Tutoriel: Délimitation de ligne de flux et de bassin versant à l’aide d’outils GRASS

La première étape consiste à remplir les cuvettes dans le DEM. Les cuvettes sont des dépressions artificielles qui emprisonnent l'eau et empêchent l'écoulement vers l´exutoire.

1. Démarrez QGIS Desktop avec GRASS.

2. Ajoutez dem.tif au panneau d´affichage des couches.

4. Dans la boîte à outils de traitement, choisissez GRASS | Raster (r.*) | r.fill.dir.

5. Dans la boîte de dialogue r.fill.dir, choisissez la couche DEM (MNT) comme Élévation. Conservez Output aspect direction format comme grass. Enregistrez le DEM sans cuvette sous DEM_filled.tif (assurez-vous de choisir un GeoTiff) et décochez les autres couches de sortie, car nous n'en avons pas besoin.

6. Cliquez sur Exécuter. Fermez la boîte de dialogue après exécution. Le traitement prendra un certain temps. Ignorez les avertissements rouges dans le journal.

7. Supprimez la couche DEM du panneau d´affichage des couches afin que nous n'ayons que la couche DEM_filled pour continuer.

L'étape suivante consiste à calculer l'accumulation d'eau sur le DEM rempli.

L'outil r.watershed a de nombreux paramètres. Consultez la page de GRASS manual page for this tool pour en savoir plus sur les paramètres des algorithmes.

2. Dans la boîte de dialogue r.watershed, choisissez DEM_filled comme élévation. Définissez la taille minimale du l´extérieur du bassin versant Minimum size of exterior watershed basin sur 500 pixels et cochez sur la case d´activation du flux à direction d'écoulement unique Enable Single Flow Direction (D8). Enregistrez le nombre de cellules qui se drainent à travers chaque cellule Number of cells that drain through each cell dans accumulation.tif et enregistrez la direction de drainage Drainage direction dans flowdir.tif. Décochez les autres outputs, nous n'en avons pas besoin.

3. Cliquez sur Exécuter. Fermez la boîte de dialogue après le traitement. Ignorez les avertissements en rouge.

La couche de direction d'écoulement est codée en utilisant la définition GRASS: Le drainage est 8 directions numérotées dans le sens anti-horaire à partir de 1 dans la direction nord-est. La valeur 0 indique que la cellule est une zone de dépression. Les valeurs négatives indiquent que le ruissellement de surface quitte les limites de la région géographique actuelle. La valeur absolue de ces cellules négatives indique la direction de l'écoulement. Par conséquent, nous devons convertir la couche flowdir en valeurs absolues.

4. Dans le menu principal, allez dans la la calculatrice raster Raster | Raster Calculator.

5. Dans la calculatrice raster, composez l'équation suivante:

( "flowdir@1" < 0 ) * -1 * "flowdir@1" + ( "flowdir@1" >= 0 ) * "flowdir@1"

Cette équation est une condition qui se lit comme suit: si les valeurs de direction d'écoulement sont inférieures à zéro, le résultat est booléen True (1), sinon booléen False (0). Multipliez cela par -1 et la direction du flux. De cette manière, la première partie de l'équation donne les valeurs absolues des directions d'écoulement négatives. Ensuite, nous ajoutons la condition si les cellules sont plus grandes ou égales à zéro, donnons la valeur booléenne True (1), sinon la valeur booléenne False (0) et multiplions cela par les valeurs de direction d'écoulement. Cela signifie que les valeurs de direction d'écoulement non négatives conserveront leur valeur d'origine.

6. Enregistrez le résultat sous flowdirabs.tif et cliquez sur OK.

L'étape suivante consiste à calculer l'accumulation d'eau sur le DEM rempli.

Désormais, chaque pixel de la zone d'étude a une valeur d'accumulation de flux, c'est-à-dire la quantité de cellules en amont qui s'écoulent à travers chaque cellule.

Cependant, toutes les cellules ne font pas partie d'un cours d'eau. Nous devons déterminer le seuil d'accumulation de débit au-dessus duquel nous pouvons considérer le pixel comme faisant partie d'un canal fluvial.

1. Installez le plugin QuickMapServices: dans le menu principal allez dans Plugins | Manage and install plugins...

4. Recherchez la rivière Rur sur OSM Standard et inspectez la couche accumulation avec l'outil Identification de l'aval vers l'amont.

Vous verrez qu'en aval les valeurs montent à 2622554 alors qu'en amont elles sont beaucoup plus basses.

En comparant OSM Standard avec la couche accumulation, vous devez déterminer l'accumulation de débit minimum pour une rivière. Ici, nous prendrons 50000 cellules comme seuil.

5. Dans le menu principal, accédez à Raster | Raster Calculator...

6. Tapez l'équation suivante:

7. Enregistrez le résultat sous le nom channels.tif. Cliquez sur OK.

Normalement, vous devriez répéter cette opération pour différentes valeurs de seuil jusqu'à ce que vous obteniez la meilleure correspondance avec les rivières sur une carte de référence ou une image satellite.

L'étape suivante consiste à rechercher la sortie du bassin versant au niveau du ruisseau délimité puis à calculer le bassin versant de cette sortie.

1. Suivez le ruisseau délimité en aval pour trouver l'emplacement approximatif où le Rur (Roer en néerlandais) pénètre dans la Meuse (Maas en néerlandais). Utilisez la couche vectorielle OSM Standard et streams pour trouver cet emplacement.

2. Dans la boîte à outils de traitement, accédez à GRASS | Raster (r.*) | r.water.outlet.

3. Dans la boîte de dialogue r.water.outlet, choisissez flowdirabs comme nom du raster à utiliser comme input Name of input raster map. Pour les coordonnées de l´exutoire, Coordinates of outlet point, cliquez sur et choisissez le point sur le flux délimité. Zoomez assez près.

4. Enregistrez le bassin sous le nom catchment.tif.

5. Cliquez sur Exécuter. Fermez la boîte de dialogue après le traitement.

Nous devons maintenant convertir le bassin versant en polygone.

8. Dans la boîte de dialogue r.to.vect, choisissez catchment pour input raster layer et choisissez area comme type d'entité Feature type. Conservez le reste par défaut. Enregistrez le résultat sous Rur_catchment.shp.

9. Cliquez sur Exécuter. Fermez la boîte de dialogue après le traitement.