Méthodes et applications de reconstitution du débit fluvial à partir de données multi-sources de télédétection

GU Pengfei ,  

LI Miaomiao ,  

WU Lang ,  

WU Yongxiang ,  

XU Yi ,  

SHI Rui ,  

WU Wei ,  

JIANG Xi ,  

WANG Gaoxu ,  

摘要

L'obtention du débit fluvial est une base importante pour la gestion des ressources en eau et la protection écologique. Les méthodes traditionnelles d'observation du débit sont chronophages et laborieuses, et ont du mal à répondre aux besoins modernes de surveillance hydrologique en termes de couverture et de rapidité. Avec le développement continu des technologies de télédétection, des ressources de données efficaces et à large couverture ainsi que des moyens techniques sont disponibles pour les recherches de reconstitution du débit. Cette étude s'appuie sur la plateforme de calcul en nuage de télédétection Google Earth Engine (GEE), utilisant les images satellites Landsat 5/7/8 et Sentinel-1/2, et a extrait en masse la largeur des rivières pour le tronçon Wai Zhou du bassin versant du fleuve Gan entre 1990 et 2019, ainsi que pour les tronçons de Zhangshu, Xiajiang et Jian entre 2003 et 2019. En combinant les fonctions puissance et linéaire, le débit des quatre tronçons a été estimé. Les résultats montrent que la largeur des rivières extraite en lots via GEE peut efficacement réaliser la reconstitution du débit. Entre 1990 et 2003, le débit reconstitué du tronçon Wai Zhou correspondait bien au débit mesuré, mais après 2003, le débit reconstitué sous-estimait manifestement le débit en période de crue et surestimait le débit en période d’étiage, avec une précision globale relativement faible (R²=0,69, NSE=0,66) ; en comparaison, les tronçons de Zhangshu, Xiajiang et Jian présentaient une reconstitution stable entre 2003 et 2019, très cohérente avec le débit mesuré, avec une haute précision (R² et NSE supérieurs à 0,90). En plus de l’effet de contre-poussé des eaux de retour dans le tronçon aval du fleuve Gan, l’évolution de la topographie du lit fluvial est aussi une des raisons de la faible précision de la reconstitution du débit dans le tronçon Wai Zhou ; sous l’impact combiné des activités illégales d’extraction de sable et du transport de sédiments, le grand profil hydrologique de la station Wai Zhou a subi une évolution intense entre 1990 et 2019, passant globalement par trois phases : « baisse – hausse – stabilisation », avec une profondeur maximale d’abaissement de 2,56 m ; en divisant le tronçon Wai Zhou en trois périodes 1990–1999, 2000–2011 et 2012–2019 et en refaisant la reconstitution, la précision de la reconstitution a été significativement améliorée, avec des R² et NSE supérieurs à 0,85 pour les trois périodes, surtout pour 2012–2019, où R² et NSE ont augmenté jusqu’à 0,90.

关键词

Satellites multi-sources, estimation du débit, technologie de télédétection, Google;Earth;Engine (GEE), bassin versant de la lac Poyang, fleuve Gan

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