Hoang, Kim Huong
(2014).
Cartographie de l'occupation du sol du bassin versant de la rivière Câu (Vietnam) au moyen d'images optiques et SAR en support à la modélisation hydrologique.
Thèse.
Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 244 p.
Résumé
Le bassin versant de la rivière Câu (nord du Vietnam) a connu un développement économique
important accompagné d'urbanisation et d'industrialisation après l'adoption d'une politique de
réforme économique en 1986. Une étude sur les changements de l'occupation survenus dans la
partie aval du bassin versant entre 1993 et 2003 (Hoang, 2007) a fait ressortir une expansion
importante du milieu urbain associée à une densification des zones urbaines existantes et à une
diminution significative des espaces agricoles. Il en résulte un impact sur l'hydrologie et la
qualité de l'eau.
Le besoin d'améliorer la gestion intégrée du bassin versant de la rivière Câu demande de
développer des méthodes pour surveiller l'occupation du sol. La méthode de télédétection
optique pour classifier et cartographier l'occupation du sol (Hoang et al., 2008) est bien établie
et peut être considérée comme efficace. Néanmoins, cette méthode affiche certaines lacunes
lorsqu'appliquée à l'échelle détaillée des régions où l'occupation du sol est complexe et où la
couverture nuageuse est fréquente, comme c'est le cas dans le bassin versant étudié. La
détection des rizières, lesquelles occupent une proportion importante de la superficie du bassin
versant, est donc limitée en utilisant des données optiques.
Dans la première partie de cette thèse, afin de suivre l'évolution récente de l'occupation du sol,
des images HRVIR 2 de SPOT -4 ont été acquises fin novembre 2007 et début janvier 2008.
L'approche de classification hiérarchique avec le mode de classification « avec caractéristique
liée aux classes» a été développée et appliquée afin d'extraire les classes d'occupation du sol
pertinentes à la modélisation hydrologique, sans distinguer les rizières des autres types de
culture. Cette approche a montré son efficacité, la précision globale de la classification étant de
91 %. Une diminution significative de la confusion entres les milieux urbain, les terres agricoles
et les plantations a été remarquée par rapport à la classification de l'image LANDSAT-7 de
2003, dont la précision globale était de 78 %.
Par la suite, afin de distinguer les rizières des autres types de culture, deux séries de données
RADARSAT-2 en bande-C (double polarisation et polarimétriques) ont été utilisées, ces images
ayant été acquises de mai 2009 à mai 2010 et couvrant deux périodes de croissance du riz, soit
la période de la principale récolte (saison traditionnelle du riz) et celle du printemps.
En se basant sur l'analyse de la rétrodiffusion temporelle des rizières, une méthode de seuillage
adaptée a été appliquée sur les images du rapport de données double polarisation en mode
Standard (S5) acquises en début de saison et à la mi-saison. Cette méthode a permis de
détecter 74 % des rizières de la saison traditionnelle du riz et 63 % des rizières de la saison de
riz du printemps, en comparant avec des données statistiques de la province de Thai Nguyen.
La précision globale de la classification obtenue est de 71 % pour la saison traditionnelle de riz
et de 67 % pour la saison de riz du printemps.
Afin d'estimer le potentiel des données polarimétriques RADARSAT-2 en mode fin (FQ21) pour
cartographier les rizières d'une zone hétérogène, la matrice de cohérence a été choisie, parmi
d'autres matrices et paramètres polarimétriques, pour identifier les rizières. La classification a
été réalisée à l'aide de l'algorithme Support Vector Machine (SVM). Cet algorithme a été
également appliqué sur la seule polarisation HH en vue de comparer l'efficacité d'identification
des rizières entre la matrice de cohérence et une seule polarisation. Les résultats ont montré le
potentiel des données polarimétriques ainsi que celui de la méthode de la classification par le
SVM pour détecter et distinguer les rizières dans les milieux d'utilisation du sol morcelée. La
classification dérivée de la polarisation HH obtient une précision globale moindre que celle
dérivée des données polarimétriques, soit 72 % contre 82 % (pour la saison traditionnelle du riz
2009) et 71 % contre 74 % (pour la saison de riz du printemps).
Malgré certaines limites observées (le manque de données de référence ainsi que de données
sur le terrain, le retard par rapport aux usages des pratiques agricoles dû aux conditions
climatiques ou économiques et la mauvaise qualité de la croissance des plantes), la méthode
par seuillage a permis d'identifier les rizières du bassin versant. Ces dernières informations ont
ensuite été intégrées à la carte thématique dérivée d'images SPOT-4 pour obtenir la carte
finale. Cette carte sert directement à la modélisation hydrologique.
Enfin, les calculs des besoins en eau pour la culture du riz ont montré que les rizières prennent
une grande proportion du débit total dans les deux sous-bassins versants utilisés en exemple.
Ces calculs montrent l'importance de détecter les rizières si l'on souhaite réaliser des
simulations hydrologiques réalistes sur le bassin versant de la rivière Câu et tendent à confirmer
une des hypothèses de la thèse, qui est que l'identification des rizières sur la carte d'occupation
du sol améliore les évaluations et prédictions liées au cycle hydrologique.
Les résultats obtenus offrent l'avantage d'ouvrir des pistes d'application des images SAR et de
la classification SVM pour classifier les types d'occupation du sol, en général, et plus
particulièrement pour détecter les rizières au nord du Vietnam. Ils contribuent également à
supporter les décideurs du bassin versant pour établir des actions concrètes en matière de
gestion durable, de protection et de conservation de l'environnement, en général, et de celle de
l'eau, en particulier.
Type de document: |
Thèse
Thèse
|
Directeur de mémoire/thèse: |
Bernier, Monique |
Co-directeurs de mémoire/thèse: |
Duchesne, Sophie; Tran, Y Minh |
Mots-clés libres: |
occupation du sol; bassin versant; culture du riz; modélisation hydrologique; qualité de l’eau; imagerie radar; imagerie optique; images SPOT 4-HRVIR; RADARSAT-2; rivière Câu; Vietnam |
Centre: |
Centre Eau Terre Environnement |
Date de dépôt: |
23 sept. 2014 20:47 |
Dernière modification: |
20 nov. 2015 16:25 |
URI: |
http://espace.inrs.ca/id/eprint/2376 |
Actions (Identification requise)
 |
Modifier la notice |