Soutenance mémoire
Bassin versant Kennebecasis
Concernant l’étude du bassin versant Kennebecasis, du fait de campagnes lidar existantes sur l’ensemble de la zone, une cartographie des zones inondables à partir d’une modélisation 2D du terrain était envisageable. Il est à noter que deux types de base de données existent au Canada : Fédéral (ensemble du Canada – Faible résolution) et Provincial (par province – résolution améliorée). La base de données provinciale du Nouveau Brunswick (GéoNB), donnait accès aux informations nécessaires pour cette étude. Deux grands types de données topographiques ont été utilisés :
Résultats de la campagne lidar réalisée sur la zone entre le 11 juin et le 25 août 2018. Le géoréférencement des points s’est fait selon le datum NAD83 (CSRS) – Projection stéréographique double du Nouveau Brunswick. Les altitudes sont mesurées selon le système de référence CGVD2013 représentant, le niveau moyen de la mer au niveau des zones côtières de l’Amérique du Nord (Ressource Naturelle Canada, RNCan). Un ensemble de grille de 1km² sont disponibles sur cette base de données provinciale.
Modèle Numérique d’Elévation (MNE) de résolution 1 mètre découlant de la même campagne lidar que citée précédemment. Le géoréférencement était identique à la campagne lidar. L’acquisition par données lidar repose sur une détection et télémétrie par ondes lumineuses (Light Detection and ranging). Il s’agit d’une méthode active dans laquelle des ondes lumineuses sont émises depuis un système aéroporté ou terrestre (Fig 4). A partir de la différence de temps impulsion/retour ainsi que de la vitesse des ondes, il est possible de déterminer des distances et, in fine, des altitudes. Cette technique peut être utilisée pour obtenir des informations sur le terrain et les surfaces d’eau.
Analyses et vérifications des données topographiques
Afin de connaître la pertinence des données à conserver, une analyse des données a été réalisée en s’intéressant notamment aux classes des points lidar retenues dans le MNE et celles à retenir dans le futur MNT. Une analyse des méthodes d’interpolation à privilégier après téléchargement des feuillets lidar a aussi été réalisée :
L’analyse du nuage de points des fichiers lidar téléchargés s’est faite en réalisant des couches rasterisées successives à l’aide du logiciel ArcGis. Chaque couche possédait des classes différentes et une analyse comparative a pu ainsi être réalisée. La manipulation des nuages de points s’est faite à l’aide de l’outil LASTOOL afin de réaliser la sélection des classes.
L’analyse de la méthode d’interpolation permettait de sélectionner une solution convenable en termes de précision/temps de calcul pour le futur MNT. En effet, le logiciel ArcGis offre la possibilité de réaliser plusieurs méthodes d’interpolation afin de déterminer les altitudes entre les points de mesure connus. La méthode d’interpolation par voisins naturels est la meilleure alternative et a donc été retenue dans la suite du rapport (ArcGis, 2019). Enfin, il est à noter qu’il existe deux grands types de MNT : vectoriel ou raster. Une recherche sur le format préférentiel a été réalisée. Le format vectoriel est notamment représenté par le type Irregular Triangulated Network (TIN) (ArcGis, 2019). La différence majeure entre ces deux formats vient de l’utilisation des données du nuage de points lidar. En effet, le MNT en format vecteur, à partir de la méthode TIN, permettra de conserver la densité des points lidar (ArcGis, 2019). Dans ce cas, le rééchantillonnage des données lidar se fait par une méthode irrégulière avec des zones de résolution améliorée en fonction de la densité de points mesurés. A contrario, le format MNT raster engendre une perte d’information par un rééchantillonnage régulier par pixel avec une résolution fixe. De plus, dans chaque pixel, la moyenne des altitudes mesurées sera retenue (ArcGis, 2019). Dans la présente étude, un MNT raster a été choisi du fait que :
Le format raster est plus facilement manipulable dans une large gamme de logiciels cartographiques et hydrauliques. Il est notamment à noter que le logiciel retenu pour la partie hydraulique est le logiciel Hec-Ras ; ce dernier permettant facilement d’importer des fichiers au format raster au sein de l’extension RAS MAPPER.
L’allègement de la demande mémoire et temps de calcul en lien avec la diminution des données topographiques retenues
Le format TIN impose notamment un traitement progressif du nuage de points avec une limite de traitement de 5 millions de points (ArcGis, 2019). Cette limite est très contraignante du fait du nombre de points par feuillets lidar.
Délimitation des sous bassins versants
Après suppression des ponts/buses/ponceaux présents sur le MNE à l’échelle du bassin versant entier du Kennebecasis, il a donc été possible de réaliser une analyse des bassins versants et sous bassins versants principaux afin de déterminer des paramètres hydrologiques nécessaires pour la simulation hydraulique. A partir de la méthode des transferts et des surfaces drainées en amont de chaque point de simulation, les conditions aux limites amont du modèle hydraulique ont pu être déterminées. Le logiciel ArcGis offre la possibilité de réaliser des analyses hydrologiques en s’intéressant notamment à la délimitation des surfaces de drainage. La procédure suivante doit être utilisée dans un ordre successif précis (Fig 7). De plus, une transformation des données dans un format propre à ArcGis a été réalisée, en convertissant le MNE (.Tiff) en format GRID. Enfin, la résolution du MNE a été modifiée afin, d’une part, d’alléger les temps de calcul et, d’autre part, de la précision souhaitée dans l’estimation des surfaces. Une résolution de 10 mètres a été retenue.
Choix de la résolution du futur MNT
L’analyse de l’espacement des points lidar a guidé le choix de la résolution la plus fine atteignable. En effet, le MNT devra se rapprocher de la réalité malgré les hypothèses simplificatrices et erreurs de mesures. Pour ce faire, il n’est pas souhaité de réaliser une interpolation tendant vers de la géostatistique. Les points de mesure doivent se situer au plus près des valeurs interpolées. Dans ce cas, l’espacement moyen des points des feuillets lidar retenus guidera la résolution du MNT. L’espacement moyen des points lidar contenus dans la zone téléchargée est de 0.56 m. Une résolution de 0.5 m a donc été retenue pour l’interpolation des points. Pour rappel, la méthode d’interpolation de type voisins naturels a été utilisée.
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Table des matières
Introduction
Organismes d’accueil
Description de la zone d’étude
A) Hydrologie
B) Climat
C) Géologie
D) Occupation du sol
Matériels et Méthodes
A) Introduction générale
B) Constitution de la géométrie du modèle
1. Données utilisées en fonction des bassins versants
2. Analyses et vérifications des données topographiques
3. Modifications du terrain
4. Ajout des ouvrages
C) Constitution des données hydrauliques
1. Stations de jaugeage
2. Méthode des transferts
3. Délimitation des sous bassins versants
4. Détermination coefficient de rugosité – Manning
D) Validité du modèle
Résultats et discussions
A) Analyses et vérifications des données topographiques
1. Analyse des données lidar
2. Obtention et analyse du Modèle Numérique de Terrain
3. Obtention du Modèle Numérique d’Elévation
B) Validation de la méthode de délimitation des sous bassins versants
C) Obtention de la carte du coefficient de Manning
Conclusion
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