° 4: Schéma détaillée du Processus d’acquisition des images
Figure n°5 : Format de données en SIG
Figure n°6 : Format de MNT
Figure n°7 : Procédés d’acquisition de MNT par interférométrie radar
Figure n° 8: Mode d’acquisition de MNT par stéréoscopie
Figure n°9 : Numérisation de courbe de niveau
Figure n°10 : Théodolite
Figure n° 11: Levé topographiques par le système lidar
Figure n°12 : Processus de production de MNT
Figure n° 13: Les diverses applications d’un MNT
Figure n°14 : Quelques types de réseau hydrographique
Figure n° 15: Cycle hydrologique
Figure n° 16 : Délimitation d’un bassin versant
Figure n° 17: Processus d’infiltration dans le sol et multiplicité des écoulements
Figure n° 18 : Exemple de collecte d’eau
Figure n°20 : Zones de pénurie d’eau physique et économique à l’échelle du bassin en 2007
Figure n°21 : Diagramme climatique
Figure n°22 : Courbe de température
Figure n°22 : Evolution de l’effectif de la population
Figure n°23 : Les entreprises se situant dans la zone d’étude
vi
Figure n°24 : Répartition de l’occupation du sol
Figure n°25 : Schéma de la méthodologie
Figure n° 26 : les phases de Prétraitement des données
Figure n°27 : Méthode d’élaboration d’un MNT
Figure n° 28 : Format maillé ou raster
Figure n°29 : Vue en 3D du MNT
Figure n° 30 : Evaluation de la précision de différentes méthodes d’interpolation
Figure n° 31: Evaluation de l’erreur altimétrique en fonction de la résolution
Figure n° 32: Processus d’extraction du réseau hydrographique
Figure n°33 : passage d’une courbe de niveau en MNT (raster)
Figure n°34 : Remplissage des trous d’un MNT
Figure n°35 : illustration de la direction d’écoulement vers le flux d’accumulation
Figure n°36 : Réseau hydrographique extrait à partir du MNT 90m et 25m
Figure n°37 : Réseau hydrographique extrait à partir du 5m et 8m
Figure n°38 : Variation altimétrique de chaque série de résolution
Figure n°39: Evaluation de la précision planimétrique de chaque réseau hydrographique
Figure n°40 : Evolution de l’occupation du sol de 2007 à 2014
Figure n° 41: Pourcentage de l’évolution de l’occupation du sol
Figure n°42 : extrait de photo de la zone d’étude
Figure n°43 : Bassin de stockage en béton
Figure n°44 : Citerne ECOBAC
Figure n°45 : Système d’irrigation
vii
LISTE DES CARTES
CARTE DE DELIMITATION DE LA ZONE D’ETUDE…………………………………………………………………………..28
CARTE DE PEDOLOGIQUE DE LA ZONE D’ETUDE……………………………………………………………………….… 31
MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 90m………………………...46
MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 25m…………………….…..47
MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 8m……………………….....48
MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 5m…………………….…....49
CARTE DE PENTE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 90m…………………………….…………………….…50
CARTE DE PENTE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 25m………………………………………………………51
CARTE DE PENTE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 8m……………………………………………….……….52
CARTE DE PENTE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 5m………………………………………………………..53
RESEAU HYDROGRAPHIQUE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 90m……………….…………….………64
RESEAU HYDROGRAPHIQUE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 25m……………………………..………65
RESEAU HYDROGRAPHIQUE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 8m……………………………..………..66
RESEAU HYDROGRAPHIQUE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 5m………………………………………..67
BASSIN VERSANT EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 90m……………………………………………………….69
BASSIN VERSANT EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 25m……………………………………………………….70
BASSIN VERSANT EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 8m……………………………………………………….…71
BASSIN VERSANT EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 5m…………………………………………………….……72
ILLUSTRATION D’ERREUR PLANIMETRIQUE
RESEAU HYDROGRAPHIQUE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 90m……………………………………….79
RESEAU HYDROGRAPHIQUE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 25m……………………………………….80
RESEAU HYDROGRAPHIQUE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 8m…………………………………………81
RESEAU HYDROGRAPHIQUE EXTRAIT A PARTIR DU MNT AU PAS DE 5m……………………………………..….82
viii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau n°1: Bande radar
Tableau n°2 : Relation entre la télédétection et le SIG
Tableau n° 3: Evaluation globale du Modèle Numérique du Terrain
Tableau n°4: Source et technique de calcul du positionnement d’un jeu de point de référence
Tableau n° 5 : Types et utilisation des données
Tableau n° 6 : Les fournisseurs des données
Tableau n° 7 : Méthodes d’interpolation
Tableau n° 8 : Erreur altimétrique de chaque série de MNT
Tableau n°9 : évolution de l’occupation du sol de 2007 à 2014
Tableau n°10 : Eléments caractéristiques du bassin considéré
Tableau n° 11: Données relevés sur terrain
Tableau n°12 : Quantité d’eau par type de culture
Tableau n°13 : Coût de courbe de niveau pour une superficie de 12.000 ha
Tableau n°14 : Coût de MNT SPOT SCENE
Tableau n°15 : Coût de MNT SPOT View ortho
Tableau n°16 : Coût de MNT SPOT 3D
Tableau n°17 : Relation entre résolution d’image et échelle de données
Tableau n° 18 : Pas de MNT en fonction de l’échelle
Tableau n°19 : Coût de construction de réseau de collecte des eaux pluviales
Tableau n°20 : Coût de construction de réseau de bassin de rétention des eaux pluviales
ix
LISTE DES ACRONYMES
MNT : Modèle Numérique de Terrain
SIG : Système d’Information Géographique
RADAR: Radio Detection And Ranging
LIDAR: Light Detection And Ranging
USGS: United States Geological Survey
SHF: Super Haute Frequence
UHF: Ultra Haute Frequence
IDW: Inverse Distance Weighted
ETP : Evapotranspiration Potentiel
ETR : Evapotranspiration Réel
DEM: Digital Elevation Model
SRTM: Shuttle Radar Topography Mission
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RASOAMANALINARIVO Holinirina Charlotte IGF Promation 2013 1
INTRODUCTION
Ambohimanga, une des douze collines sacrées de Madagascar est reconnu comme site
touristique. Son seul inconvénient c’est que l’eau y est rare et n’arrive pas à satisfaire les
besoins de sa communauté. L’eau est omniprésente dans toute activité humaine.
La gestion de l’eau est un moyen efficace pour contribuer à un développement économique
durable. En fait 70 à 90 % de l’eau est destiné à l’agriculture qui est la principale activité des
Malagasy. Les modèles numériques de terrain qui est une représentation numérique du relief
constitue la principale source d’information nécessaire pour l’étude d’un bassin versant, son
usage est devenu de plus en plus fréquent en hydrologie, en supposant que seule la topographie
du terrain permet de déduire les directions des écoulements et le lieu d’accumulation.
Nombreux sont les produits dérivées des MNT comme la carte des pentes, carte
d’ensoleillement, etc. Ici nous nous intéressons surtout aux réseaux hydrographiques afin
d’estimer leur précision ainsi qu’aux bassins versants pour déterminer et étudier ses éléments
caractéristiques. Madagascar fait partie des pays où la pénurie en eau physique est proche, pour
y remédier nous avons choisis alors la commune rurale d’Ambohimanga qui malgré sa
célébrité rencontre quelques problèmes sur l’accès à l’eau. Le présent mémoire s’intitule
donc : « EXPLOITATION DE L’EXTRACTION DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
POUR UNE ETUDE HYDRO AGRICOLE DANS LA ZONE D’AMBOHIMANGA » ;
elle a pour objectif d’estimer la capacité et la précision du réseau hydrographique extrait à
partir des Modèles Numériques de Terrain et d’exploiter ces résultats pour une gestion de l’eau
dans le domaine de l’agriculture.
Cette étude comporte trois parties, la première partie décrit les généralités sur la
télédétection, le Système d’Information Géographique, le Modèle Numérique de Terrain et l’
Hydrographie ; la deuxième partie présente la méthodologie du travail et l’évaluation des
résultats obtenus enfin la dernière partie concerne l’application et les recommandations afin
d’améliorer le projet.
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Partie I :
GENERALITES SUR LA
TELEDETECTION, LE SIG
ET LES MNT
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Chap. I NOTION SUR LA TELEDETECTION ET LE SYSTEME
D’INFORMATION GEOGRAPHIQUE
I.1-TELEDETECTION
a) Définition :
La télédétection c’est l’ensemble des techniques qui permettent à l’aide d’un ou plusieurs
capteurs, l’acquisition d’images dans le but d’obtenir des informations sur la surface de la Terre
comme les caractères biologiques et physiques sans contact direct avec celle-ci. [5]
Le développement des techniques de la télédétection résulte de la conjonction entre l’invention
des vecteurs, ballons, avions ou satellites, permettant de s’éloigner de la surface du sol ou de
la terre dans son ensemble, et le constant perfectionnement des capteurs, c’est-à-dire des
appareils permettant d’enregistrer le rayonnement électromagnétique pour reconstituer les
caractéristiques de la surface (terre ou océan), ou de l’atmosphère.
Il existe deux types de capteurs : le capteur passif qui mesure la radiation transmise ou réfléchi
par les éléments de la terre et le capteur actif qui envoie un signal électromagnétique pour
illuminer la cible puis mesurer la réponse par celle-ci, de ce fait cette démarche ne dépend pas
du soleil et peut être opérée 24h/24.
Le radar ou Radio detection and ranging qui signifie détection et télémétrie par radio utilise le
capteur actif, il opère dans la portion micro-onde du spectre électromagnétique au-delà des
régions visibles et infrarouge thermique.
La scène à “photographier” est donc illuminée, non pas par de la lumière mais par des rayons à
micro-ondes. L’image micro-ondes fournit des informations sur les propriétés géométriques et
diélectriques de la cible étudiée. Celles-ci concernent principalement ses inégalités et sa
composition (fer, béton, bois, teneur en humidité), ce qui rend les images radar plus difficiles à
interpréter que les images optiques.
Les fréquences radar partagent les bandes SHF (Super Haute-Frequence) et UHF (Ultra
Haute-Frequence) avec d’autres applications industrielles.
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RASOAMANALINARIVO Holinirina Charlotte IGF Promation 2013 4
Ce domaine fréquentiel est subdivisé en sept bandes, les plus utilisés en radar sont les bandes
C, L pour les systèmes spatiaux et X, Cet L pour les systèmes aéroportés
Tableau n°1: Bande radar[8]
LIDAR (Light Detection And Ranging)
C’est un système actif qui utilise un faisceau laser : lumière visible Ultraviolet et Infrarouge
Un laser est caractérisé par sa faible dispersion spatiale et sa grande précision temporelle
Principe :
Distance proportionnel au délai aller-retour de l’impulsion
Figure n° 1: Principe d’acquisition de données lidar[8]
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b) Principe de la télédétection :
La télédétection est le résultat de l’interaction entre trois éléments fondamentaux : une
sourced’énergie, une cible et un vecteur où serait embarqué un capteur.
Principe de la télédétection
D’une façon plus détaillée voici le Processus d’acquisition d’image à l’aide de la télédétection :
Il comprend sept(7) étapes :
Figure n° 3: Les étapes d’acquisition d’image par la télédétection [9]
La cible est la portion de la surface terrestre
observée par le satellite.
La source d’énergie est l’élément qui
éclaire la cible en émettant une onde
électromagnétique (flux de photon).
Le vecteur ou plate-forme de télédétection
mesure l’énergie solaire (rayonnement
électromagnétique) réfléchie par la cible.
Figure n°2 : Schéma du principe de base de la télédétection [9]
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1. Source d'énergie ou d'illumination(A)- À l'origine de tout processus de télédétection se
trouve nécessairement une source d'énergie pour illuminer la cible. Dans le cas général la source
d’énergie c’est le soleil mais pour le radar par exemple c’est le satellite lui-même qui est la
source d’énergie.
2. Rayonnement et atmosphère(B) - Durant son parcours « aller » entre la source d'énergie et
la cible, le rayonnement interagit avec l'atmosphère. Une seconde interaction se produit lors du
trajet « retour » entre la cible et le capteur.
3. Interaction avec la cible(C) - Une fois parvenue à la cible, l'énergie interagit avec la surface
de celle-ci. La nature de cette interaction dépend des caractéristiques du rayonnement et des
propriétés de la surface. Dans le domaine de la télédétection on suppose que chaque objet de la
surface terrestre a son propre « emprunte digital » dans le spectre électromagnétique « signature
spectrale » en fonction de la longueur d’onde du rayonnement qui est réfléchis ou émis par lui-
même.
4. Enregistrement de l'énergie par le capteur(D) - Une fois l'énergie diffusée ou émise par
la cible, elle doit être captée à distance (par un capteur qui n'est pas en contact avec la cible)
pour être enfin enregistrée.
5. Transmission, réception et traitement(E) - L'énergie enregistrée par le capteur est
transmise, souvent par des moyens électroniques, à une station de réception où l'information est
transformée en images (numériques ou photographiques).
6. Interprétation et analyse(F) - Une interprétation visuelle et/ou numérique de l'image traitée
est ensuite nécessaire pour extraire l'information que l'on désire obtenir sur la cible.
7. Application(G) - La dernière étape du processus consiste à utiliser l'information extraite de
l'image pour mieux comprendre la cible, pour nous en faire découvrir de nouveaux aspects ou
pour aider à résoudre un problème particulier.
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Figure n° 4: Schéma détaillée du Processus d’acquisition des images [9]
c) Apport de la télédétection
La télédétection nous permet donc de procurer des images de la surface terrestre afin d’y
soutirer les informations qui nous intéresse comme l’occupation du sol, la végétation etc. Ainsi,
nous pourrions analyser et interpréter tout genre de phénomène.Cela nous aidera à mieux cerner
les faits aux quels nous apporterions des solutions ou même des précautions pour contribuer
au développement de notre pays.
En terme technique, elle nous fournit des données numériques (des images) qui ne sont encore
que des données brutes auxquelles nous devons appliquer les traitements appropriés.
Avant de les utiliser pour quelconque recherche donc il faudra faire les corrections adéquates.
Par exemple la correction géométrique qui permet de rendre superposable deux images de
différente date de prise de vue afin que l’on puisse faire des comparaisons et des analyses.
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I.2.Le Système d'information Géographique ou SIG :
a) Définition :
C’est un système informatique de matériels, de logiciels et de processus créé pour permettre la
collecte puis la gestion , la manipulation , l’analyse , la modélisation et l’affichage de données
à référence spatiale dans le but de résoudre des problèmes complexes d’aménagement et de
gestion.
L’information Géographique peut être représentée soit sous format vecteur (point, ligne,
polygone) soit sous format raster (image satellite, image scannée, orthophoto aérienne et
classification).
Figure n°5 : Format de données en SIG[13]
b) Les fonctions du SIG
Les fonctionnalités techniques du SIG sont souvent synthétisées selon le modèle de
« 5A » : l’Abstraction, l’Acquisition, l’Archivage, l’Analyse, l’Affichage.
Abstraction :
Modélisation de la base de données en définissant les objets, leurs attributs et leurs relations.
Les informations modélisées sont représentées en couche de données indépendantes et
superposables.
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Acquisition
Acquisitions des données : il s’agit de définir la forme des objets géographiques mais aussi
leurs attributs et leurs relations. Les données peuvent être présentées sous trois formes :
Des couches raster : photographies aériennes, image radar, etc.
Des couches vecteurs : réseau hydrographiques, voies de communication, etc.
Des statistiques : population démographique, variation climatique, etc.
Archivage
Elle consiste à stocker les informations de l’espace de travail vers l’espace de stockage. Elle
permet aussi de rassembler et ordonner les informations par thèmes sur des couches pour
faciliter leur recherche.
Analyse :
Les couches de données sont combinées et manipulées pour créer de nouvelles couches et pour
en extraire des informations interprétables.
Affichage :
C’est l’étape finale qui consiste à la production des cartes automatiquement au constat des
relations spatiales entre les objets et la visualisation des données sur l’écran de l’ordinateur.
Les données doivent être mises à jour, bien ordonnées et affinés pour faciliter l’archivage,
l’analyse et l’affichage.
c) Apport du SIG :
Le SIG nous permet :
Le Stockage des informations de façon claire et définitive
L’Orientation des schémas directeurs pour l’exploitation et la gestion de la
ressource en eau.
La gestion d’une multiplicité d'informations attributaires sur des objets
La compréhension des phénomènes, la prévention les risques (simulations)
L’établissement des cartographies rapides
La localisation de façon précise
De réagir rapidement après des évènements ayant un impact sur le territoire
D’associer un plus grand nombre de partenaires aux choix d'aménagement
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I.3-Télédétection et Système d’Information Géographique
La télédétection et le SIG sont deux thèmes complémentaires. La télédétection fournit les
images et le SIG lui il les transforme en un jeu de données.
TELEDETECTION
Une vue globale et objective d’une zone bien déterminée
Acquisition de des données numériques
Données facile à manipuler et à stocker
Données toujours disponible
Données aisément intégrables dans le SIG
visualisation et manipulation de l’information géographique
SIG
Intégration, superposition et croisement des données de la télédétection
Organisation des données
Elaboration et présentation des informations géoreferencées
Traitement et Analyse¨
Interprétation et vérification
Gestion et mis à jour des données
Distribution et communication rapide des données
Tableau n°2 : Relation entre la télédétection et le SIG
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Chap. II Modèle Numérique de Terrain (MNT)
II.1-Définition et caractéristiques
Le développement de l’informatique a permis l’apparition de la cartographie numérique et d’un
nouveau moyen de représenter la forme du terrain : le Modèle Numérique de Terrain. C’est une
modélisation informatique du relief. C’est une représentation de la forme du terrain sans
construction ni végétation.
Il nous informe sur les altitudes et les positions du relief de plus il constitue une donnée de base
pour appréhender toute gestion de l’environnement. Comme c’est un modèle il ne donne qu’en
nombre de point limité une valeur approchée du relief et non sa valeur exacte.
Le MNT consiste en un échantillon de données spatiales qui donne une représentation partielle
du terrain réel : la représentation des valeurs de l’altitude par un MNT est effectué de manière
discontinue et par intension. Or le relief est phénomène géographique quantitatif spatialement
continu ;il présente des valeurs distinctes en chaque point de l’espace. L’altitude d’un point
quelconque sera calculée par interpolation ou extrapolation à partir des altitudes connus des
points voisins :les altitudes sont dites alors distribuées [Laurini et Milleret-Raffort, 1993].
La fonction mathématique d’interpolation ou d’extrapolation est choisie pour reproduire à partir
de l’échantillon les informations altimétriques nécessaires à une application donnée, et si
possible pour un maximum d’application différente. Chaque point de l’échantillon est affecté
des coordonnées planimétriques (X, Y)et altimétriques (Z) dans une projection bien définie.
On peut distinguer les MNT selon leur type de maillage. Il peut être représenté sous 3 formes :
Courbes de niveau, points côtés
TIN ou réseau de triangles irréguliers
Représentation matricielle (grille, raster, matrice)
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Figure n°6 : Format de MNT [4]
Un Modèle Numérique de Terrain est caractérisé par :
sa résolution (pas)
son mode d’acquisition et de construction
La notion de résolution est primordiale pour un MNT, elle correspond à la plus petite
distance entre deux éléments distincts on distingue deux types de résolution :
La résolution planimétrique ou résolution spatiale correspondant à la position
planimétrique(x, y) et la résolution altimétrique relative à l’unité de mesure des valeurs
d’altitude (z).
Par exemple si le MNT est représenté sous forme d’une image matricielle alors la résolution
planimétrique correspond à la taille du pixel ou de la maille qui est généralement de l’ordre
de quelques mètres et la résolution altimétrique est bien souvent inferieure.
II.2-Acquisition de données et construction de MNT :
La construction de MNT peut se faire de plusieurs manières selon les sources de données, la
technique de saisi des données de référence, la méthode d’interpolation et le format final du
MNT. Ainsi les données nécessaires pour la construction de MNT peuvent être obtenues :
Courbes de niveau TIN Triangular Irregular Network ou réseau de
triangles irréguliers
Représentation mailée (Raster, Grille,matrice)
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par interférométrie radar, pour des échelles supérieures à 1/10000
Elle exploite l’information de phase du signal radar rétrodiffusé plus précisément la différence
de phase entre deux images radar complexes préalablement recalées et prises dans les mêmes
conditions géométriques. Chaque pixel comporte une information radiométrique et une
information de phase.
Figure n°7 : Procédés d’acquisition de MNT par interférométrie radar
par stéréoscopie à partir de couples d'images aériennes (photogrammétrie) ou prises
par satellite. Cette méthode exploite la vision stéréoscopique d’un couple d’images
optiques ou d’image d’amplitude en radar. La stéréophotogrammétrie est une technique
de restitution du relief la plus couramment utilisée à partir des vecteurs satellitaires et
aériens.
Figure n° 8: Mode d’acquisition de MNT par stéréoscopie
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par numérisation des courbes de niveau de cartes topographiques existantes, son
inconvénient c’est que non seulement c’est un long processus mais c’est aussi un
travail fastidieux.
Figure n°9 : Numérisation de courbe de niveau
par levé topographique directe, saisie directe des coordonnées (x, y, z) des points du
terrain, mesurées par triangulation (fait par des géomètres experts) ou lasergrammétrie
(technique permettant de capturer les coordonnées d'un point en x, y, z au moyen d'un
laser télémètre).
Figure n°10 : Théodolite
par système laser aéroporté (LIDAR ou Light Detection And Ranging). C’est une
technique de relevé topographique utilisant la technologie laser avec un capteur
généralement aéroporté.
Figure n° 11: Levé topographiques par le système lidar
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Photo aérienne Image satellite /Radar Carte, planche existante
Détermination de
point de calage
Point de calage
Stéréo restitution Corrélation
automatique
Numérique
ou profilage Analogique
Planche
ou trait
Calcul MNT MNT
Carte
analogique
Point
d’appui
Numérisation des courbes
Données
alti
Figure n°12 : Processus de production de MNT
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II.3-Apport et Précision
Les MNT fournissent les informations nécessaires à la visualisation, l’analyse et la
modélisation des phénomènes liés au relief. Ils permettent :
de reconstituer une vue en images de synthèse du terrain,
d’offrir une forte potentialité en termes d’analyse spatiale,
de déterminer une trajectoire de survol du terrain,
de calculer des surfaces ou des volumes,
de tracer des profils topographiques,
d'une manière générale, de manipuler de façon quantitative le terrain étudié
Utilisation d’un MNT :
De nombreux travaux font appel aux produits dérivés des modèles numériques de terrain
.Voici quelques exemples issus de MNT :
Figure n° 13: Les diverses applications d’un MNT [4]
Précision d’un MNT :
En général, la qualité d’un MNT dépend directement de l’intervalle du maillage et de la source
des données à partir desquelles il est généré. Dans le cas présent nous disposons d’une part les
courbes de niveaux à différents pas et des images radar de l’autre. Ce sera donc à partir de ces
derniers que nous déduisons la précision.
Produits cartographiques
•courbes de niveau,d'isopente,ligne d'écoulement
•Ecoulement ,bassin versant,visibilité
Produits techniques
•profil
•plan d'Aménagement
Produits de communication (paysages, études d’impact, jeux)
•Blocs diagrammes,simulation de vol VRML
•Reconsrtuction 3D(archéologie),vision stereo
Produits de communication (paysages, études d’impact, jeux)
•Hydrologie,météorologie
•Télédetection(calcul d'ortho image ,correction radiométrique)
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Mode d’acquisition Précision
Stéréoscopie
(1)
Numérisation de courbe de niveau En fonction de l’échelle de la carte à numériser
Exemple : Madagascar carte topo de base :
1 :10000025m
1 :10000 5m
(déformation du papier, précision des tracés
sur la carte et de la qualité de la digitalisation)
Levé direct sur terrain En fonction des appareils utilisés
Exemple : Station Totale
Leica TC- 1000
εangulaire< 3’’
εplanimetrique< 4’’
Lidar Planimétrique(x,y) :15cm
Altimétrique(z) :15cm en terrain dégagé
25cm en terrain boisé
Tableau n° 3: Evaluation globale du Modèle Numérique du Terrain [14]
Avec p : facteur représentant la somme proportionnelle algébrique de
toutes les erreurs potentielles
R : la résolution
B/H : la hauteur de vol
f : la focal
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Concernant la précision de l’orthophotographie, elle dépend de plusieurs facteurs à savoir :
L’échelle de la photographie brute du terrain
L’échelle de l’orthophotographie
La précision du scannage
La résolution de l’échantillonnage du MNT
Les points du calage
Précision planimétrique (Ep)
Le calcul de la précision à partir de l’échelle de cliché Ec est donné par la formule :
│Ep│ =0.015/Ec(2) [3]
Précision altimétrique(Ez)
La précision altimétrique se calcule à partir de la formule suivante :
Ez=0.015*(b/h) Ec(3)[3]
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Chap. III Hydrographie et hydrologie
III.1-Notion sur l’hydrographie et l’hydrologie
L’hydrographie
L'hydrographie d'une contrée est la conséquence de sa forme orographique, de la nature des
couches qui la composent, aussi bien que de la direction et de l'inclinaison de ces couches. Elle
est en rapport, non seulement avec sa végétation naturelle, son agriculture, son industrie et la
distribution de la population à la surface du sol, mais elle se rattache encore à la plupart des
travaux d'utilité publique et particulière qu'on y exécute. C’est la partie de la géographie
physique relative aux eaux marines et eaux douce, elle étudie les cours d’eau c’est l’hydrologie
fluviale et étudie les eaux courantes et eau stable d’une région quelconque.
Le réseau hydrographique :
C’est l'ensemble des cours d'eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui
participent à l'écoulement. Le réseau hydrographique est sans doute une des caractéristiques les
plus importantes du bassin. Le réseau hydrographique peut prendre une multitude de formes.
La différenciation du réseau hydrographique d'un bassin est due à quatre facteurs principaux :
le climat, la géologie, la pente du terrain et la présence de l’Homme.[6]
Figure n°14 : Quelques types de réseau hydrographique [6]
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L’hydrologie :
Elle est aussi définie comme une science qui étudie les phénomènes consécutifs à la
précipitation et que l’on appelle « phénomène hydrologique ».Le cycle hydrologique définit les
phénomènes de mouvement et de renouvellement des eaux sur la terre.
Il se compose principalement des précipitations, de l'évaporation, de la transpiration (des
végétaux), de l'interception, du ruissellement, de l'infiltration, de la percolation, de
l'emmagasinement et des écoulements souterrains. Le cycle hydrologique n'a ni
commencement, ni fin.
Figure n° 15: Cycle hydrologique [6]
III.2-Bassin versant
D’une part, il représente en principe, l'unité géographique sur laquelle se base l'analyse du cycle
hydrologique et de ses effets. Plus précisément, le bassin versant qui peut être considéré comme
un " système " est une surface élémentaire hydrologiquement close, c'est-à-dire qu'aucun
écoulement n'y pénètre de l'extérieur et que tous les excédents de précipitations s'évaporent ou
s'écoulent par une seule section à l'exutoire.
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D’autre part, le bassin versant en une section droite d'un cours d'eau, est défini comme la totalité
de la surface topographique drainée par ce cours d'eau et ses affluents à l'amont de cette section.
Il est entièrement caractérisé par son exutoire, à partir duquel nous pouvons tracer le point de
départ et d'arrivée de la ligne de partage des eaux qui le délimite.
Figure n° 16: Délimitation d’un bassin versant
Généralement, la ligne de partage des eaux correspond à la ligne de crête. On parle alors de
bassin versant topographique.
Un talweg :
Talweg est un mot allemand signifiant le chemin de la vallée
Quelques définitions topographiques du talweg :
Ligne joignant les plus bas points des sections transversales successives, le long d'un
canal de fleuve ou, plus généralement, le long de la vallée qu'il occupe.
La ligne idéale joignant les points les plus bas d’une vallée et qui correspond grosso
modo au profil d’équilibre du cours d’eau quand celui-ci existe
Ligne de fond qui joint les points les plus bas d'une vallée et suivant laquelle s'écoule
l'eau.
La ligne de l'écoulement le plus rapide le long du cours d'un fleuve.
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Ligne de talweg : ligne de collecte des eaux
Ligne de crête : ligne de partage des eaux
Crues: C’est l’augmentation du débit d’un cours d’eau.
III.3-Ecoulement d’eau :
Figure n° 17: Processus d’infiltration dans le sol et multiplicité des écoulements[6]
Régime d’écoulement :
Un Régime est dit permanent lorsque le chenal véhicule un débit constant dans le temps.
Il peut être soit uniforme soit varié :
écoulement permanent uniforme : les caractéristiques géométriques du chenal sont
uniformes ;
écoulement permanent varié : la géométrie ou la rugosité ne sont pas constantes.
Mais en régime transitoire le débit varie en fonction du temps.
Les principaux facteurs influençant l’écoulement des eaux :
Le type de sol (structure, texture, porosité)
Les caractéristiques de la matrice du sol influencent les forces de capillarité et
d'adsorption dont résultent les forces de succion, qui elles-mêmes, régissent en partie
l’infiltration.
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Compaction de la surface du sol : Qui est due à l'impact des gouttes de pluie (battance)
ou à d'autres effets (thermiques et anthropiques). L'utilisation de lourdes machines
agricoles dans les champs peut par exemple avoir pour conséquence la dégradation de
la structure de la couche de surface du sol et la formation d'une croûte dense et
imperméable à une certaine profondeur (sensible au labour).
La couverture du sol : La végétation influence positivement l'infiltration en ralentissant
l'écoulement de l'eau à la surface, lui donnant ainsi plus de temps pour pénétrer dans le
sol. D'autre part, le système radiculaire améliore la perméabilité du sol. Enfin, le
feuillage protège le sol de l'impact de la pluie et diminue par voie de conséquence le
phénomène de battance.
La topographie et la morphologie : La pente par exemple agit à l'opposé de la végétation.
En effet, une forte pente favorise les écoulements au dépend de l'infiltration.
Le débit d’alimentation : Intensité de la précipitation, débit d'irrigation.
La teneur en eau initiale du sol : L'humidité du sol est un facteur essentiel du régime
d'infiltration, car les forces de succion sont aussi fonction du taux d'humidité du sol. Le
régime d'infiltration au cours du temps évolue différemment selon que le sol est
initialement sec ou humide. L'humidité d'un sol est généralement appréhender en
étudiant les précipitations tombées au cours d'une certaine période précédant un
événement pluvieux.
III.4-Relation entre Hydrographie et MNT
Le MNT est le pilier de notre travail, il constitue la donnée de base pour notre recherche. Il
nous informera donc sur les réalités du terrain grâce auxquelles nous pourrions extraire les
réseaux hydrographiques puis délimiter les bassins versants. Le réseau hydrographique sera
déterminé selon la topographie du terrain étudié. De ce fait la précision du réseau
hydrographique ainsi obtenu dépendra de celle du modèle numérique de terrain considéré.
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III.5-Gestion de l’eau
L’eau est un élément essentiel à la survie de tout être vivant. Nous l’utilisons pour différents
usages comme l’élevage et l’agriculture, les besoins domestiques mais aussi pour les industries.
Toutes catégories sociales et toutes activités économiques nécessitent la présence de l’eau. Il
est donc indispensable que cette ressource vitale soit gérée convenablement.
Il convient donc de mettre en place la Planification, le Développement, la Distribution et
Gestion des ressources en eau.
Collecte d’eau
C’est la récupération et la gestion des eaux de crues ou de ruissellement d’eau pluviales qui
permettra d’accroitre la disponibilité de l’eau pour un usage domestique et agricole ainsi que la
durabilité des écosystèmes.
Le principe est simple : collecter le ruissellement pluvial potentiellement dommageable et
l’utiliser pour la croissance des plantes ou l’approvisionnement en eau.
L’objectif est de recueillir l’eau de ruissellement ou souterraine et d’en stocker les surplus pour
résoudre le problème de pénurie d’eau.
Il existe plusieurs manières de collecter l’eau :
Zone de captage ou de collecte : c’est la zone où la pluie est collectée sous forme de
ruissellements. Le captage peut faire quelques mètres carrés ou plusieurs kilomètres
carrés. Il peut s’agir d’un toit, d’une route goudronnée, de surfaces compactées, de
zones rocheuses ou de pâturages ouverts, de terres cultivées ou non et de pentes
naturelles.
Système d’adduction d’eau : c’est par ce système que l’eau de ruissellement est
acheminée à travers des gouttières, des tuyaux (en cas de collecte grâce au toit) ou par
voie terrestre, rigole, ravine ou canal d’écoulement puis soit est détournée vers les
champs cultivés (où l’eau est stockée dans le sol) ou soit est stockée dans des
installations spécialement conçues.
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Figure n° 18: Exemple de collecte d’eau[16]
Figure n°20 : Zones de pénurie d’eau physique et économique à l’échelle du bassin en 2007
(IWMI, 2008).
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PARTIE -II:
METHODOLOGIE
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Chap. I DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE :
I.1.Contexte physique:
La zone de travail est constituée essentiellement par la commune rurale « Ambohimanga » ou
« colline bleue »qui fait partie de la section Antananarivo Avaradrano. Elle est située à environ
21 Km de la capitale d’ « Antananarivo » ; traversée par la Route Nationale 3(RN3) bifurquant
sur la Route Interprovinciale 51 (RIP 51).
Accès : - RN3 vers Anjozorobe bifurquant sur la RIP 51
- Piste Ivato- AmbatolampyTsimahafotsy
- Piste Soavimasoandro-AmbatolampyTsimahafotsy
La zone considérée est délimitée par les quatre communes suivantes :
Au Nord par la commune d’Ambohimpihaonana et Imerimandroso
Au Sud la commune de SabotsyNamehana
A l’Est la commune de TalataVolonondry et de Manandriana
A l’Ouest par la commune d AmbatolampyTsimahafotsy
Pour plus de précision voici les coordonnées cartésiennes qui la délimitent :
Laborde
WGS 84 Latitude : 18°41’54" et 18°48’ 3" Sud
Longitude : 47°31’ 8" et 47°37’5" Est
Elle s’étend sur une superficie de 12 689,5 ha.
Xmax= 525353,53 m
Ymax= 822018,05 m
Xmin= 514112,53 m
Ymin= 810732,49 m
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I.2.Hydrographie :
La présente zone d’étude est traversée par un fleuve celui de « MAMBAKELY » dans la partie
Nord et la rivière « Andranotsitakadahy » dans le Sud.
Mambakely ainsi que la rivière d’Andranotsitakadahy jouent un rôle très important dans
l’irrigation des rizières et d’autres cultures vivrières. C’est la source souterraine qui satisfait
l’approvisionnement en eau des villageois. Les deux sont de régime permanent mais c’est leur
profondeur et leur débit qui changent selon les saisons.
I.3.Climat :
La commune rurale d’Ambohimanga possède un climat tropical, chaud et tempéré. La
précipitation y est abondante durant l’été tandis qu’elle se fait rare en hiver. D’après la carte
climatique de « Köppen-Geiger » le climat est classé comme étant de type « Cwb », qui
signifie que c’est un climat tempéré .La saison froide et sèche dure environ cinq mois entre Mai
et Septembre, tandis que la période pluvieuse et chaude se situe entre le mois d’Octobre en
Avril
La température moyenne annuelle est de 18.2 °C. Les précipitations annuelles moyennes sont
de 1336 mm.
Le mois le plus sec est celui
de Juillet avec seulement 10
mm. En Janvier, les
précipitations sont les plus
importantes avec une
moyenne de 312 mm.
Figure n°21 : Diagramme climatique [11]
Précipitation en mm
Température en °C et °F
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Entre le mois le plus sec et le plus humide, l'amplitude des précipitations est de 302 mm et
une variation de 6.4 °C de la température est enregistrée sur l'année.
I.4.Relief :
L’altitude est assez élevé, elle varie de 1243m au niveau de l’exécutoire jusqu’ à 1600m où se
situe le « Rova d’Ambohimanga » ce qui donne une dénivellation de 357m.La zone d’étude est
caractérisée par un relief plus ou moins accidenté et une vaste plaine.
I.5.Contexte géologique
La présente zone de travail possède un sol riche en migmatite schisteuse à biotite, amphibole
qui est parfois associé à des gneiss, mais aussi une partie contient de migmatite granitoïde du
graphite et des alluvions récentes.
20.8 °C font du mois de Février le
plus chaud de l'année et Juillet
celui le plus froid de l'année. La
température moyenne est de 14.4
°C à cette période.
Figure n°22 : Courbe de température [11]
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I.6.Situation démographique :
Figure n°22 : Evolution de l’effectif de la population (source : INSTAT)
La courbe nous montre un léger accroissement de la population de 1993 en 2008puis un
accroissement rapide jusqu’en 2011, ce qui nous donne approximativement 98.990 personnes
tous les 5 ans. L’accroissement de la population est exprimé en fonction du temps (cf. figure
n°22)
I.7.Activités économiques :
D’après les informations recueillies sur terrain nous savons que 65% de la population sont
actives. La majorité des habitants sont des agriculteurs, la culture est donc leur principale
activité. Leur mode de production est traditionnel ce qui affaiblit leur rendement annuel.
Pourtant environ 80% des personnes actives sont dans le secteur primaire et le reste dans le
secteur secondaire et tertiaire. En outre on constate aussi que certains agriculteurs pratiquent
l’élevage bovin qui sert de complément de leur source de revenus.
La commune rurale d’Ambohimanga accueille aussi quelques entreprises de fabrication qui
sont :
Béton Plus - CERAMA - EBENISTERIE – SCIERIE - RIZERIE
y = 8941.x - 2E+07R² = 0.849
-
50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
300 000
350 000
400 000
1990 1995 2000 2005 2010 2015
Effe
ctif
de
la p
op
ula
tio
n
Année
Antananarivo Avaradrano
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Figure n°23 : Les entreprises se situant dans la zone d’étude
Concernant la répartition de l’occupation du sol de la zone d’étude après numérisation nous
avons obtenus le résultat suivant :
Figure n°24 : Répartition de l’occupation du sol
41%
4%28%
16%
11%
Répartition de l'occupation du sol
A
B
C
D
E
A : Terrain nu
B : Surface habitée
C : Culture sèche
D : Culture humide
E : Surface boisée
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Chap. II MATERIELS ET METHODES :
L’eau est une source rare et vitale pour tout être vivant. Mais nous ne sommes pas conscients
de ce que nous possédons ainsi nous ne songeons pas à les préserver ni à les conserver pour les
jours à venir. Les ressources en eau s’épuisent avec le temps, sans oublier que celles-ci sont
inégalement réparties dans l’espace. C’est dans cet intérêt que nous travaillons sur les modèles
numériques de terrain afin d’en extraire le réseau hydrographique. Ce travail combine trois
outils complémentaires : les outils du système d’information géographique (SIG),la
télédétection spatiale, et les modèles numériques de terrain (MNT).Il s’agit d’une opération
d’analyse et de modélisation du réseau hydrologique dont l’ objectif c’est de tester les
méthodes et les données utilisées pour l’extraction automatique du réseau hydrographique, de
déduire leur précision et leur qualité, et de mettre au point une démarche homogène pouvant
être appliquée à l’ensemble d’un grand bassin fluvial.
D’une manière générale voici comment se déroulera le processus d’extraction :
Figure n°25 : Schéma de la méthodologie
Données:
-Courbe de niveau
-MNT SRTM
-Image radar
Création MNT
Calcul de la Direction d'écoulement
et du lieu d'accumulation
Extracion du Réseau hydrographique Délimatation
du
Bassin versant
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II.1-ACQUISITION DE DONNEES :
La documentation et l’enquête sont les bases de recherche d’informations pour l’élaboration de
ces travaux. Les données sont en effet très importantes car elles constituent les fondements de
notre travail. De ce fait, il est primordial de bien les vérifier puisque la fiabilité et la précision
du résultat dépendent surtout de la qualité des données. Comme nous voulons déterminer la
précision des données et aussi tester les potentialités des logiciels l’existence de données de
référence est obligatoire.
Les types de données possible :
Nombreux sont les données qui pourraient être exploitées pour la création de MNT voici
quelques listes :
Tableau n°4: Source et technique de calcul du positionnement d’un jeu de point de référence [4]
a) Classes de données
Nous disposons de deux classes de données l’une pour l’analyse et l’autre pour vérification et
validation des résultats.
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Tableau n° 5: Types et utilisation des données
b) Sources de données :
Plusieurs entités ont contribué dans l’accomplissement de ce travail voici donc une liste
indiquant les données et leurs fournisseurs :
DONNEES SOURCES
MNT SRTM IOGA
Courbe de niveau
FTM
Carte pédologique
Données pluviométrique
USGS_few
Image radar CEASOI
Tableau n° 6: Les fournisseurs des données
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II.2-LOGICIELS UTILISES :
Il existe plusieurs logiciels spécialisés pour le traitement de données numériques .Les images
sont les principales données utilisées dans ce travail. Lors des traitements de ces dernières nous
nous sommes familiarisés avec deux logiciels complémentaires qui sont ARCGIS 10 ENVI
4.8.
a. ARCGIS 10
Il est composé de six modules principaux qui ont chacune leur fonction:
Arcmap qui permet de visualiser et de saisir les données mais surtout pour la création
et l'impression des cartes (équivalent de Map Info).
Arccatalog : pour la gestion, l'importation et la création des données
Arctoolbox : pour la fonction d’analyse
Arcscene : pour la représentation en 3D des cartes (équivalent en mieux de la vue 3D
de Map Info).
ArcGlobe : pour la représentation sur un globe (à la Google Earth).
Arcreader pour la visualisation de cartes au format ARCGIS (programme gratuit).
Il existe encore de nombreux modules complémentaires mais qui sont payants.
C’est un logiciel d’Information Géographique qui
permet de créer d’analyser, de stocker et de mettre
à jour des informations géographiques.
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b. ENVI 4.8
II.3- PRETRAITEMENT DE DONNEES :
Projection quelconque Laborde Madagascar
Bruit radiométrique
Distorsion géométriques
Figure n° 26: les phases de Prétraitement des données
C’est un logiciel spécialisé pour le traitement d’image et de la
télédétection .Il permet aux utilisateurs de visualiser rapidement et
de traiter un grand nombre de volume de données. Il a une interface
facile à manipuler et possède un outil complet d’analyse.
Déficience des capteurs Problème de transmission de données Problème de codage/décodage
CORRECTION RADIOMETRIQUE
Effet de rotondité de la terre Mouvement des satellites (vecteur) Déformation dans les périphéries de l’image
CORRECTION GEOMETRIQUE
GEOREFERENCEMENT
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a) Géoréférencement :
C’est une étape essentielle dans le Système d’Information Géographique, il consiste à rattaches
des données à des coordonnées géographiques et à localiser des objets sur la surface terrestre.
Le but est d’affecter une référence spatiale, dans une projection géographique donnée, à une
image qui n’en n’a pas. Ainsi les données spatialisées seront superposables.
Principe du géoréférencement
Il comprend en général trois étapes :
i. Définition de l’espace de travail :
On procède tout d'abord à un découpage géographique de l'espace, qui délimite la zone d'étude.
Il s’agit de géoréferencer l’espace de travail, le délimiter précisément par des coordonnées
géographiques(ou cartographiques).
ii. Le système de projection :
La Terre est un géoïde (en prenant le niveau moyen des mers), c'est à dire une sphère irrégulière,
pour la représenter, il faut donc trouver un modèle mathématique qui corresponde le mieux à la
surface topographique de la Terre. La surface utilisée est donc un ellipsoïde (dit de révolution),
un volume géométrique régulier proche du géoïde. Afin de représenter cet ellipsoïde sur un
plan, on utilise différents systèmes de projections. Pour notre cas c’est-à-dire pour Madagascar
nous utilisons « l’ellipsoïde International 1924 (Hayford 1909) »et nous avons comme
projection« la projection Laborde Madagascar ».
L’ellipsoïde International 1924 est définit par les paramètres suivants :
Demi-grand-axe a = 6 378 388 ,0m
Demi-petit-axe b = 6 356 911,95m
Excentricité e = 0,006722
Aplatissement f = 1/297
La projection Laborde Madagascar possède les caractéristiques suivantes :
Centre de projection M0 : λ= 49 Grad par rapport à Paris
φ= 21 Grad Sud
X0 = 400 km
Y0 = 800 km
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iii. La projection des données :
Géoréférencement des images : nécessite souvent une correction géométrique par choix de
points d’appui (points d’ancrage). Elle consiste à redresser les images à partir d’une
comparaison avec des points remarquables.
Géoréférencement des vecteurs : les règles définies pour le géoréférencement d’un fichier en
mode raster, concernant le nombre de points d’appui et l’homogénéité de leur répartition, valent
également pour le géoréférencement d’un fichier en mode vecteur.
b) Corrections radiométriques et géométrique
Les images de télédétection nécessitent des corrections, réalisées soit directement par les
distributeurs (surcoût de l'image), soit par les utilisateurs. Ces corrections sont deux types :
radiométriques et géométriques.
i. Corrections radiométriques:
Un certain nombre de "bruits radiométriques" peuvent être présents sur l'image en raison soit
de déficiences des capteurs, soit de problèmes de transmission des données, soit enfin
d'interprétation (codage/décodage). En générales corrections radiométriques, sont réalisées
directement à la réception de l'image.
ii. Corrections géométriques:
Toutes les images satellitaires de télédétection présentent dans leurs états bruts des distorsions
géométriques. Ce problème est en général inséparable à la télédétection car elle illustre des
données prises à la surface de la terre (donc en 3 dimensions) sur une image bidimensionnelle.
Ces corrections peuvent être réalisées par le distributeur, mais aussi par l'utilisateur directement
sous logiciel de traitement d'image par prise de points de calages "points d'amer").
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II-4- EXPLOITATION DE DONNEES :
1) Production de MNT :
Méthodes d’élaboration d’un MNT
Pour lancer le calcul de MNT, quels que soient la méthode de construction de MNT et le
logiciel, on a besoin de points cotés et de lignes caractéristiques du terrain. Toutes les données
utilisées pour l’élaboration du MNT doivent être connues en coordonnées X, Y, Z dans un
référentiel donné.
REECHANTILLONNAGE
Echantillonnage régulier
Echantillonnage semi-régulier
Echantillonnage irrégulier
INTERPOLATION
Figure n°27 : Méthode d’élaboration d’un MNT
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Rééchantillonnage
Les données brutes, que l’utilisateur acquiert, sont disposées de manière tout à fait irrégulière
et ne permettent pas d’avoir une connaissance complète de l’altitude du terrain. Pour disposer
d’un MNT, il faut être capable d’estimer l’altitude en tout point de la zone d’étude à l’aide
d’une méthode d’interpolation mais pour cela un rééchantillonnage est nécessaire.
Il existe trois structures principales d’échantillonnages des altitudes :
i) L’échantillonnage régulier
Cet échantillonnage consiste à superposer une grille régulière à la zone de travail et à déterminer
l’altitude de chaque nœud de la grille à l’aide d’une méthode d’interpolation. Toutes les mailles
de la grille ont la même taille et la même forme indépendamment du paysage représenté.
La maille régulière la plus fréquemment utilisée est la maille carrée et l’on obtient dans ce cas
une grille matrice (raster). La valeur d’altitude d’une maille donnée (pixel) sera égale à la valeur
du nœud qu’elle contient.
Figure n° 28 : Format maillé ou raster
ii) l’échantillonnage semi-régulier
Cet échantillonnage permet de s’adapter aux variations locales du relief. La résultante d’un tel
échantillonnage est une grille dont les mailles seront lâches si le relief est régulier (exemple :
terrains plats, pentes uniformes) et fines si le relief varie (exemple : changements de pentes).
Des algorithmes permettent de calculer la courbure en tout point du modèle. Si celle-ci s’avère
supérieure à un seuil fixé alors la maille est divisée en deux afin de donner une meilleure
restitution du relief.
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iii) L’échantillonnage irrégulier
Il utilise une grille dont les mailles ont une forme donnée (en général triangulaire) mais une
taille variable. L’exemple le plus connu d’échantillonnage irrégulier est le format TIN dans
lequel les coordonnées tridimensionnelles de trois points forment des triangles irréguliers. Tous
les triangles irréguliers sont reliés entre eux pour représenter la surface entière.
La triangulation de Delaunay est très souvent utilisée dans les logiciels qui offrent une méthode
de triangulation.
2. L’interpolation
L’interpolation est nécessaire quelle que soit la structure d’échantillonnage choisie. Elle est
utilisée lors de la construction du MNT pour déterminer, par le calcul, l’altitude de points qui
n’ont pas été mesurés sur le terrain. Les points mesurés sur le terrain sont des échantillons à
partir desquels vont être estimés les nœuds des grilles raster, les points contenus dans les
facettes triangulaires des modèles TIN ou encore les points situés entre deux profils.
L’interpolation permet de passer d’un semis de données brutes, disposées de façons aléatoires,
à un échantillonnage régulier (MNT raster). En revanche, dans le cas d’un échantillonnage
irrégulier, l’interpolation est simplement un moyen de calculer des points intermédiaires ne
faisant pas partie des échantillons de départs.
L’interpolation permet également de changer le format de MNT. C’est ainsi que l’on pourra
passer d’un modèle TIN à un MNT raster.
On peut différencier les méthodes d’interpolation exactes qui permettent de conserver les
valeurs des données initiales dans l’information finale et les méthodes approximatives qui
induisent une erreur résiduelle en chaque point de l’échantillon initial.
En fonction de la méthode d’interpolation, on obtiendra pour un point interpolé donné, des
altitudes différentes. Pour ne pas se servir d’un MNT qui serait trop éloigné de la réalité il faut
bien connaître les méthodes employées.
Voici quelques méthodes d’interpolation que nous avons testées :
IDW (Inverse Distance Weighted)
Natural Neighbor
Topo to raster
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Méthodes
d’interpolation
Données initiales Données finales
IDW Points cotés
MNT Raster
Natural Neighbor
Points cotés
Topo to raster
Courbes de niveau,
points cotés
Tableau n° 7: Méthodes d’interpolation
Figure n°29 : Vue en 3D du MNT
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2) Contrôle de MNT :
Un MNT peut être caractérisé par ses valeurs altimétriques ou bien par tout autre paramètre
dérivant de l’altitude correspondant à une caractéristique de la surface topographique. Pour faire
le contrôle du MNT nous avons les résultats des tests selon le type d’interpolation choisi ensuite
l’estimation de l’erreur altimétrique pour les séries de résolution enfin la vérification à partir de
la carte des pentes et la carte d’estompage.
Pente
Les pentes sont calculées à partir des MNT. Ce sont les dérivés premiers des modèles
numériques de terrain. Ils permettent de voir en générale la qualité et la capacité des MNT.
Précision
Afin d'estimer la précision du MNT calculé nous nous servons d'un échantillon de points de
référence d'altitude connue. Il s'agit des points cotés issus de la carte topographiques
1/100000.Ainsi ces points n'ont pas été inclus dans les données d'origine du MNT.
Le principe de l'estimation de la précision du MNT est de comparer les altitudes mesurées de
la carte topographique avec les altitudes calculées du MNT. La mesure des différences permet
d'estimer la précision de la modélisation.
Delta Z = ZRéference -ZCalculée(4)
Concernant le test de la méthode d’interpolation nous avons pris comme modèle la courbe de
niveau au pas de 25m.
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Variation en Z 12 -3 8 2 4 14 -4 12 5 8 10 5 10 5 8 3 8
-6-4-202468
10121416
De
lta
Z (e
n m
)
Erreur altimétrique du MNT 25mNatural Neighbor
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Variation en Z -5 -3 7 2 2 8 -4 1 0 4 8 3 5 -2 -1 -6
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
De
lta
Z (
en
m)
Erreur altimétrique du MNT 25mTopo to raster
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Variation en Z 12 -3 13 2 6 14 -4 12 5 15 10 15 10 -9 14 7 8
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
De
lta
Z (
en
m)
Erreur altimétrique du MNT 25mIDW
Figure n° 29 : Evaluation de la précision de différentes méthodes d’interpolation
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Les différentes cartes nous ont montré que la méthode qui fournit une meilleure précision est
celle de « topo to raster ». Ainsi pour la suite de l’évaluation nous avons pris cette méthode.
Comme nous avons mentionné ultérieurement, la résolution prend une place importante dans
l’évaluation de la qualité du MNT.
Voici les résultats pour chaque résolution :
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Variation en Z 2 -2 4 2 -2 3 1 2 -4 3 -2 3 4 0 -3 4
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
De
lta
Z (e
n m
)
Erreur altimétrique du MNT 5m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Variation en Z 3 2 -5 2 4 -4 5 3 2 -3 3 3 -4 -1 2 3
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
De
lta
Z (e
n m
)
Erreur altimétrique du MNT 8m
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Figure n° 31: Evaluation de l’erreur altimétrique en fonction de la résolution
D’où l’écart moyen en altitude est défini par :
D’où l’écart moyen E :
E =∑|𝐝𝐞𝐥𝐭𝐚 𝐙|
𝐧 (5)[4] avec n : nombre de point de contrôle
Pour le MNT au pas de : 90m E = 13.842m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Variation en Z -5 -3 7 2 2 8 -4 1 0 4 8 3 5 -2 -1 -6
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10D
elt
a Z
(e
n m
)Erreur altimétrique du MNT 25m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
variation en Z 13 -4 10 -20 6 28 -32 27 25 8 12 10 15 -10 11 7 -6 -8 12
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
De
lta
Z (
en
m)
Erreur altimétrique du MNT 90m
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25m E = 5.686m
5m E = 3.875m
8m E = 3..984
c) Extraction du Réseau hydrographique :
L’extraction du réseau hydrographique à partir du MNT suppose que l’information
topographique seule permet de déterminer les rivières. Même s’il existe de nombreuses
méthodes pour l’extraction du réseau hydrographique comme la numérisation de carte
topographique ou encore l’image spatiale, l’extraction à partir de modèle numérique de terrain
offre quelques avantages.
Tous les calculs effectués par le logiciel ArcGIS sont basés sur l’utilisation des modèles
numériques de terrain, par conséquent la précision des résultats en dépend.
Courbe de niveau
MNT
Traitement des dépressions
Direction d’écoulement
Flux d’accumulation
Figure n° 32: Processus d’extraction du réseau hydrographique
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Figure n°33 : passage d’une courbe de niveau en MNT (raster)
INTERPOLATION
Courbe de niveau
Equidistance égale à 5m
Point cote
MNT 25m
Altitude
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Nous disposons à partir de maintenant des modèles numériques de terrain. La deuxième étape
sera la rectification des dépressions en y appliquant le théorème de « bouche trou » qui consiste
à remplir les cuvettes d’un surface raster pour éviter les problèmes de discontinuité des chemins
d’écoulement des eaux.
Figure n°34 : Remplissage des trous d’un MNT[ ]
Calcul de la direction d’écoulement ; il génère en sortie une grille de même pas que le MNT et
donnant pour chacun de ces éléments la direction que prendrait une goutte si elle était posait
dessus. Il utilise l’algorithme de D8 qui en fonction des 8 altitudes de grille juxtaposées
calculera la direction dans laquelle la goutte partira. Cette direction ne sera pas exprimée en
degré mais en valeur de couleur c’est-à-dire entre 1 et 255.
Calcul de la surface d’accumulation : c’est le lieu d’accumulation des eaux, il génère une grille
de même pas que le précédent donnant pour chaque élément de la grille le nombre de cellule.
Enfin, nous passons par le choix du seuil d’accumulation pour obtenir le réseau hydrographique
de format raster. Le résultat ainsi obtenu est classifié selon « Horton Strahler » où la source
est affectée d’une codification qui est « 1 » et au fur et à mesure que l’on monte des affluents
vers la source l’indice augmentera.
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Figure n°35: illustration de la direction d’écoulement vers le flux d’accumulation
Chaque couleur
correspond à une
direction bien déterminé
Les couleurs du réseau
hydrographique sont
différents pour chaque
catégorie.
Comme cet exemple la
couleur du réseau varie
du blanc qui est la
source vers le rouge, la
rivière principale.
Code de chaque direction
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Après les étapes précédentes nous obtenons le réseau hydrographique de chaque MNT mais de
format raster, ainsi il convient donc de les vectoriser avant de pouvoir les exploiter. Les réseaux
ainsi convertis seront superposés sur des fonds de cartes appropriés ;carte topographique au
100000ème pour les réseaux extraient du MNT au pas de 90 et25m et un ortho photo multi
spectral de 0.5m de résolution pour ceux générés du MNT 8met 5m.
*
Figure n°36: Réseau hydrographique extrait à partir du MNT 90m et 25m
Réseau généré
Réseau numérisé à
partir de la carte
topographique au
100000 ème
90 m
25 m
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Figure n°37 : Réseau hydrographique extrait à partir du 5m et 8m
5 m
Réseau calculé
Réseau numérisé à
partir de l’orthophoto
0.5m de résolution
(2007)
8 m
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Ces figures montrent que la majeure partie du réseau hydrographique calculée épouse
parfaitement le réseau numérisé. Par contre on remarque un important décalage dans la partie
restante. On voit aussi que les affluents s’accroissent au fur et à mesure que la résolution
augmente. A la plus haute résolution nous obtenons les talwegs qui ne présentent d’écoulement
qu’en saison de pluie.
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d) Délimitation des bassins versants
Le bassin versant est le collecteur d’eau des précipitations. Il s’avère très complexe de délimiter
les bassins versants réels pour des raisons techniques, de disposition de données et de
connaissance de processus. L’outil d’analyse hydrologique permet de délimiter
automatiquement les périmètres des bassins versants et de quantifier ses caractéristiques. Les
données principales en entrée sont des MNT.
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Chap. III ANALYSE DES RESULTATS :
1) La première étape est le choix de la méthode d’interpolation, ainsi que la résolution des
données initiales.
Nous avons vu dans la partie II Chap. II-4 que c’est la méthode topo to raster qui est la mieux
adapter et le plus précis des trois méthodes d’interpolation.
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Résume de la première analyse :
Tableau n° 8: Erreur altimétrique de chaque série de MNT
Point de
contrôle N°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
D
E
L
T
A
Z
MNT 90m
13 -4 10 -
20
6 28 -32 27 25 8 12 10 15 -
10
11 7
MNT 25m -5 -3 7 2 2 8 -4 1 0 4 8 3 5 -2 -1 -6
MNT 5m 2 -2 4 2 -2 3 1 2 -4 3 -2 3 4 0 -3 4
MNT 8m 3 2 -5 2 4 -4 5 3 2 -3 3 3 -4 -1 2 3
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Figure n°38 : Variation altimétrique de chaque série de résolution
Le MNT calculé à partir de l’image radar donne des bons résultats en altimétrie de même pour
le MNT SRTM et ceux calculés à partir des courbes niveaux. On constate que la précision
altimétrique du MNT calculé est meilleure au fur et à mesure que l’équidistance diminue. La
qualité des MNT issu de l’imagerie radar et celui de SRTM dépendent de leur résolution.
2) La deuxième étape se porte sur l’extraction du réseau hydrographique à partir des
MNT calculés, de ce fait sa qualité en dépend.
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S…
0
30
60
90
111
2131
4151
6171
vari
atio
n e
n m
point de contrôle
Variation planimétrique du réseau 90m
E…
0
10
20
30
111
2131
4151
6171
vari
atio
n e
n m
point de contrôle
Variation planimétrique du réseau 25 m
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Figure n°39 : Evaluation de la précision planimétrique de chaque réseau hydrographique
S…
0
5
10
1 11 21 31 4151
6171
81
Var
iati
on
en
m
point de contôle
Variation planimétrique du réseau 8m
Série1
0
5
10
Var
iati
on
en
m
point de contrôle
Réseau hydrograhique extrait à partir duMNT 5m
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Nous remarquons que le réseau est fiable à 75 % mais présente un important décalage pour le
reste. En effet, cet écart est justifié par les raisons suivante :
Pour les deux cas c'est-à-dire ceux vérifiés par la carte topographiques au 100000ème et ceux
vérifiés à partir de l’orthophoto de 0.5m de résolution ce sont les zones plates qui ont faussées
les résultats. Nous pouvons voir ci-après que c’est surtout au niveau des rizières que nous
avons un décalage.
Illustration de l’erreur planimétrique du réseau
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3) La dernière étape qui est la délimitation de bassin versant a donné des résultats presque
identiques pour chaque série de résolution.
Les résultats obtenus montrent que les sources de données existantes sont d’une qualité et
d’une précision suffisante pour la modélisation, et que les méthodes qui ont été mise en
œuvre sont suffisamment robustes.
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PARTIE -III:
APPLICATION
HYDRO-AGRICOLE
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Chap.I APPLICATION : ETUDE DU BASSIN VERSANT
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Choix de données :
Après analyse des données, c’est le MNT 5 m qui fournissent une meilleur précision
qui est plus proche de la réalité. C’est pour cette raison que nous avons choisis les
données qui en sont extraient
2007
N
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Figure n°40: Evolution de l’occupation du sol de 2007 à 2014
2014
N
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Occupation du sol Superficie (ha) 2007 Superficie (ha) 2014
Bois 429.1446 176.7066
Culture humide 378.670 252.438
Culture sèche 782.8678 732.0702
Terrain nu 833.0454 732.0702
Habitat 100.9752 631.0950
Total 2524.3799
Tableau n°9 : évolution de l’occupation du sol de 2007 à 2014
Figure n° 41: Pourcentage de l’évolution de l’occupation du sol
D’après ces pourcentages nous remarquons que la population a augmenté quatre fois plus en
sept ans alors que la somme des surfaces cultivées a diminuée. Ceci est dû par la fabrication
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locale de brique causant par conséquent l’épuisement des ressources naturelles du sol. Donc
entrainera un faible rendement agricole.
La surface boisée aussi est réduite de moitié, causée par son exploitation abusive par la
population comme le bois de chauffe, la construction et matérielle etc. Les sols deviennent de
moins en moins fertiles.
En outre, l’enquête sur terrain montre que l’eau est rare en saison sèche alors que pour une
année la quantité d’eau fournie par la pluie est largement suffisante pour satisfaire les besoins
en eau de chaque type de culture.
De ce fait des infrastructures de stockage seraient idéales pour la gestion de l’eau. Aussi la
maîtrise du système d'irrigation joue un rôle important dans la production agricole surtout pour
la riziculture, alors que la zone considérée ne maîtrise pas comme il faut l'irrigation de ses
rizières malgré la riziculture pratiquée dans le pays, qui nécessite beaucoup d'eau.
Les éléments caractéristiques du bassin versant :
Tableau n°10 : Eléments caractéristiques du bassin considéré
KG : indice de compacité de Gravelius
(5)
Périmètre(km) 16.925
Superficie (km²) 6.3499
KG 1.88
Altitude minimale(m) 1243
Altitude maximale
(m)
1500
Altitude moyenne(m) 1371.5m
Pente moyenne
(m/km)
23.364
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Pente moyenne :
Pmoy =∆Hmax /L
Avec :Pmoy= Pente moyenne.
∆Hmax= Dénivellation maximale (en mètre) entre la source (1500 m) et l’exutoire, (1243
m. )
L = Longueur totale curviligne de l’Arroux entre lasource et l’exutoire, soit environ 11 km.
Ce qui donne : Pmoy= (1500 - 1243) / 11 = 23,364 m/km
La pente moyenne du bassin considéré est de 2,236 mètre par kilomètre, soit 2,34 %.
Etude hydraulique :
Calcul du débit au niveau de l’exutoire
Pour le calcul du débit nous avons utilisé des matériels qui étaient à notre disposition dont : un
mètre ruban pour la mesure de distance, un bâton pour l’estimation de la profondeur de la
rivière et un fil pour assurer l’alignement lors de la mesure de profondeur.
Nous avons fait l’étude sur une portion d’environ 50 m.
Figure n°42 : extrait de la rivière d’Andranotsitakadahy
N. B : Les mesures sont faites dans la partie supérieure du barrage et pendant la période sèche
(cf. figure n°43).
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Tableau n° 11: Données relevés sur terrain
Le débit est estimé à 0.477m3/s.
Le débit au niveau de l’exutoire au point n°10 (au niveau du barrage) est très faible par
conséquent il ne reste que peu d’eau dans la partie inférieure du barrage. La quantité d’eau
disponible ne suffit pas à satisfaire les besoins des agriculteurs riverains.
Point Profondeur(m) Largeur(m) Distance(m) Vitesse(m/s) Surface mouillée Debit(m3/s)
1 1.8 7.5 5 0.05 13.5 0.675
2 1.75 6.1 10 0.05 10.675 0.53375
3 1.7 6.5 15 0.05 11.05 0.5525
4 1.5 5.5 20 0.05 8.25 0.4125
5 1.65 4.8 25 0.05 7.92 0.396
6 1.4 3.5 30 0.05 4.9 0.245
7 1.38 6.5 35 0.05 8.97 0.4485
8 1.5 5.8 40 0.05 8.7 0.435
9 1.1 6.8 45 0.05 7.48 0.374
10 0.89 9.1 50 0.05 8.099 0.40495
Figure n°44 : extrait de photo de la zone d’étude
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Estimation de l’évapotranspiration : évapotranspiration potentiel (ETP)
évapotranspiration réelle(ETR)
L’évapotranspiration potentielle est la quantité d’eau susceptible d’être évaporée par
unesurface d’eau libre ou par un couvert végétal dont l’alimentation en eau n’est pas le
facteur limitant. [ ]
Les mesures directes de l'évapotranspiration (sur lysimètre) sont rares à Madagascar. C'est
pourquoi les naturalistes ont cherché dans l'arsenal des formules climatiques, celles qui,
comparativement aux résultats des mesures, donnaient les meilleures approximations.
RIQUIER (1963) a estimé (après avoir testé neuf formules) que les meilleurs résultats étaient
obtenus avec les formules de PENMA", BUSINGER, WALKER, TURC et PRESCOTT.
Cependant les calculs impliquent la disponibilité de certaines données qui sont malgré pas à
notre disposition (insolation, albédo, radiation vraie, etc.) mesurés dans un nombre
relativement rare de stations climatologiques. De ce fait nous avons choisis d’utiliser la formule
de THORNTHWAITE qui n’exige que des données de température (mesurées sur un grand
nombre de stations) bien qu'assez peu fiable pour exprimer les variations mensuelles, a pu être
utilisée pour l'évaluation des données annuelles et l'établissement des cartes climatiques.
La répartition des moyennes interannuelles de l'évapotranspiration potentielle (ETP) calculées
d'après THORNTHWAITE est la suivante :
Sur les Hauts Plateaux du centre de Madagascar (T annuelle <20°C) l’ETP est voisine de 1000
mm ;
L‘évapotranspiration réelle (ETR) est évidemment fonction des disponibilités annuelles en
précipitation et de leur répartition mensuelle.
Le rapport de l’ETR à l’ETP est voisin de 100%, i1 diminue progressivement en allant vers
l’ouest. Sur les Hauts-Plateaux Centraux, ce rapport n’est plus que de 70 à 80 %.
La valeur annuelle de 1’ETR d’ ANTANANARIVO est estimée à 726 mm
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Calcul du déficit d’écoulement à partir de la formule de Coutagne:[1]
Pour l’application numérique on prendra
t = 18.2°C
P = 1.336m
Nous allons utiliser le modèle de « Coutagne » qui est donnée par l’expression :
D= P-α P²(6)
Avec α= 1/(0.8+0.145t)
t : température moyenne annuelle (en°C)
P : précipitation moyenne annuelle (en m)
α = 0.2908α/2= 0.1454
P >1/2(α)signifie que D est pratiquement indépendant de P
D= 0.8169m = 816.9mm
La hauteur moyenne annuelle Q de la lame d’eau écoulée à l’exutoire du bassin a pour
expression : [1]
Q = αP²(7)
Q =0.519 m = 519mm
Estimation de la quantité d’eau :
Pour le calcul on supposera que 1m² de surface cultivée fournie 1Kg de riz
2Kg de légumes
Nous savons que la quantité d’eau utile pour un kilogramme de légumes est de 1m3 tandis que
le riz demande trois fois plus. Et en une année on récolte une fois du riz et environ trois fois de
cultures vivrières.
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Tableau n°12 : Quantité d’eau par type de culture
La précipitation moyenne annuelle est de P = 1336mm qui signifie 1336 litre d’eau /m²
Pour une superficie de 9.845.080 m² elle est équivaut à 13.153.026.880 litre d’eau
Ce qui est largement supérieure à la quantité d’eau utile pour l’agriculture par an.
Par conséquent nous avons un surplus d’eau.
Résultat de l’enquête sur terrain :
Nombre d’individu dans une famille environ 6
La plupart des villageois utilisent les puits comme source pour nourrir la famille
Leur activité principale est l’agriculture
Types de culture : riziculture, légumineuse culture vivrière
Seul le canal « d’Andranotsitakadahy » alimente et irrigue les parcelles environnantes
durant la saison sèche.
L’eau est insuffisant en saison sèche entre du mois d’Avril en Octobre alors qu’elle est
abondante en saison de pluie du mois de Novembre en Mars.
superficie totale
(m²)
Equivalent en
production en une
année (Kg)
Quantité d’eau utile
(m3)
riziculture 2.524.340 2.524.340 7.573.020
culture
légumineuse
7.320.700 43.924.200 43.924.200
Totale 9.845.080 464485540 514.97.220
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Chap. II. ETUDE DE COUT :
Les Modèles Numériques de Terrain sont les principales données sources de ce travail. Voici
quelques listes illustrant son importance économiquement.
Pas (m) Délai de
construction (J)
Méthode
d’acquisition
Coût(Ar)
5
7
Restitution
photogrammétrique
507.172
25
5
Numérisation à partir
de la carte
topographique au
100000ème
331.647
Tableau n°13 : Coût de courbe de niveau pour une superficie de 12.000 ha [Source :FTM]
COUT MNT en Ariary
SPOT SCENE
Tableau n°14 : Coût de MNT SPOT SCENE
1 Scène 1/2 Scène 1/4 Scène 1/8 Scène
20m couleurs
5.700.000
10m N&B
10m couleurs
8.100.000
6.075.000
4.050.000
3.060.000 5m N&B
5m couleurs
16.200.000
12.150.000
8.100.000
6.120.000 2.5m N&B
2.5m couleurs 24.300.000 18.225.000 12.150.000 9.180.000
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Surface minimum couverte (variable selon l'angle de prise de vue du satellite) :
1 scène entière: 60 km x 60 km
1/2 scène: 40 km x 40 km
1/4 scène: 30 km x 30 km
1/8 scène: 20 km x 20 km
SPOTview ortho: orthoimage dont la précision est meilleur que 10m
Tableau n°15 : Coût de MNT SPOT View ortho
SPOT 3D
Tableau n°16 : Coût de MNT SPOT 3D
1 Scène 30’x30’ 15’x15’ 7’30x7’30
20m couleurs
7.500.000
7.500.000
3.750.000
2.400.000 10m N&B
10m couleurs
9.900.000
9.900.000
4.950.000
3.000.000 5m N&B
5m couleurs
18.000.000
18.000.000
9.000.000
6.000.000 2.5m N&B
2.5m couleurs 26.100.000 26.100.000 13.050.000 9.000.000
Commande minimum 300 km²
SPOT DEM 6.900/Km²
SPOT DEM Précision 13.500/Km²
Reference 3D 21.000/Km²
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DISCUSSION ET RECOMMANDATION
Au niveau de la méthodologie :
Les performances des logiciels SIG plus particulièrement ArcGIS ne cessent de s’améliorer de
génération en génération, ils offrent de nouvelles applications qui facilitent et accélèrent les
traitements ainsi que l’analyse et la compréhension des phénomènes. Parmi ces capacités nous
avons exploité l’outil d’analyse spatiale d’abord pour le calcul de MNT par l’intermédiaire de
l’interpolation puis l’extraction du réseau hydrographique enfin la délimitation des bassins
versants.
La difficulté fondamentale dans l’extraction du réseau hydrologique réside dans la
représentativité du relief réel parle MNT. En effet, d’une part les courbes de niveaux ne suffisent
pas pour donner le vrai chemin des écoulements et d’autre part, la visée latérale du radar des
terrains accidentés introduit des déformations géométriques réversibles et non réversibles au
niveau des images. La correction de ces dernières nécessite la connaissance des paramètres de
prise de vue ainsi que des points géodésiques. Bien que le traitement des zones plates et les
dépressions aient amélioré la qualité du MNT pour cette application, le réseau présente toujours
des discontinuités non réalistes des cours d’eau. Par ailleurs, la localisation des zones
d’émergences des rivières et le choix du seuil, lors de l’extraction du réseau conditionnent aussi
la qualité du réseau.
Au niveau des résultats :
Les résultats obtenus pour les deux catégories de données sont plutôt satisfaisantes. Mais pour
plus de précision l’insertion de ligne caractéristique ou de quelques points cotés au niveau des
zones plates améliorera la qualité des résultats.
La relation entre résolution et échelle joue un rôle important dans la qualité des résultats.
Généralement elle est donnée par la formule suivante :
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Re = 2.10-4 *Ec (8)
Avec Re : la résolution de l’image
Ec : l’échelle de la carte
Tableau n°17 : Relation entre résolution d’image et échelle de données
D’après ce tableau nous pouvons constater que la qualité des données de références est
largement supérieure à celle de l’échelle correspondant à chaque résolution.
Pour le cas de Madagascar, la correspondance entre échelle et pas de MNT se présente comme
suit :
Sources de
données
Résolution(m) Echelle Données de
référence
MNT SRTM
90 𝟏
𝟒𝟓𝟎𝟎𝟎𝟎
Carte
topographique au
100000ème
(Re=20m)
Courbe de niveau 25 𝟏
𝟏𝟐𝟓𝟎𝟎𝟎
Image radar
8 𝟏
𝟒𝟎𝟎𝟎𝟎
Orthophoto de
0.5mx0.5m de
résolution Courbe de niveau 5 𝟏
𝟐𝟓𝟎𝟎𝟎
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1/MNT Equidistance (m) Pas (m) Formes du terrain
1/60000
à
1/15000
25 25 Plat
12.5 Accidenté ou Zone urbaine
5 5 Plat
2.5 Accidenté ou Zone urbaine
1/50000
à
1/15000
25 25 Plat
12.5 Accidenté ou Zone urbaine
5 5 Plat
2.5 Accidenté ou Zone urbaine
1/40000
à
1/10000
20 20 Plat
10 Accidenté ou Zone urbaine
5 5 Plat
2.5 Accidenté ou Zone urbaine
1/25000
à
1/8000
12.5 12.5 Plat
6 Accidenté ou Zone urbaine
5 5 Plat
2.5 Accidenté ou Zone urbaine
1/20000
à
1/5000
10 10 Plat
5 Accidenté ou Zone urbaine
2 2 Plat
1 Accidenté ou Zone urbaine
1/15000
à
1/5000
5 5 Plat
2.5 Accidenté ou Zone urbaine
2 2 Plat
1 Accidenté ou Zone urbaine
1/10000
à
1/2500
5 5 Plat
2.5 Accidenté ou Zone urbaine
1 1 Plat
0.5 Accidenté ou Zone urbaine
1/8000
à
1/2000
5 5 Plat
2.5 Accidenté ou Zone urbaine
1 1 Plat
0.5 Accidenté ou Zone urbaine
Tableau n° 18: Pas de MNT en fonction de l’échelle
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La précision des Modèles Numériques de Terrain conditionne la qualité et la fiabilité les
résultats obtenus. Pour notre part, à partir d’un pas de 25 mètre de courbe niveau suffit
largement de faire une étude de bassin versant. Ainsi pour l’étude de bassin versant il se trouve
intéressant d’utiliser les MNT grâce à ses divers dérivés qui fournissent les informations
indispensables.
De plus on gagne non seulement du temps mais aussi on dépense moins. Mais une vérification
et validation des résultats sur terrain, à partir d’un orthophoto ou de carte topographique est
obligatoire selon l’échelle du travail.
Enfin, comme les résultats obtenus précédemment montrent la quantité d’eau disponible pour
une année est largement supérieure aux besoins annuel des cultures ainsi une méthode de
stockage d’eau est indispensable suivi d’un système d’irrigation approprié. Pour préserver l’eau
voici quelques moyens de procédé :
Figure n°45 : Bassin de stockage en béton
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Figure n°46 : Citerne ECOBAC
Grâce à un terrassement en pointe de diamant, les hauteurs de la citerne souple semi-enterrée
sont plus importantes qu’avec une citerne souple hors sol traditionnelle. Les efforts se
répartissent ainsi sur les talus ce qui permet d’augmenter les volumes stockés de 300 m3
jusqu’à 7000 m3. Plusieurs dimensions sont disponibles (longueur, largeur, profondeur) en
fonction de la nature du sol et de l’emplacement.
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Figure n°47 : Système d’irrigation
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Estimation des couts du réseau de collecte des Eaux Pluviales et du bassin de rétention
Cette estimation permet de chiffrer grossièrement le coût du chantier à réaliser. Le chiffrage ne
prend pas en compte la main d’œuvre.
Par exemple pour 886m de linéaire de fossés à creuser. Nous prévoyons de 2 buses en béton et
en PVC à l’extrémité aval du réseau. Enfin nous avons compté qu’avec la mini pelle nous
pourrons réaliser environ 100m d’excavation par jour, il faudra réserver la mini pelle pour
environ 9 jours.
Tableau n°19 : Coût de construction de réseau de collecte des eaux pluviales
Pour le bassin de rétention, nous avons déterminé qu’il devait avoir un volume de 1200 m3,
ayant 3 mètres de profondeur et une surface au sol de 20 x 20 m. En laissant 10mètres entre le
bassin et la clôture nous comptons 160ml de grillage à installer.
Tableau n°20 : Coût de construction de réseau de bassin de rétention des eaux pluviales
La construction des ouvrages liés à la collecte des eaux pluviales représente environ 45 000 €.
Produit Coût HT (Ar) Total
42ml de canalisations
de diamètre 1000mm
en béton
3.450.000/ml 144.900.000
10ml de canalisation
de diamètre 600ml en
PVC
2.100.000/ml 21.000.000
Mini pelle 3.5T 3.621.100 32.640.000
198.540.000
Produit Coût HT (Ar) Total
Terrassement et évacuation 225.000/m3 270.000.000
Etanchéité (geomembrane
en PVC)
225.000/m3 58.500.000
Clôture et portail 750.000/ml + 22.875.000
pour le portail
142.875.000
471.375.000
675.000.000 Ar
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CONCLUSION
Cette étude nous a permis par l’intermédiaire de la télédétection et du système
d’information géographique d’évaluer la précision d’un modèle numérique de terrain en
fonction des sources de données et de la méthode d’interpolation utilisée. Ceci afin d’étudier
l’exactitude du réseau hydrographique issu de chaque série de résolution de données. Enfin le
système d’information géographique permet l’étude simple du bassin versant qui est le produit
final du sujet.
La précision des réseaux hydrographiques extraites dépendent de la résolution des
modèles numériques de terrain, de son mode de d’acquisition et de sa méthode de construction.
Concernant le bassin versant, une étude simplifiée nous a permis de constaté que l’eau de la
rivière associée à la précipitation suffit largement même avec une grande quantité de surplus
les besoins en eau des surfaces cultivées.
L’eau joue un rôle important dans un développement durable tant pour la santé que
pour les besoins quotidiennes. Pour éviter le gaspillage d’eau en saison de pluie il est primordial
de mettre en place des infrastructures de stockage d’eau. Aussi si nous voulons augmenter la
production le mode d’irrigation devrait être améliorée.
Pour l’amélioration d’une telle étude il convient d’utiliser des images radar de très
haute résolution voire même des modèles numériques de terrain issus de données lidar. Pour
l’étude du bassin versant, l’existence de matériel adéquate et la présence de station
hydrométrique ainsi que l’acquisition de données spécifiques améliorera les résultats.
Le présent travail nous a permis de mettre en relation les réalités du terrain avec des
théories mathématiques qui s’avèrent utile pour la compréhension de certain phénomène afin
d’apporter des solutions adéquates et à long terme.
i
ANNEXE 1 : Présentation de la FTM (FOIBEN-TAOSARINTANIN’I
MADAGASIKARA)
Ce stage de mémoire fait preuve de la collaboration étroite entre le FTM etl’ESPA. De ce fait,
c’est un honneur pour nous de présenter en quelques lignesl’institut au sein duquel nous avons
pu réaliser cette étude.
1. Description :
Nomme FOIBEN-TAOSARINTANIN’I MADAGASIKARA (F.T.M) ou Institut
Géographique et Hydrographique National, il a été créé suivant le décret N°74-001 du
04/01/1974 et 90-653 portant son organisation. Fonde sous la forme juridique d’une entreprise
publique a caractère industriel et commercial ou E.P.I.C, dotée de l’autonomie financière et
administrative, et jouissent de l’indépendance technique dans l’exécution de ses missions.
Techniquement, le FTM est place sous la tutelle du Ministère de l’Aménagement du territoire,
et financièrement au Ministère de Finances et de Budget.
2. Localisation :
Le siège du FTM est situé à Ambanidia ANTANANARIVO rue Dama-Ntsoha
Razafintsalama Jean Baptiste, B.P 323 Antananarivo
Et il a son site web au www.dts.mg/ftm
3. Mission et attribution :
Le FTM a pour vocation de mettre en œuvre la politique nationale en matière d’infrastructure
et d’information géographique de base.
Il est charge notamment :
d’exécuter les travaux nécessaires à l’implantation, à l’amélioration et à l’entretien du
réseau géodésique, du réseau de nivellement, de la couverture photographique
aérienne, et a l’établissement et à la tenue a jours des cartes topographiques de base,
des cartes marines et des cartes dérivées, concernant le territoire national ;
ii
d’accomplir les travaux à caractère cartographique d’exploitation photogrammétrique
et thématique de prise de vue aérienne et d’image de télédétection, des travaux de
levés topographique, hydrographique, océanographique et à l’élaboration et à l’analyse
des données géographiques et à l’élaboration de cartes thématiques ou à la production
d’information géographique spécifique concernant le territoire national ;
d’établir, de publier ou de diffuser, sous forme graphique, photographique, numérique
ou analogique les documents correspondant aux activités mentionnées ci-dessus ;
de gérer la documentation, concernant le territoire national, liée aux activités définies
ci-dessus, notamment la photothèque et/ou spatiothèque, la cartothèque et les archives
géodésiques, photogrammetriques et hydrographiques ;
de coordonner et de contrôler les travaux à caractère géographique, hydrographique et
cartographique concernant le territoire national ainsi que l’archivage de document s’y
rapportant ;
d’effectuer des recherches d’intérêt général dans les domaines scientifiques et
techniques lies aux activités mentionnées ci-dessus ;
de contribuer à la valorisation et à l’exploitation des résultats de ces activités ;
d’accomplir, d’une manière générale, toutes autres activités relatives à l’information
géographique de base.
Durant la réalisation de ce mémoire, nous avons travaillé au sein du Département Service
Imagerie Espace et Photogrammétrie.
iii
ANNEXE 2 : Principe de l’interférométrie radar
Nous disposons de deux images SLCI ou Single Look Complex Image d’une même scène
acquise par deux capteurs séparés d’une distance appropriée.
La décorrélation du couple d’image est due à :
L’angle de visé (décorrelation spatiale)
Changement de l’état de surface entre les deux acquisitions (décorrelation
temporelle)
Aux bruits électroniques et atmosphériques
PROCESSUS INTERFEROMETRIQUE
Recalage des deux images : corrélation de phase dans l’espace de fourrier qui
exploite les propriétés de la Transformée de Fourrier Discrète TFD.
Interférogramme corrigé.
Déroulement de phase : qui dépend de la qualité des interferogrammes, de la
corrélation du couple interférommétrique et de la géometrie de la region d’étude
Modèle Numérique de Terrain interferometrique
iv
Amplitude de l’image SLC(Single Look Complex)
Interferogramme corrigé
MNT interferometrique
MNT interferometrique
v
ANNEXE 3 : Exemple de Traitement de données lidar
Le traitement des données du lidar topographique nécessite deux grandes étapes dont la
vérification interne de la qualité des données brutes et le contrôle de qualité externe. Pour les
contrôles de qualité, il convient principalement de s'assurer de trois points: la densité de données
(pour assurer la production d’un MNT convenable) ainsi que la précision horizontale et
verticale des données. La densité des données peut ne pas être respectée lorsque les survols de
la campagne ne sont pas effectués correctement.
Les exploitants fournissent souvent une carte de densité en parallèle avec les fichiers de
données. Le contrôle de la qualité des données topographiques consiste à éliminer des valeurs
aberrantes qui peuvent être causées par la présence de certains obstacles à la trajectoire de la
lumière.
Cela signifie aussi qu’il faut filtrer les objets ne présentant pas d'intérêt direct pour l'utilisateur
(généralement la végétation, les maisons et autres objets) pour parvenir à un MNT représentant
réellement les cotes du terrain naturel. Alors que la signature du terrain naturel peut être
récupérée assez facilement sur du lidar topographique.
Produits d’un levé lidar :
Les premiers produits du lidar que l’opérateur est invité à fournir sont des triplets (x,y,z)
exprimés dans un ellipsoïde de référence verticale et dans tout système de coordonnées
horizontales convenable. Les lots de données doivent avoir été transcrits en élévations réelles
sans valeurs aberrantes. Dans la plupart des cas, cela devrait être vérifié deux fois avec un
logiciel capable de traiter d’importants lots de données. Même s’il est intéressant de produire à
l’aide d’une interpolation rapide une sortie sur une maille de taille moyenne (en général 5 m)
utilisée pour avoir un rapide aperçu sur les données, l’utilisateur demandera en général la
fourniture d’un MNT prêt à l’emploi avec la meilleure résolution possible, c’est-à-diremétrique.
Dans ce cas, cela doit être précisé dès le début des travaux. Les utilisateurs les plus expérimentés
préfèrent produire leur propre interpolation.
vi
ANNEXE 4 : CALCUL DE L’ETP selon PENMAN -MONTEITH
vii
viii
ANNEXE 5 : CALCUL DU DEBIT
Le débit (en m3/seconde) serait déterminé à partir de la mesure de la hauteur d’eau que l’on
convertit en débit à l’aide de la courbe de tarage.
Pour une station donnée, la courbe de tarage est établie en mesurant le débit de la rivière
pour différentes hauteurs d’eau (jaugeage). Pour être opérationnelle, elle nécessite un grand
nombre de mesures dans toutes les séries de débits possibles du cours d’eau. De nombreux
facteurs sont susceptibles de modifier temporairement ou définitivement l’écoulement des
eaux et, en conséquence, la courbe de tarage. Toute modification (pousse de végétaux, dépôt
de sédiments, déplacement de bancs de sable) en aval et en amont du point de mesure oblige
à revoir la courbe.
Le jaugeage s’effectue en déterminant la vitesse de l’écoulement en plusieurs points ainsi que
le profil de la section. Cette mesure peut être réalisée d’une façon simple à l’aide d’un
moulinet équipé d’une hélice dont la vitesse de rotation est proportionnelle à la vitesse de
l’écoulement. Dans le cas des grands cours d’eau, le moulinet est monté sur un flotteur (appelé
« saumon ») ou déplacé à l’aide d’un téléphérique. Mais cette méthode nécessite de réaliser
la mesure en plusieurs points de la section du cours d’eau. On lui préfère maintenant le
profileur de courant à effet Doppler, qui calcule automatiquement la vitesse du courant à
différentes profondeurs sur une verticale en continu, ainsi que la géométrie de la section. On
obtient ainsi, à partir d’un seul point de mesure, le débit du cours d’eau.
La hauteur se mesure à partir d’un limnigraphe ou d’un capteur à ultrasons basé sur la mesure
du temps de transit.
ix
Figure n° : Jaugeage à l’aide d’un moulinet à gauche et jaugeage à l’aide d’un profileur à
droite [ ]
Figure n° : Courbe de tarage à gauche et Aperçu d’une station hydrométrique à droite
Figure n° : Aperçu du fonctionnement d’un limnigraphe et d’un
limnimètre [ ]
x
ANNEXE 6 : Estimation des besoins théoriques en eau des plantes
Les besoin théorique en eau des plantes sont calculés par la formule :
Bmm = ETPo – P - RFU
Avec ETPo : Evapotranspiration potentielle maximale
P : Pluie efficace soit 80% de la pluviométrie
RFU : Reserve d’eau facilement utilisable
Cette réserve d’eau est déterminée expérimentalement, tandis que les besoins en eau sont
calculés en tenant compte de l’efficience de l’irrigation à l’exploitation.
A savoir pour un sol sableux l’efficience à l’exploitation est de 40% et pour un sol argileux il
est de 63%.
ETPo = Kc x ETP Où Kc : coefficient cultural
ETP : évapotranspiration potentielle
Figure n° : Courbe de coefficient culturale
xi
Nom : RASOAMANALINARIVO
Prénom : Holinirina Charlotte
Titre : « EXPLOITATION DE L’EXTRACTION DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
POUR
UNE ETUDE HYDRO-AGRICOLE DANS LA ZONE D’AMBOHIMANGA».
Nombre de pages : 112
Nombre de figures : 47
Nombre de tableaux : 20
Listes de cartes : 24
RESUME
Les MNT constituent les données principales de l’étude. En effet, nombreux sont les
produits dérivées de ce dernier. Le présent mémoire s’intéresse surtout à l’extraction du
réseau hydrographique et à la délimitation des bassins versants. Les traitements des données
passent par trois phases qui sont : la validité du MNT en fonction de sa précision. Ensuite,
extraction du réseau hydrographique à l’aide du logiciel Arcgis, enfin la délimitation du
bassin versant. Les résultats ainsi obtenus associés à des données climatiques et occupations
du sol ont permis à la compréhension des problèmes d’approvisionnement en eau pour les
cultures dans la zone d’Ambohimanga. Ainsi, la solution proposée est la mise en place des
moyens de stockage d’eau pour une meilleure méthode d’irrigation.
Mots clés : MNT, Bassin versant, réseau hydrographique, SIG, télédétection
ABSTRACT
The Digital Elevation Model are the main data of the study. Indeed, many of the latter derived
products. This present memoir is especially interested in the extraction of river network and
delineation of watersheds. Network processing pass through three steps are: the validity of the
DTM in terms of its accuracy. Then Hydrographic extraction using software Arcgis finally
delineation of the watershed. The results obtained associated with weather data and land use
allowed the understanding of water supply problems for crops in the area of Ambohimanga.
Thus, the proposed solution is the placement of the water storage means for a better method of
irrigation.
Keywords : DEM, watershed, river network, GIS, remote sensing
Adresse de l’auteur : Lot II W 6 Ambodirotra, Antananarivo 101
Contacts : 033 28 923 24/ rshrht@gmail.com
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