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L’hydrologie
L’hydrologie est la science qui traite les propriétés mécaniques, physiques et chimiques de l’eau. C’est l’étude de la distribution et de la circulation de l’eau dans la nature. On appelle « cycle hydrologique » la circulation constante des masses d’eau à travers la biosphère et l’atmosphère par l’évaporation, l’évapotranspiration, la précipitation et l’écoulement. L’hydrologie s’intéresse à la partie continentale du cycle de l’eau constituée par : les eaux des continents, les eaux superficielles et souterraines, les neiges et les glaces, de même que les processus physiques, chimiques et biologiques les concernant, leurs rapports avec le climat et avec d’autres facteurs physiques et géographiques et aussi les interrelations existant entre elles ; l’érosion et la sédimentation et leurs relations avec le cycle de l’eau. (Encyclopédie Encarta, 2003) [2] Les études hydrologiques se déroulent dans la partie du système terrestre constituée d’eau appelée « hydrosphère » et reposent essentiellement sur une parfaite connaissance des «bassins hydrographiques» ou bassins versants.
Définition d’un MNT
Un MNT est une représentation numérique du relief sous la forme d’une grille régulière à maille carrée. Il fournit les renseignements sur la forme et la position de la surface topographique pour une zone géographique donnée. Il est défini relativement à un système d’altitude et à un système cartographique spécifique.
Notion d’altitude La notion d’altitude est délicate et nécessite d’être clairement définie. Elle est étudiée en Géodésie. Il existe différents systèmes d’altitude pour lesquels elle est définie par la distance verticale du point à la surface de référence choisie. La représentation plane de la surface topographique implique le choix de l’ellipsoïde le plus proche du géoïde sur la surface à cartographier.
Notion de résolution La notion de résolution est définie initialement pour une image. Elle correspond à la plus petite distance entre deux éléments distincts. Pour un MNT, on distingue :
• la résolution planimétrique, appelée également résolution spatiale, relative à la position planimétrique de deux points.
• la résolution altimétrique, relative à l’unité de mesure des valeurs d’altitude
Souvent, lorsque le MNT est présenté sous forme d’une image matricielle, la résolution planimétrique correspond à la taille du pixel ou de la maille (de l’ordre de quelques mètres) et la résolution altimétrique varie suivant la mode de mesure de l’altitude (de l’ordre métrique, décimétrique ou centimétrique). Un MNT est caractérisé par sa résolution spatiale c’est-à-dire son « pas ». Un pas de 100 mètres signifie que chaque aire élémentaire ou maille correspond à un carré de 100 mètres de côté sur le terrain. Il va de soi que sa qualité est liée à la taille de la maille : plus elle est grande, plus il sera possible de calculer des MNT à pas fin ; plus elle sera faible, plus l’incertitude sur les altitudes le sera.
Effet du pas de la grille du MNT
Cette grille fait référence à la distribution régulière des nœuds du MNT final. Plus l’espacement des nœuds de la grille de ce MNT est fin, plus l’exactitude implicite est meilleure. Normalement, quand les lignes caractéristiques sont générées par des méthodes alternatives par exemple) pour compléter les données du MNT, alors l’espacement des nœuds du MNT peut être relaxé.
Fichiers géomorphologiques
C’est la classification des formes de terrain (plans horizontaux, dépressions, vallées, cols, sommets, crêtes, versants). Un seul fichier géomorphologique sera calculé. Le « fichier des sites » est obtenu en considérant l’altitude relative de la maille centrale par rapport à ses voisines : altitudes inférieures ou égales d’une part, altitudes supérieures d’autre part. La classification est faite sur une fenêtre 3 X 3 mailles sur le fichier dérivé des altitudes. Théoriquement, 256 cas sont possibles. Afin de simplifier la classification, 19 classes de sites seront différenciées (Figure.14). Cette typologie des formes tend à être de même nature que les convexités horizontales. Elle permet cependant de distinguer les cols des autres sites. Les lignes de crêtes et les lignes de thalwegs peuvent être extraites de façon simple à partir de cette classification.
CONCLUSION
Les Modèles Numériques de Terrain sont des techniques modernes de représentation numérique du relief dans des grilles à mailles régulières. Dans cette étude, ils sont utilisés pour l’extraction des caractéristiques morphologiques du bassin versant de la rivière Voloina dans la région Analanjirofo au District de Maroantsetra afin de prouver qu’ils peuvent remplacer les techniques de modélisation hydrologique manuelle. A partir d’un MNT SRTM90, l’évaluation des paramètres géomorphométriques et hydrométriques intervenant dans le comportement hydrologique du bassin versant nous a permis d’obtenir les cartes de pentes, d’altitudes, du réseau hydrographique, etc. L’étude qualitative de ces paramètres permet de dire que non seulement ils ont un rôle très complexe, mais aussi que leurs actions sont interconnectées et que l’organisation des mécanismes d’écoulement se fait selon un schéma intimement lié à la morphologie. Avec le MNT SRTM90 exploité dans le logiciel ATHYS, on a pu déterminer des paramètres caractéristiques du bassin versant à l’aide de fichiers dérivés. L’interprétation de ces fichiers dérivés nous a permis d’approfondir nos connaissances sur le bassin versant et donner aussi une meilleure approche de sa validité. La qualité et la fiabilité des MNT sont fonction de la taille des mailles qui les constituent. Plus elle est grande, moins le MNT sera précis ; plus elle sera petite, plus l’incertitude sur les altitudes le sera. Il est donc préférable de travailler avec un MNT constitué de mailles de petite taille si on veut avoir beaucoup plus de précision. Pour conclure, on peut utiliser le MNT SRTM90 pour les études géomorphométriques, hydrométrique, hydrologique et morphologique du bassin versant de Voloina en tenant compte du seuillage du modèle de drainage à adopter car on constate une bonne correspondance des deux cartes. Toutefois, pour avoir plus de précision, on devrait travailler avec des MNT plus précis pour les études hydrologiques des bassins versants pour une meilleure qualité de résultat.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE 1 Théorie sur les bassins versants
1.1 L’hydrologie
1.2 Les bassins versants
1.3 Le cycle global de l’eau
1.4 Les réseaux hydrographiques
1.5 Les cours d’eau
PARTIE 2 Les Modèles Numériques de Terrain (MNT)
Chapitre I Présentation des MNT
I.1 Définition d’un MNT
I.1.1 Notion d’altitude
I.1.2 Notion de résolution
I.2 Types de MNT
I.3 Exploitation des MNT
I.4 Format du MNT
I.5 Qualité des MNT
I.5.1 Facteurs influençant la qualité des MNT
I.5.1.1 Effet de la résolution
I.5.1.2 Effet de l’échelle de prise de vues
I.5.1.3 Effet du rapport B/H
I.5.1.4 Effet de la grille de correspondance
I.5.1.5 Effet du pas de la grille du MNT
I.5.1.6 Stratégie de correspondance
PARTIE 3 Méthodologie de traitement des MNT SRTM90
Chapitre II Prétraitement des MNT SRTM90
II.1 SRTM 90
II.2 Présentation du Logiciel ATHYS
II.2.1 Le module VICAIR
II.3 Etape de prétraitements des MNT SRTM90
Chapitre III Les fichiers dérivés du MNT
III.1 Mode de calcul des fichiers dérivés du MNT
III.1.1. Calcul en mode maillé
III.1.2. Calcul en mode centré
III.2 Fichiers géomorphométriques
III.2.1. Altitude (ALT)
III.2.2. Pentes (PEN)
III.2.3. Exposition (EXP)
III.2.4. Encaissement (ENC)
III.2.5. Convexités verticales (COV)
III.2.6. Convexités horizontales (COH)
III.2.7. Convexités transversales (COT)
III.2.8. Convexité directionnelles (COD)
III.2.9. Courbures moyennes (CM)
III.2.10. Courbures totales (CT)
III.2.11. Courbures moyennes quadratiques (CMQ)
III.3 Fichiers géomorphologiques
III.4 Fichiers hydrologiques
III.4.1.Fichier de drainage (DRA)
III.4.2.Fichier de bassin versant (BAS)
III.5 Fichiers hydrométriques
III.5.1. Longueur de drainage (LOD)
III.5.2. Surfaces drainées (SBV)
III.5.3. Distance à l’exutoire (DBV)
PARTIE 4 Application du MNT au bassin versant de VOLOINA
Chapitre V Présentation du bassin versant de Voloina
IV.1 A propos de la zone d’étude
IV.1.1 Contexte géologique
IV.1.2 Contexte géomorphologique
IV.1.3 Contexte climatique
IV.1.4 Contexte hydrologique
IV.2 Interprétations et résultats
IV.2.1 Interprétations des fichiers géomorphométriques
IV.2.1.1 Fichiers des altitudes
IV.2.1.2 Fichiers de pentes
IV.2.1.3 Fichiers des expositions
IV.2.1.4 Fichiers des encaissements
IV.2.1.5 Fichiers des convexités verticales
IV.2.1.6 Fichiers des convexités horizontales
IV.2.1.7 Fichiers des convexités transversales
IV.2.1.8 Fichiers des convexités directionnelles
IV.2.2 Interprétations des fichiers géomorphologiques
IV.2.2.1. Fichiers des sites
IV.2.3 Interprétation des fichiers hydrologiques
IV.2.3.1. Fichiers de drainages
IV.2.4 Interprétation des fichiers hydrométriques
IV.2.4.1 Fichiers des surfaces drainées
IV.2.4.2 Fichiers de longueur de drainage
IV.2.4.3 Fichiers de distance à l’exutoire
IV.3 Critère de seuillage
IV.3.1 Seuillage à 500 mailles
IV.3.2 Seuillage à 100 mailles
IV.3.3 Seuillage à 50 mailles
IV.4 Confrontation de la carte FTM et celui obtenue par le MNT
CONCLUSION
ANNEXES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES
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