Télédétection du manteau neigeux et modélisation de la contribution des eaux de fonte des neiges aux débits des oueds du haut atlas de Marrakech

Chapitre I :  Hydrologie spatiale

· Introduction

Les techniques de la télédétection spatiale représentent un apport essentiel pour les études hydrologiques. En hydrologie nivale en particulier, ces techniques sont devenues ces dernières décennies plus appliquées pour le suivi des ressources hydriques contenues dans le manteau neigeux. Les données de la télédétection permettent l'obtention des paramètres de terrain difficiles à mesurer en continue dans des vastes zones. Différents paramètres nécessaires à l'entrée des modèles hydrologiques distribués peuvent être extraits à partir des images satellitaires. Ils sont classés en deux types : paramètres hydrométéorologiques d'état tels que l'humidité du sol, la température de surface, l'extension du couvert nival et son équivalent en eau, le couvert végétal et l'élévation et paramètres hydrométéorologiques de flux comme l'évapotranspiration. Ces données sont très utiles pour modéliser les ressources en eau dans le cas des bassins montagneux des zones arides et semi-arides peu jaugées, et donc des bassins du Haut Atlas marocain.

Dans le présent chapitre, nous donnerons dans un premier temps un aperçu général sur la télédétection spatiale : ces processus, et la notion du rayonnement électromagnétique, de refléctance et de l'orbitographie des satellites. Nous présenterons ensuite quelques étapes de traitement des images satellites et les différentes applications de ces images en hydrologie. Dans une deuxième partie de ce chapitre, nous fournirons une classification des différentes approches en modélisation hydrologique. A la fin du chapitre, les modèles utilisés au cours de ce travail sont présentés d'une manière succincte.

I.1 Elément de la télédétection spatiale

I.1.1 Processus de la télédétection

La télédétection est la technique qui, par l'acquisition d'images, permet d'obtenir de l'information sur la surface de la Terre sans contact direct avec celle-ci. La télédétection englobe tous les processus qui consistent à capter et à enregistrer l'énergie d'un rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi, à traiter et à analyser l'information, pour ensuite mettre en application cette information.

Le processus de télédétection peut être divisé en sept étapes que nous allons décrire succinctement et qui sont illustrées par le schéma ci-après ( Figure ýI ).

Figure ýI-: Le processus de la télédétection ((c)CCRS/ CCT)

A: Source d'énergie ou d'illumination: À l'origine de la majorité des processus de télédétection se trouve une source d'énergie pour illuminer la cible.

B: Rayonnement et atmosphère: Durant son parcours entre la source d'énergie et la cible, le rayonnement interagit avec l'atmosphère. Une seconde interaction se produit lors du trajet entre la cible et le capteur.

C: Interaction avec la cible: Une fois parvenue à la cible, l'énergie interagit avec la surface de celle-ci. La nature de cette interaction dépend des propriétés de réflexion, d'absorption et de transmission des éléments présents à la surface (particules des sols, organes de la végétation, cristaux de neige, molécule d'eau...), ainsi que de leurs agencements (densité, structure et géométrie).

D: Enregistrement de l'énergie par le capteur: 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.

E: Transmission, réception et traitement: 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).

F : Interprétation et analyse: 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.

G: Application: 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.