Dépressions et stockage

Un modèle numérique de terrain contient toujours des dépressions : des cellules plus basses que tous leurs voisins, sans chemin de sortie vers l’aval. Quelques-unes sont réelles, comme les mares, les carrières et les dolines karstiques. La plupart sont des artefacts, dus à l’interpolation, à la végétation restée dans la surface, ou à un remblai routier qui barre une vallée parce que la buse qui passe dessous est invisible pour le capteur.

Dans tous les cas, l’eau acheminée sur cette surface s’y arrête. Toutes les accumulations de flux, tous les réseaux hydrographiques et tous les bassins versants que vous calculerez ensuite seront faux. C’est pourquoi cette sous-boîte à outils vient en premier : elle produit le modèle numérique de terrain conditionné qu’utilise le reste de la boîte à outils Hydrology.

Il existe deux écoles pour supprimer une dépression. Le comblement l’élève jusqu’au niveau de son exutoire le plus bas, comme si l’on versait de l’eau jusqu’à ce qu’elle déborde. L’ouverture de brèche y creuse un chenal étroit, comme si l’on entaillait le rebord. Le comblement est simple et fonctionne toujours, mais aplanit de grandes surfaces. L’ouverture de brèche modifie beaucoup moins de cellules et reflète souvent mieux la réalité, puisque l’obstacle est fréquemment une buse manquante.

Le manuel de Whitebox est explicite sur ce point : essayez d’abord d’ouvrir des brèches, et rabattez-vous sur le comblement pour ce qui n’a pas pu être résolu.

Pour commencer

Breach Depressions Least Cost

La première passe recommandée. Pour chaque cuvette, l’outil cherche le chemin le moins coûteux vers une cellule plus basse, le coût mesurant de combien le terrain doit être abaissé, et creuse ce chenal.

Paramètre	Ce qu’il faut renseigner
Dem	Votre raster d’altitude.
Max Dist	Jusqu’où, en cellules, la recherche peut aller pour trouver un exutoire. C’est le paramètre qui compte. Trop petit, les cuvettes situées derrière un large remblai restent non résolues ; trop grand, la recherche devient lente. La valeur par défaut de 100 cellules est un bon point de départ.
Max Cost	Un plafond facultatif sur l’abaissement acceptable. Laissez-le vide au début, et renseignez-le si vous voyez des chenaux creusés dans un terrain qui aurait dû rester intact.
Fill Deps	Comble ce qui n’a pas pu être percé dans les limites ci-dessus. Laissez-le activé quand c’est votre seule étape de conditionnement, pour que la sortie soit garantie sans dépression.
Minimize Dist	Fait préférer à la recherche les chemins de brèche courts, en plus des chemins peu profonds.
Flat Increment	Un minuscule pas d’altitude appliqué aux zones plates pour que l’écoulement garde une direction. Laissez-le vide et l’outil le détermine.
Output	Le modèle numérique de terrain conditionné.

Fill Depressions

L’approche classique, et la plus sûre quand vous avez besoin d’une surface sans aucune dépression. Elle élève chaque creux jusqu’à son niveau de débordement selon une stratégie d’inondation par priorité (priority flood).

Paramètre	Ce qu’il faut renseigner
Dem	Votre raster d’altitude.
Fix Flats	Applique une très faible pente aux zones plates comblées pour que l’eau ait encore un endroit où aller. Laissez-le activé : sinon les zones plates cassent le calcul des écoulements exactement là où vous venez de réparer la surface.
Flat Increment	L’importance de cette pente. Laissez-le vide, sauf si le résultat présente des artefacts.
Max Depth	Ne comble que les dépressions moins profondes que cette valeur. C’est ainsi que vous conservez les vrais lacs et les carrières comme dépressions tout en supprimant le bruit.
Output	Le modèle numérique de terrain conditionné.

Fill Depressions Wang And Liu et Fill Depressions Planchon And Darboux réalisent la même opération avec le jeu de paramètres de ces deux algorithmes publiés, pour ceux qui reproduisent une chaîne de traitement documentée.

Fill Burn

La réponse pragmatique aux remblais routiers. Vous lui donnez un réseau hydrographique auquel vous faites déjà confiance, généralement issu d’un jeu de données national ; il abaisse le MNT le long de ces lignes, puis comble ce qui reste. Le drainage obtenu suit les cours d’eau dont vous savez qu’ils existent, au lieu de contourner chaque route.

Burn Streams At Roads fait le même travail ciblé, mais seulement aux croisements entre cours d’eau et routes, ce qui modifie beaucoup moins la surface.

Sink et Depth In Sink

Deux outils pour regarder avant d’agir. Sink marque les cellules qui appartiennent à une dépression, pour que vous voyiez combien il y en a et où. Depth In Sink mesure à quelle profondeur sous son niveau de débordement se trouve chaque cellule, ce qui vous indique si vous avez affaire à quelques centimètres de bruit ou à un vrai creux de dix mètres.

Exécutez l’un d’eux sur un MNT brut avant de choisir entre ouverture de brèches et comblement.

Tous les outils

Outil	Ce qu’il fait
Breach Depressions Least Cost	Supprime les dépressions en creusant dans chaque cuvette le chenal le moins coûteux, dans la limite d’une distance de recherche et d’un coût que vous fixez.
Breach Single Cell Pits	Creuse des chenaux d’une cellule dans les cuvettes isolées d’une seule cellule. Une première passe rapide, à très faible impact.
Burn Streams	Abaisse l’altitude des cellules le long d’un réseau hydrographique pour que le drainage le suive.
Burn Streams At Roads	Abaisse l’altitude seulement aux croisements entre cours d’eau et routes, pour percer les remblais routiers.
Depth In Sink	Mesure à quelle profondeur chaque cellule se trouve sous la surface aux dépressions comblées.
Fill Burn	Grave un réseau hydrographique dans le MNT, puis comble les dépressions restantes.
Fill Depressions	Comble toutes les dépressions par inondation par priorité, avec traitement des zones plates et profondeur maximale facultative.
Fill Depressions Planchon And Darboux	Comblement des dépressions avec le jeu de paramètres de Planchon et Darboux.
Fill Depressions Wang And Liu	Comblement des dépressions avec le jeu de paramètres de Wang et Liu.
Fill Pits	Comble uniquement les cuvettes isolées d’une seule cellule.
Flatten Lakes	Attribue à chaque polygone de lac une altitude unique, celle de sa cellule de périmètre la plus basse.
Impoundment Size Index	Estime, pour chaque cellule, la profondeur moyenne et maximale, le volume, la surface et la hauteur de barrage de la retenue que créerait un barrage à cet endroit.
Insert Dams	Ajoute des remblais de barrage aux points que vous fournissez, en choisissant la crête d’après le profil du terrain.
Raise Walls	Rehausse l’altitude le long de lignes de murs ou de digues, avec ouverture facultative de brèches aux croisements choisis.
Sink	Marque les cellules qui appartiennent à une dépression topographique.
Stochastic Depression Analysis	Perturbe le MNT de nombreuses fois dans sa marge d’erreur et renvoie, par cellule, la probabilité de se trouver dans une dépression. Le moyen de distinguer un vrai creux du bruit.
Topological Breach Burn	Grave les cours d’eau, conditionne la surface et renvoie en une seule passe les rasters de cours d’eau, d’altitude, de pointeurs et d’accumulation.
Upslope Depression Storage	Cartographie la profondeur moyenne de stockage dans les dépressions en amont de chaque cellule, sur un MNT conditionné.

Remarques

Conservez l’original. Chaque outil écrit une nouvelle couche raster : le MNT brut reste donc sur votre carte. Comparez les deux avant de continuer : une passe de conditionnement qui a modifié un quart de votre terrain vous dit quelque chose sur les paramètres.

Et ensuite. Avec un modèle numérique de terrain conditionné en main, poursuivez avec Écoulement.

Crédits

Ces outils proviennent de WhiteboxTools, du professeur John Lindsay, de l’université de Guelph. Son manuel documente chaque algorithme et cite les travaux de recherche sur lesquels il repose.