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Méthodes géostatistique pour l'interpolation et la modélisation en 2d/3d des données spatiales

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par Wilfried DESPAGNE
Université de Bretagne Sud - Master en Statistique et Informatique 2006
  

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Conclusion

L'objectif de ce travail a été de créer une carte de la bathymétrie au toit du socle rocheux dans la partie orientale du golfe du Morbihan. A partir d'un semis de 461 points observation, il était demandé d'estimer la valeur (profondeur de la roche sous la couche sédimentaire) des points d'une grille de 3611 points. Une recherche bibliographique a permis d'étudier les bases des techniques d'interpolations spatiales et notamment celle du krigeage ordinaire. Cette dernière a été présentée d'un point de vue théorique et appliquée. Les fondements mathématiques du krigeage et de son étape préalable, l'analyse variographique, ont été examinés et discutés. Le choix de cette méthode a été motivé par le manque de données disponibles de la variable à interpoler. Le cokrigeage (généralisation multivariable du krigeage) est une des rares techniques d'interpolation qui permette d'intégrer des variables auxiliaires dans la modélisation. Nous avons pu ainsi profiter de l'information apportée par le modèle numérique de terrain, fait par le SHOM, pour estimer plus précisément la profondeur de la roche sous la couche sédimentaire. Toute fois, les estimations produites auraient pu être encore améliorées par d'autres variables auxiliaires comme la bathymétrie au début du XXème siècle ou la force du courant. Mais à l'heure actuelle, ces données n'existent pas dans un format numérique exploitable.

Cette application concrète a révélé l'importance de l'analyse variographique. Elle fait la force et la faiblesse du krigeage. Elle permet en effet à l'instar des méthodes déterministes, de modéliser la structure spatiale de la variable régionalisée (anisotropie, dépendance et corrélation spatiale entre les observations) ; mais elle ne peut pas être automatisée. Un mauvais ajustement du variogramme ne pourra jamais donner de bonnes estimations et entraîne par ailleurs une mauvaise approximation des erreurs. C'est un point délicat car l'avantage du krigeage par rapport à d'autres méthodes, est qu'il permet justement de mesurer la précision de l'estimation fournie.

Les méthodes déterministes, comme celles d'interpolation par partitionnement de l'espace, sont automatisées et peuvent par conséquent être facilement intégrées aux logiciels de système d'information géographique (SIG). Certaines permettent d'interpoler des variables qualitatives (méthode du plus proche voisin, méthode de Thiesen), ce que ne propose pas le krigeage. C'est ainsi que l'on a pu tracer une carte du territoire occupé par des crépidules sur la base d'un échantillon de prélèvements localisés.

Suivant le nombre de sites d'observation, leur dispersion géographique, les modalités de la variable observée, il se peut qu'une méthode d'interpolation soit préférable à une autre. Il n'en reste pas moins que l'utilisateur ne pourra pas faire l'économie de tester plusieurs méthodes d'interpolation et utiliser la validation croisée pour valider ses résultats.

Ainsi au fil des chapitres, des méthodes déterministes et une méthode stochastique, notamment géostatistique ont été approfondi, illustré et comparé. C'est ainsi que les objectifs du stage, à savoir proposer des méthodes pour créer un modèle numérique de terrain à partir d'un échantillon de données, ont été atteints.

Il aurait aussi été intéressant, d'étudier le suivi spatio-temporel de la couverture sédimentaire, ou encore analyser la propagation des crépidules dans le temps. Des cartes à différentes époques permettraient de mieux comprendre le déplacement des sédiments ou crépidules à l'échelle du golfe et de localiser les zones critiques ainsi que leurs origines. Malheureusement les données en notre possession ne sont pas assez détaillées pour profiter de ces techniques.

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