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Lidar DEM error analyses and topographic depression identification in a hummocky landscape in the prairie region of Canada

Li, S., MacMillan, R.A., Lobb, D.A., McConkey, B.G., Moulin, A.P., et Fraser, W. (2011). « Lidar DEM error analyses and topographic depression identification in a hummocky landscape in the prairie region of Canada. », Geomorphology, 129(3-4), p. 263-275. doi : 10.1016/j.geomorph.2011.02.020  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Les dépressions topographiques sont fréquentes dans les paysages qui sont complexes sur le plan topographique. Lorsqu’ils utilisaient les anciens modèles altimétriques numériques (MAN) à faible résolution, les chercheurs supprimaient souvent toutes les dépressions afin d’assurer un écoulement continu de l’eau jusqu’à la limite du domaine. Ils supposaient en effet que la plupart des dépressions étaient dues à des erreurs des MAN. Cette pratique n’est plus justifiée aujourd’hui, compte tenu de la disponibilité grandissante de MAN de haute précision. Cependant, très peu d’études ont été réalisées sur la façon dont les options de traitement des MAN, comme le lissage, la réduction de résolution et l’établissement de seuils de superficie et de profondeur, peuvent influer sur la détermination des dépressions. Cette étude a porté sur un site de la région des Prairies canadiennes. Il s’agissait d’un paysage glaciaire mamelonné comprenant de nombreuses zones humides. Des données topographiques lidar ont été recueillies et utilisées pour produire un MAN selon une grille à mailles carrées de 1 m sur 1 m. Des analyses détaillées des erreurs liées au MAN lidar ont été réalisées. Une série de MAN a ensuite été produite selon différents degrés de lissage et de réduction de résolution. FlowMapR, un outil reconnu d’analyse du terrain, a servi à déterminer les dépressions dans chaque MAP selon différents seuils de superficie et de profondeur établis par l’utilisateur. Les résultats ont été validés par rapport à un relevé des zones humides. Nous avons établi que les problèmes associés à la détermination des dépressions à l’aide d’un MAN lidar étaient de deux ordres. D’une part, les fausses dépressions créées par des erreurs des MAN doivent être éliminées, ce qui nécessite le lissage des données brutes du MAN lidar. D’autre part, il est également souhaitable de supprimer les dépressions topographiques qui ne correspondent pas à des bassins fermés à l’échelle spatiale ou temporelle des processus à l’étude. L’établissement de seuils de superficie et de profondeur semblait être l’option à privilégier dans ce cas. Nous avons proposé d’utiliser l’erreur non autocorrélée du MAN lidar comme critère pour le lissage du MAN, et de prendre en compte les liens hydrologiques entre les dépressions pour la sélection des seuils de superficie et de profondeur. Pour un paysage mamelonné présentant des sols loameux dans la région des Prairies canadiennes, l’utilisation d’un MAN lidar ayant subi de 10 à 20 opérations de lissage selon un seuil de superficie de 200 m2 et un seuil de profondeur de 0,1 m a été recommandée pour la détermination des dépressions.

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