SIG en milieux aquatiques

1. SIG en milieux aquatiques IMACOF – mars 2010

2. Objectifs • Jour1 AM : Prise en main d’ARCVIEW9 • Jour1 PM : Prise en main de SPATIAL ANALYST - les Modèles Numériques de Terrain • Jour2 AM : Prise en main de ARCHYDROTOOLS les Modèles hydrologiques et hydrauliques • Jour2 AM : Suite matinée – les modèles morphologiques • Jours SUIVANTS : Trois grands axes : • Variables morphologiques • tracé du réseau théorique, bassin-versant, écoulement • zone inondable potentielle • Buffer by rise • Zone d'érosion potentielle

3. Projets • Acquisition des données • Vulnérabilité à l'inondation • Vulnérabilité à l'érosion • Production de pollution • Potentialité paysagère (?) • Prise en main d'ARCGIS (Spatial Analyst, ArcHydroTools) • Constitution des bases de données SIG

4. Acquisition des données • Digitalisation • Occupation des sols, Pédologie, Géologie, Hydrographie, route, pont • Intégration des données • MNT, INSEE, Corine, • Création des donnés • Pente, hydrographie

5. SIG en milieux aquatiques Rappel

8. Architecture ARCGIS

9. ArcGIS Extensions classiques

10. ArcGIS Extensions classiques

11. Échelles et objets géographiques • Taxinomie des entités emboîtées 3 thèmes majeurs • les structures physiques naturelles, • les structures ou «réponses» biologiques, • les modifications ou «pressions» anthropiques. 3 échelles principales : • l’échelle macro ou «bassin versant» • l’échelle locale ou «tronçon» • l’échelle ponctuelle ou «habitat» 3 objets géographiques d’intégration • le bassin versant, unité surfacique ; • le tronçon, unité linéaire. • l’habitat, unité ponctuelle

12. Échelles et objets géographiques Zone d'étude 1.4 km!

13. Echelles et objets géographiques 50cm OrthoPhoto

14. Tronçon Longueur de rivière considérée comme une et une seule entité hydrologique • Exemple: une longueur de rivière entre deux confluences • Representé par une polyline dans un "shapefile" ou "couche“ vectorielle

15. Lacs un volume d’eau ayant une surface plane. • Largeur significative comparée par rapport à la longueur. • Exemples: Lac, étangs, reservoires, estuaires, baies. • Representé par un polygone dans un "shapefile" ou "couche“ vectorielle.

16. Réseau hydrographique Réseau de drainage Representé par une “couche “ vectorielle, comprenant spécifiquement des polylines pour chaque objet. Les tables attributaires donnent les informations cconcernant les liens amont-aval de chaque arc.

17. Bassin versant Ligne de crêtes. Exutoire Contour fermé topographiquement • Representé par une couche vectorielle de polygone • Associé à un exutoire

18. Associé à un exutoire. Sous bassin versant • Différence scalaire Un bassin versant à l’intérieur d’un autre

19. Bassin versant unitaire

20. Zones hydrographiques

21. Flux, Débit Système Drainage Réseau Hydro Temps Series Chrono Système Vallée Modèle de données Caractéristiques Hydro

22. Modèle de données

23. Spatial Analyst et raster

24. Données • MNT / BD Alti (50m*50m) • BD Carthage • BD Hydro • Cartes géologiques • Orthophoto-aériennes • Images satellites

25. Résolution Nombre de lignes NODATA pixel (X,Y) Nombre de Colomnes SIG - Raster Structure des objets

26. 67 56 49 46 50 53 44 37 38 48 58 55 22 31 24 61 47 21 16 19 53 34 12 11 12 Modèle Numérique de Terrain (MNT) Digital Elevation Model (DEM)

27. 67 56 49 46 50 53 44 37 38 48 58 55 22 31 24 61 47 21 16 19 53 34 12 11 12 Cellule, Pixel, Grid, Grille, Résolution Taille pixel 50 (valeur pixel) pixel

28. SIG - Raster • Format, Importation, exportation • Pentes des versants • Contour • Aspect • Orientation • Relief • Visibilité • Autres méthodes

29. a b c d e f g h i Standard Slope Function

31. ARCHYDROTOOLS et TauDEM

32. ARCHYDROTOOLS et TauDEM • ARCHYDROTOOLSPr MAIDMENThttp://www.ce.utexas.edu/prof/MAIDMENT/http://www.crwr.utexas.edu/gis/archydrobook/Archydro.htmhttp://www.crwr.utexas.edu/giswr/hydro/ArcHOSS/index.cfm • TauDEMPr TARBOTONhttp://www.engineering.usu.edu/cee/faculty/dtarb/http://hydrology.neng.usu.edu/taudem/

34. Logiciels et extensions • ArcHydroTools

35. Modèle de données Graphic courtesy of Maidment et al., ArcHydro team

36. Modèle de données Graphic courtesy of Maidment et al., ArcHydro team

37. Fonctions • Enfoncement, Burning • Fill • Flow Direction • Flow Accumulation • Basin / Drainage / Watershed / Outlet • Stream / Network

38. Enfoncement • Burning ou recoditionning = +

39. Fill

40. 67 56 49 52 48 37 58 55 22 La pente (slope) - hydrologique • Méthode de la ligne de la plus grande pente 30 30 67 56 49 52 48 37 58 55 22 Pente:

41. (ii) The 8 direction pour point model

42. Sens d'écoulement

43. 32 4 64 3 128 2 16 5 1 1 8 6 4 7 2 8 FlowDirection • Sens d'écoulement (Dhuit vs. Dinf.) ESRI encodage Band/GRASS/TARDEM encodage

44. (ii) The 8 direction pour point model

45. 2 2 4 4 8 1 2 4 8 4 128 1 2 4 8 2 1 4 4 4 1 1 1 2 16 FlowDirection Flow Direction Grid • Sens d'écoulement (infini)

46. The D Algorithm  Tarboton, D. G., (1997), "A New Method for the Determination of Flow Directions and Contributing Areas in Grid Digital Elevation Models," Water Resources Research, 33(2): 309-319.) (http://www.engineering.usu.edu/cee/faculty/dtarb/dinf.pdf)

47. (iii) The D method This does not fit in the triangle so the angle chosen is along the diagonal with slope same as D8, i.e.

48. Constitution du réseau

49. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 3 3 1 4 3 1 1 3 1 1 2 1 1 12 1 2 1 12 1 1 1 2 16 1 1 2 1 16 2 1 3 6 25 3 6 1 2 25 FlowAccumulation • Détermination des cellules amont Surface Drainage > 5 pixels

50. 100 grid cell constant support area threshold stream delineation