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Université du Québec
INRS-Eau Terre et Environnement
Développement d'un algorithme satellitaire à seuils évolutifs
pour le suivi de l'étendue spatiale
du couvert nival au
Québec-Labrador et son adaptation à l'estimation d'ensemble
Par
Sophie Roberge
Mémoire présenté pour l'obtention du grade de
Maître es Sciences (M.Sc.) en Sciences de l'eau
Jury d'évaluation
Directeur
Co-directrice
Examinateur interne
Examinateur externe
Août 2013
Karem Chokmani
INRS-ETE
Danielle De Sève
Institut de recherche d'Hydro-Québec
Alain Rousseau
INRS-ETE
Jean-Pierre Dedieu
Université Joseph-Fourier

© Sophie Roberge, 2013

Remerciements
Je tiens à remercier personnellement mon directeur Karem Chokmani et ma co~directrice
Danielle De Sève de m'avoir fait confiance durant ces deux années et demie pour mener à bien
ce projet de recherche. Les judicieux conseils de Karem et Danielle ont été cruciaux pour le bon
déroulement de cette étude et
la rédaction de mon mémoire de maîtrise. Je les remercie aussi
de m'avoir offert l'opportunité de faire des stages pratiques dans les locaux de l'Institut
de
Recherche d'Hydro~Québec (IREQ) à Varennes et de présenter les résultats de mes recherches
à l'assemblée générale de l'European Geosciences Union 2012 à Vienne.
Je tiens également à remercier
le réseau Mitacs, le Fonds Québécois de Recherche sur la
Nature et les Technologies (FQRNT) ainsi que l'IREQ qui ont financé ce projet. Je remercie
aussi Rasim Latifovicdu Centre Canadien de Télédétection de nous avoir fourni
le système de
prétraitement automatisé des images
NOAA~AVHRR, sans lequel je serais encore entrain de
géoréférencer manuellement mes images! Je remercie mes examinateurs Alain Rousseau et
Jean~Pierre Dedieu, pour avoir accepté de réviser ce mémoire. Leurs commentaires et
suggestions m'ont permis de mieux expliquer mes travaux et mes résultats de recherche.
À mes collègues étudiant(e)s et ami(e)s, merci pour le support et la bonne compagnie durant
ces années ardues.
Le temps passe toujours plus rapidement lorsqu'on est bien entouré.
iii

Résumé
Le couvert nival joue un rôle important dans le cycle hydrologique du Québec. Par conséquent,
l'évaluation de son étendue spatiale intéresse au plus haut point les autorités responsables de
la gestion des ressources en eau, en particulier Hydro-Québec. L'objectif de la présente étude
est
le développement d'un algorithme satellitaire à seuils évolutifs pour le suivi de l'étendue
spatiale du couvert nival
au Québec-Labrador et son adaptation à l'approche de l'estimation
d'ensemble. Cet algorithme est spécifique à
la météorologie et à l'occupation du sol prévalant
sur
ce territoire. Il est constitué de six seuils hiérarchiques, appliqués de façon séquentielle pour
la détection de la neige, de la non-neige et des nuages sur les images AVHRR-KLM (1 km)
acquises durant les périodes transitoires d'établissement et de fonte printanière
du couvert nival
pour la période 1988 à 2011. Les sorties cartographiques des approches classique et
d'estimation d'ensemble ont été validées à partir des observations locales de neige
au sol à 20
stations météorologiques et sept stations GMON pour déterminer la performance de l'algorithme
de cartographie. Le taux de succès global de l'algorithme classique est supérieur à 95%. Le
taux de détection de la neige est supérieur à 90%. " chute toutefois à 65% en zone forestièré.
L'approche d'estimation d'ensemble possède une performance inférieure à celle de l'algorithme
classique. Cette performance plus faible en zone forestière par les deux approches s'explique
par le fait que les seuils empiriques de l'algorithme ont été calculés sur l'ensemble des
conditions historiques
du Québec-Labrador sans toutefois faire une distinction entre les
différentes occupations du sol ni les conditions météorologiques actuelles. Ce calcul cause donc
une omission de
la neige dans certaines régions que sont les zones forestières du sud du
Québec. Cet effet est exacerbé dans l'estimation d'ensemble
en raison du déplacement des
frontières de délimitation entre
la neige, la non-neige et les nuages. " est recommandé
d'adapter les seuils de l'algorithme
en fonction de l'occupation du sol et des conditions
météorologiques actuelles afin d'améliorer
la qualité des sorties cartographiques pour le suivi du
couvert nival en temps réel.
Mots-clés: couvert nival, neige, algorithme de cartographie, seuils évolutifs, NOAA-AVHRR,
Québec, Labrador, estimation d'ensemble
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