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Université Louis Pasteur, Strasbourg I
Ecole Doctorale Sciences de la Terre et de l'Univers
Service Régional de Traitement de l'Image et de Télédétection


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Systèmes d'information spatiaux

pour la gestion du risque d'inondation de plaine



Soutenue le 01/04/04, devant le jury composé de :

François BECKER, ENSPS/ULP, Strasbourg (F), Président du jury
Marc-Philippe STOLL, LSIIT/ENSPS/ULP, Strasbourg (F), Rapporteur interne
André MUSY, HYDRAM/EPFL, Lausanne (CH), Rapporteur externe
Christian PUECH, LCT/CEMAGREF, Montpellier (F), Rapporteur externe
Lucien HOFFMANN, CREBS/CRP-GL, Luxembourg (L), Membre du jury
Patrice PAUL, ULP, Strasbourg (F), Directeur de thèse

Jean-Paul ABADIE, CNES, Toulouse (F), Invité
Yves-Louis DESNOS, ESRIN/ESA, Frascati (I), Invité
Jean-Paul GOUTORBE, Météo France, Toulouse (F), Invité



Résumé

L'utilisation des moyens d’observation de la Terre et des techniques spatiales d’analyse pour modéliser, cartographier et évaluer le risque d'inondation de plaine constitue la problématique de ce travail. Appliquée aux bassins de la Moselle et de l'Elbe, la démarche est fondée sur une gestion du risque en trois phases : prévision et anticipation, gestion de crise, retour d'expérience et prévention. Dans la première, l'intégration d'informations spatialisées constitue une des applications clef de l'observation de la Terre. Au sein du bassin versant, les processus naturels sont étudiés grâce à l'imagerie radar et aux mesures in situ pour identifier des zones aux comportements hydrauliques homogènes. Une stratégie de calage des modèles de propagation de crue est proposée, prenant en compte les incertitudes de toutes les sources d'information utilisées (radar, terrain). La cartographie de l'extension de l'inondation est exploitable tant pour caler ces modèles, que pour fournir un support d'aide à la gestion de crise. L'instrument radar d'ENVISAT offre de nouvelles solutions techniques pour cette seconde phase, notamment par ses capacités multi-incidences, multi-polarisations et multi-résolutions. Mais l'imagerie spatiale, notamment optique, alimente la phase de prévention en décrivant les enjeux, au sens des biens et des personnes, et leur évolution au cours du temps. La combinaison avec une information sur l'aléa fournit une évaluation de la vulnérabilité des populations et des territoires, ainsi que du degré de prise en compte du risque dans leur aménagement.

Mots clefs : inondation; observation de la Terre; modèle hydraulique; ENVISAT; polarisation; population; vulnérabilité; dynamique urbaine.


Abstract

This work is centred on the use of Earth observation devices and geospatial analysis techniques for modelling, mapping and evaluating plain flood risk. Within the Moselle and Elbe rivers'catchments, the approach considers three major phases in risk management: prevision and forecasting, crisis management, mitigation and prevention. For the first one, integrating spatialized information is a key application of Earth observation. At the catchment scale, natural processes are approached with radar imagery and in situ measurements, in order to identify homogeneous hydraulic behaviours. A parameterization strategy for flood propagation models is proposed, accounting for uncertainties of all used information sources (radar, field). Flood extension maps are suitable both for adjusting models and for giving a crisis management support. The ENVISAT radar instrument proposes new technical solutions for this second phase, especially with its multi-incidence, multi-polarization and multi-resolution capacities. But space imagery can also feed up the prevention phase with a description of stakes, includ-ing properties and persons, and their evolution along time. Combination with an information about hazard gives an evaluation of the vulnerability of the populations and their territories, as far as how risk is taken into account in their development.

Key words: flood; Earth observation; hydraulic model; ENVISAT; polarisation; population; vulnerability; urban dynamics.