Écoulement

Le calcul des écoulements est au cœur de l’analyse hydrologique. Il répond à deux questions, dans cet ordre.

Vers où s’écoule chaque cellule ? La réponse est un raster de pointeurs d’écoulement, qui stocke une direction pour chaque cellule.

Quelle surface s’écoule à travers chaque cellule ? La réponse est un raster d’accumulation de flux, qui compte, pour chaque cellule, combien de cellules situées en amont finissent par s’écouler à travers elle. Les valeurs faibles correspondent aux versants, les valeurs élevées aux chenaux. Appliquer un seuil à ce raster est la façon d’extraire un réseau hydrographique.

Exécutez ces outils sur un modèle numérique de terrain conditionné, pas sur un modèle brut. Voir Dépressions et stockage pour cette étape.

Choisir un algorithme

Les outils vont par paires assorties, un pointeur et une accumulation, pour chaque algorithme. Ils diffèrent sur un seul point : à quel point une cellule peut répartir son eau.

Algorithme	Comment l’eau se déplace	À utiliser pour
D8	Tout entière vers le plus pentu des huit voisins.	Les chenaux, les bassins versants, tout ce qui demande un chemin unique et net. Le choix par défaut.
D infini	Répartie entre les deux voisins qui encadrent la vraie direction de la pente.	Le transport de sédiments et les processus de versant, là où les huit directions fixes de D8 paraissent artificielles.
FD8	Répartie entre tous les voisins situés plus bas, pondérée par la pente.	Les processus diffusifs, les indices d’humidité, la conservation de la masse sur les versants.
Rho8	Vers un seul voisin, choisi au hasard avec une probabilité pondérée par la pente.	Des exécutions répétées dont on fait la moyenne, pour supprimer les stries que D8 laisse sur les versants plans.
MD infini, Qin, Quinn	Des variantes à directions d’écoulement multiples, avec des règles de pondération différentes.	Reproduire une méthode documentée, ou comparer des hypothèses de dispersion.

La règle pratique : D8 pour tout ce qui doit produire un réseau ou une limite de bassin, une méthode dispersive pour tout ce qui modélise une quantité qui se répand sur un versant. D8 est aussi le seul pointeur qu’acceptent les outils de bassins versants et de cours d’eau.

Pour commencer

D8 Pointer, puis D8 Flow Accum

La paire standard, et l’entrée de la plupart des autres outils de la boîte à outils.

Exécutez D8 Pointer sur votre MNT conditionné pour obtenir le raster de directions. Exécutez ensuite D8 Flow Accum, qui accepte soit ce pointeur, soit directement le MNT.

Les valeurs d’accumulation de flux s’étendent sur plusieurs ordres de grandeur, puisqu’un chenal rassemble des milliers de fois plus de cellules qu’un sommet. Une rampe de couleurs linéaire ne montre presque rien. Stylisez la couche avec une échelle logarithmique, ou par centiles, et le réseau de drainage apparaît immédiatement.

Flow Accum Full Workflow

Le raccourci. Il ouvre des brèches dans les dépressions, calcule le pointeur et calcule l’accumulation en une seule exécution, et renvoie les trois rasters. Utilisez-le quand vous voulez rapidement le résultat standard, et les outils séparés quand vous avez besoin de maîtriser le conditionnement.

Trace Downslope Flowpaths

Prend des points de départ et suit le chemin d’écoulement vers l’aval depuis chacun, en marquant le trajet jusqu’à ce qu’il atteigne un exutoire ou le bord du raster. C’est ainsi que vous répondez à la question « si quelque chose se déverse ici, où cela va-t-il ? ».

Tous les outils

Outil	Ce qu’il fait
D8 Pointer	Direction de plus grande pente parmi les huit voisins.
D8 Flow Accum	Accumulation de flux selon les directions D8, à partir d’un MNT ou d’un pointeur D8.
D8 Mass Flux	Accumulation D8 d’une charge, avec des rasters d’efficacité et d’absorption. Pour modéliser une substance plutôt que de l’eau.
Dinf Pointer	Direction d’écoulement continue en radians, sans le biais des huit directions.
Dinf Flow Accum	Accumulation de flux selon les directions D infini.
Dinf Mass Flux	Accumulation D infini d’une charge, avec efficacité et absorption.
Fd8 Pointer	Écoulement fractionné vers chaque voisin situé plus bas, pondéré par la pente.
Fd8 Flow Accum	Accumulation de flux selon les directions FD8.
Rho8 Pointer	Direction unique choisie de façon stochastique, pondérée par la pente.
Rho8 Flow Accum	Accumulation de flux selon les directions Rho8.
Mdinf Flow Accum	Accumulation à directions multiples pondérée par la pente. Produit des nombres de cellules, une aire drainée ou une aire drainée spécifique.
Qin Flow Accumulation	Accumulation à directions d’écoulement multiples selon Qin.
Quinn Flow Accumulation	Accumulation à directions d’écoulement multiples selon Quinn.
Minimal Dispersion Flow Algorithm	Rasters de direction et d’accumulation MDFA, qui réduisent au minimum la dispersion artificielle.
Flow Accum Full Workflow	Ouverture de brèches, pointeur et accumulation en une seule exécution, avec les trois rasters en sortie.
Average Flowpath Slope	Pente moyenne des chemins d’écoulement qui traversent chaque cellule.
Average Upslope Flowpath Length	Longueur moyenne des chemins amont qui atteignent chaque cellule.
Max Upslope Flowpath Length	Plus long chemin amont qui atteint chaque cellule.
Max Upslope Value	Propage le long des chemins d’écoulement la valeur amont maximale d’un raster.
Downslope Flowpath Length	Distance de chaque cellule jusqu’à son exutoire, vers l’aval.
Flow Length Diff	Différences locales de longueur des chemins vers l’aval, qui signalent la convergence des écoulements.
Num Inflowing Neighbours	Nombre de voisins qui s’écoulent vers chaque cellule. Zéro signale les lignes de crête.
Trace Downslope Flowpaths	Suit le chemin d’écoulement vers l’aval depuis des points de départ, jusqu’à un exutoire ou au bord du raster.

Remarques

Conservez le pointeur. Les outils d’extraction des cours d’eau et de bassins versants prennent le pointeur en entrée, pas le MNT. Donnez-lui un nom clair quand il arrive sur votre carte.

Effets de bord. Les cellules dont la surface amont dépasse le bord de votre raster ont une accumulation sous-estimée. Edge Contamination, dans Indices hydrologiques, cartographie exactement les cellules concernées.

Et ensuite. Avec un raster d’accumulation en main, poursuivez avec Cours d’eau : extraction du réseau ou Bassins versants.