Acquisition des données de base

L’acquisition des données peut être faite sous plusieurs formes, selon leur disponibilité, les moyens de l’organisme qui constitue la Base et les buts recherchés. Cette phase ne doit pas être négligée dans un projet de SAGE : les données sont en effet beaucoup plus onéreuses que le matériel informatique ou les logiciels capables de les traiter. La disponibilité des données de base conditionne les traitements ultérieurs et, dans le domaine de la gestion des eaux, les données font fréquemment défaut ou présentent une faible fiabilité [Rietjens et al., 1994a].

11.4.1 Les Banques de Données

Leur inventaire a été effectué dans le Guide Cartographique des SAGE [Agence de l’Eau Rhône-Méditerrannée-Corse, 1995].

Ces Banques de Données sont pour beaucoup en cours de constitution. La majorité est sous forme de texte et les données sont géo-référencées par leur coordonnées (en Lambert II, le plus souvent). Un travail de restructuration est nécessaire pour pouvoir les intégrer dans la Base de Données Géographiques du SAGE.

Par ailleurs, la résolution est pour la plupart assez faible, elle atteint difficilement l’équivalent du 1 / 50 000 ème_{. Cette faible résolution est souvent critique pour la modélisation}

de phénomènes sur un bassin versant de quelques centaines de km² (étendue définie pour les SAGE). La thématique générale de chaque Banque de Données n’est pas forcément adaptée à la représentation de phénomènes nécessaire à la gestion d’un bassin versant. Il est donc utile, dans certains cas, de recourir soi-même à l’acquisition des données par ses propres moyens comme nous l’avons fait pratiquement pour les données utilisées sur le bassin versant du Renaison. Par exemple, pour modéliser les risques de pollution diffuse des cours d’eau à partir des zones agricoles, aucune Banque de Données ne distingue les terres labourables, les prairies intensives et les pâturages.

11.4.2 La digitalisation de cartes existantes

C’est le moyen le plus classique de numérisation de documents cartographiques. Ce moyen est adapté à des données de type vecteur : arcs et points. S’il offre une bonne précision, il reste très coûteux de par le temps d’acquisition manuelle nécessaire.

11.4.3 Le "scannage" de cartes existantes

La saisie des données par balayage électronique ou « scannage » est plus rapide mais elle pose des problèmes d’identification, de filtrage automatique ou manuel des données inutiles et de raccordement des images dû à la taille du scanner. En effet, contrairement à la digitalisation où une sélection des données s’opère grâce à l’utilisateur, le scanner saisit « aveuglément » tous les objets graphiques. Différentes alternatives s’offrent pour structurer les données issues du scannage :

- avec la visualisation à l’écran de l’image scannée comme fond de plan, effectuer la vectorisation manuelle des éléments géographiques. Cette méthode offre, par rapport à la digitalisation, l’avantage de pouvoir agrandir l’espace pour affiner la saisie des données sur des zones délicates, l’utilisateur ne dépend plus alors de l’échelle de la carte papier (pour l’acquisition tout au moins),

- faire la classification supervisée ou non supervisée de la carte scannée comme une image de télédétection afin d’extraire semi-automatiquement les objets géographiques, cette méthode est plus délicate puisqu’elle fait appel au traitement d’image.

Nous avons choisi la première méthode car l’apprentissage de la seconde et sa réalisation pratique nécessitait une étude plus longue que la première méthode.

11.4.4 Le traitement d’images satellitaires ou aériennes

Ce moyen d’acquisition est particulièrement intéressant lorsque les données n’existent pas sous une forme adéquate : faible résolution, thématique inadaptée, couverture non homogène sur l’étendue géographique...

- classification non supervisée : le logiciel de traitement d’image effectue une classification basée sur la fréquence des réponses des pixels,

- classification supervisée : l’utilisateur peut définir des zones de calage où il connaît la nature réelle de la surface. Des algorithmes permettent alors de classifier les pixels en fonction de la proximité de leur réponse spectrale par rapport aux pixels appartenant à des zones calées.

L’emploi de multiples indices permet de faire apparaître certains phénomènes par croisement de plusieurs bandes spectrales : les indices de végétation, par exemple. Grésillon souligne l’importance de la végétation dans la prévision des crues notamment et du rôle de la télédétection dans une meilleure prise en compte de ce facteur [Grésillon, 1995].

Une approche emboîtée à plusieurs niveaux de résolution (de l’image satellitaire au terrain en passant par l’image aérienne) permet, dans le domaine des ressources en eau, d’observer les mêmes phénomènes selon différentes perspectives et de valider les interprétations réalisées à un autre niveau [Puech et Carette, 1995]. Monget et Wald ont d’ailleurs réalisé des combinaisons d’images satellitaires [Monget et Wald, 1984].

Des logiciels d’analyse d’images sont actuellement disponibles et peuvent être couplés avec un SIG, comme par exemple ER-Mapper ou ERDAS avec ARC/INFO.

Mais de multiples problèmes demeurent encore dans le domaine de la télédétection et l’obtention d’une information fait souvent appel à l’expertise de spécialistes. La réponse du pixel d’une image intègre toute une série de facteurs qui sont difficiles à distinguer.

Des domaines d’utilisation intéressants, en gestion des ressources en eau, de la télédétection sont [Puech et Carette, 1995] : la végétation, les sols, la topographie (obtention d’un MNT), réseau de drainage, limites du lit mineur et du lit majeur, turbidité de l’eau. La télédétection peut être employée directement pour l’évaluation du déficit hydrique [Guillard et Monget, 1983].

Les avantages de la télédétection pour les ressources en eau sont [Puech et Carette, 1995] : une cartographie rapide et objective, une mémoire du paysage et une perspective à une échelle plus générale que les campagnes de terrain.

Voici quelques exemples d’applications intéressantes pour un SAGE : - la cartographie des ressources en eau

L’analyse structurale en domaine de socle permet d’extraire des anomalies de végétation liées à des sols plus profonds et de texture différente. Ce type d’anomalie peut révéler la présence de failles profondes, sièges de circulations d’eau souterraine (voir notamment [Langevin et al., 1991], [Drury, 1992], [Biémi et al., 1995] et [Savane et al., 1995]). Le produit de cette analyse peut être intégré dans le SIG pour croiser cette information avec d’autres données comme une carte géologique (une faille dans du granite risquera moins d’être colmatée qu’une faille dans des schistes, sauf si elle est silicifiée ou soumise à une altération tropicale). Des études peuvent signaler un fonctionnement de certaines directions de fractures en faille normale (en distension) dans la région étudiée, il est possible par analyse spatiale de ne conserver que les failles présentant cette direction pour avoir une carte des zones

au potentiel d’écoulement souterrain élevé et d’extraire les sites optimaux correspondant aux noeuds d’intersection de failles.

Cette information a non seulement un intérêt pour la détermination des ressources potentielles mais elle permet aussi de mieux comprendre l’alimentation des captages existants. Elle est donc utile pour la détermination des périmètres de protection par exemple, puisqu’elle indique les directions d’alimentation.

Les zones humides peuvent être extraites d’une image satellitaire ou aérienne notamment en infrarouge qui est sensible à la présence d’eau.

- cartographie de l’occupation du sol

L’analyse d’image est fréquemment employée pour obtenir l’occupation du sol.

Nous avons utilisé des photographies aériennes pour la définir sur le bassin du Renaison. La classification qui nous intéresse pour un SAGE sur le Renaison est (la classification doit être adaptée au fonctionnement du bassin et aux questions auxquelles il faut répondre) : forêt conifères, forêt feuillus, lande, pâturage, prairie, terre labourable, habitat individuel, habitat collectif, zone industrielle, surface d’eau libre. La procédure suivante a été utilisée :

. "scannage" des photographies aériennes,

. calage géographique par superposition d’une carte de points de repères (réseau routier)

. détermination des classes par interprétation visuelle

. calage de l’interprétation par une visite de terrain sur les sites étudiés . digitalisation des polygones à l’écran directement sur l’image aérienne . validation par une nouvelle visite de terrain

Cette procédure a demandé environ quinze journées de travail pour un territoire de 150 km² environ. Nous estimons la précision de la carte à 25 mètres. Cette résolution s’affaiblit dans les zones accidentées où les distorsions de l’image sont importantes.

L’interprétation aurait été plus rapide, en précision et en homogénéité, en employant des méthodes de classification supervisée s’il on avait eu à disposition des logiciels spécialisés dans ce domaine et une bonne connaissance de la télédétection.

Simonneaux a mis au point une méthodologie de renseignement d’un parcellaire agricole au moyen d’images SPOT basée sur une connaissance des réponses spectrales des cultures, des caractéristiques physiques des parcelles et de la répartition spatiale des signatures [Simonneaux, 1993].