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

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par Abdelghani Boudhar
Université Cadi Ayyad - Doctorat National 2009
  

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III.2.3.2 Correction des effets topographiques

Pour tenir compte des effets de la topographie, on a procédé à une correction des estimations 2D des surfaces enneigées. Cette correction est réalisée au moyen de l' Équation ýIII après extraction de la pente moyenne correspondant à chacun des pixels de l'image. Cette pente moyenne provient du produit pente fabriqué à la résolution nominale du MNT (environ 90 m) puis dégradée à la résolution des images SPOT-VEGETATION (1 km²) et MODIS (0.5 km²) à l'aide du logiciel ENVI. Cette méthodologie est généralisée sur une chronique d'images VEGETATION de 7 ans (de septembre 1998 à juin 2005, Boudhar et al. 2007) et une série d'images MODIS de 3 années (de septembre 2003 à juin 2006).

Équation ýIII-

Où le taux d'enneigement réel est la proportion de neige dans chaque pixel corrigé des effets de pente et S est le taux d'enneigement vu du ciel pour chaque pixel calculée par les équations ( Équation ýIII et Équation ýIII ).

Les différentes étapes suivies pour obtenir les surfaces de la couverture neigeuse à partir des données VEGETATION et MODIS sont résumées dans l'organigramme de la Figure ýIII .

Figure ýIII-: Organigramme synthétisant les étapes suivies pour calculer les surfaces neigeuses à partir des données VEGETATION et MODIS

La Figure ýIII montre un exemple d'images de l'extension du manteau neigeux sur le Haut Atlas de Marrakech obtenu par les données SPOT VEGETATION. Ces surfaces sont à première vue concentrées au centre de la chaîne, zone des hautes altitudes. L'analyse détaillée de la variation spatio-temporelle de ces surfaces sera discutée dans les sections qui suivent.

Figure ýIII- : Exemple d'images de couverture de neige du Haut Atlas de Marrakech calculées à partir des données SPOT VEGETATION durant la saison 2004/2005

III.2.3.3 Comparaison des surfaces enneigées MODIS et VEGETATION

Dans ce paragraphe, on compare les résultats de cartographie des surfaces neigeuses obtenues par les deux instruments, VEGETATION et MODIS. Cette comparaison est faite durant les périodes 2003/2004 et 2004/2005, pendant lesquelles les deux types de produit sont disponibles. Pour comparer pixel par pixel les images de surface neigeuses des deux capteurs, on a dégradé la résolution des produits MODIS à la même résolution que les images VEGETATION (de 500m à 1km). La Figure ýIII montre la relation globale sur toute la période étudiée entre les surfaces issues des deux capteurs à l'échelle du Haut Atlas de Marrakech. Les deux produits sont bien corrélés avec un coefficient de corrélation de 0.92 et une erreur quadratique (RMSE) de 0.7%. Cette corrélation varie d'une date à autre, la Figure ýIII montre la relation entre les surfaces MODIS et VEGETATION pour quelques dates et le Tableau ýIII résume les statistiques relatives à l'enneigement de chaque date. Les RMSE calculées entres les deux types de surfaces varient de 0.01 à 2.5% avec une moyenne de 1.3%. Cette différence est peut être due aux différences des deux indices utilisés MSI et MNDSI et aussi la différence de la résolution spatiale. Afin de comprendre l'effet de ce dernier, on a comparé les deux surfaces selon les tranches d'altitude ( Figure ýIII ). Cette figure montre que pour toutes les altitudes on a une forte similitude entre les deux produits, MODIS et VEGETATION, à l'exception des altitudes supérieures à 3800 mètres pour lesquelles on a un RMSE de 9.4%. A ce niveau, les erreurs de l'effet de pente sont plus corrigées à la résolution de 0.5 km² des images MODIS qu'à 1 km² des images VEGETATION.

Figure ýIII- : Corrélation entre les pourcentages d'enneigement issus des images VEGETATION et MODIS dans le Haut Atlas durant la période (2003-2005)

Figure ýIII- : Corrélation entre les taux d'enneigement issus des images VEGETATION et MODIS dans le Haut Atlas pour les dates les plus enneigées

Figure ýIII- : Comparaison des proportions des surfaces neigeuses estimées par VEGETATION et MODIS en pourcentage au niveau de chaque tranche d'altitude du Haut Atlas

Date

RMSE(%)

Ecart moyen

(%)

Equation de régression Y=a X+b

a

b

20050507

0,04

0,00

0,63

2,61397

0,00003

20050421

0,27

-0,02

0,56

0,91789

0,00031

20050410

0,39

0,00

0,81

0,87087

0,00020

20050331

1,07

0,09

0,67

0,56605

0,00040

20050212

2,22

0,28

0,95

0,85010

0,00084

20050202

1,14

0,07

0,83

0,72033

0,00082

20050122

1,42

0,04

0,69

0,71479

0,00100

20050106

1,87

0,23

0,87

0,77368

0,00022

20041228

2,72

0,46

0,95

0,83828

0,00031

20041218

1,63

0,23

0,89

0,67411

0,00006

20041116

1,57

0,24

0,92

0,71613

-0,00004

20040623

0,01

0,00

0,89

2,20146

0,00000

20040423

0,73

0,00

0,70

0,75916

0,00060

20040322

1,02

0,04

0,87

0,79645

0,00068

20040321

1,23

0,18

0,88

0,67735

-0,00017

20040317

1,35

0,14

0,90

0,73754

0,00045

20040306

1,62

0,18

0,92

0,80415

0,00029

20040301

2,35

0,37

0,93

0,74599

0,00031

20040214

0,91

0,06

0,90

0,80106

0,00040

20040124

0,78

0,08

0,89

0,77929

0,00004

20040109

1,14

0,05

0,86

0,81671

0,00049

20031230

1,25

0,11

0,90

0,77440

0,00042

20031214

1,81

0,25

0,92

0,79536

0,00001

20031203

2,17

0,34

0,95

0,85142

-0,00019

20031128

2,54

0,46

0,95

0,82909

-0,00063

20031030

0,35

0,03

0,53

0,53029

0,00003

Moyenne

1,29

0,15

0,84

0,89061

0,00026

Tableau ýIII- : Sommaire des statistiques calculées entres les surfaces de neige MODIS et VEGETATION

On constate que les résultats de la cartographie des surfaces des neiges issues des deux capteurs VEGETATION et MODIS sont comparables. Ils peuvent être donc utilisés en même temps pour étudier la dynamique de l'enneigement dans le Haut Atlas Marocain.

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