Soil moisture and hydrological modelling using radar and optical remote sensing : A case study in Brittany (France)
Modélisation hydrologique des écoulements et de l'humidité du sol utilisant la télédétection radar et optique : une étude de cas en Bretagne
Résumé
The present paper reports on an investigation on the possibility of using radar and optical remotely sensed data in hydrology. A former paper had described the methodology and the first results of this research conducted in the frame of a ERS.1 pilot-project. The first aim of the project is soil moisture monitoring in order to improve outflow forecasting methods on agricultural river basins. New results are presented from the data acquired during the 1992-1994 period in central Brittany (France). Ground-truth data from the Naizin research watershed have been compared with ERS.1 SAR data at the basin scale. The results of the winter periods (phases B and D ) are in good agreement. This confirms the possibility of monitoring surface soil moisture at the basin scale during the periods of low vegetation density with the spaceborne ERS.1 SAR. The calibration relationship was tried on a large number of basins during the phase B (1992 winter). The paper presents maps showing the space-time variation of surface soil moisture at the basin scale over the Brittany region. The second aspect of the project is the development of a hydrological model, taking into account the mean characteristics of the surface (soil and vegetation cover), and able to simulate soil moisture and catchment runoff. This model was calibrated over the Naizin watershed using terrain and remote sensing data. Then, it was applied on the other Breton river basins where a large dataset of NOAA/AVHRR has been constituted. The results of the simulation are generally in good agreement with the measurements.
Cet article présente les résultats de recherches effectuées dans le cadre d'un projet-pilote ERS.1 sur la possibilité d'utiliser des données de télédétection radar et optiques en hydrologie. Le but premier du projet est le suivi de l'humidité du sol pour améliorer les méthodes de prévision de débit de bassins versants agricoles. Les résultats présentés concernent les données acquises pendant la période 1992-1994 en Bretagne Centrale. Les données vérité-terrain recueillies sur le bassin versant de recherche de Naizin ont été comparées aux données du radar à synthèse d'ouverture d'ERS.1 à l'échelle du bassin versant. Les bons résultats obtenus au cours des périodes hivernales confirment la possibilité d'utiliser ERS.1 pour le suivi de l'humidité de surface du sol lorsque la végétation est peu développée. La relation d'étalonnage ainsi obtenue a permis de cartographier les variations spatio-temporelles de l'humidité de surface d'une série de bassins versants bretons pendant l'hiver 1992. Le second aspect du projet concerne le développement d'un modèle hydrologique prenant en compte les caractéristiques moyennes de la surface (sol et couvert végétal), capable de simuler l'humidité du sol et les écoulements. Ce modèle a été calé sur les données (terrain et télédétection) du bassin de Naizin. Il a ensuite été appliqué aux bassins versants bretons sélectionnés. Les résultats des simulations sont généralement en bon accord avec les mesures. A ce stade de l'étude, l'assimilation de données combinées de télédétection (radar d'ERS.1 et AVHRR de NOAA) dans le modèle est en cours de réalisation afin de valider la méthodologie en vue de son application en hydrologie opérationnelle.