La réponse courte

Une carte SIG utile du risque d'inondation est la superposition de quatre familles de couches distinctes : le terrain (un MNT sol nu et ses dérivés hydrologiques), l'hydrographie (le réseau de cours d'eau et de plans d'eau), l'aléa réglementaire (les zones inondables FEMA en vigueur ou l'équivalent national) et l'exposition (bâtiments, infrastructures, population et installations critiques). Les couches de terrain et d'hydrographie permettent de modéliser où va l'eau ; la couche réglementaire indique ce que les autorités ont déjà cartographié ; la couche d'exposition transforme une empreinte d'aléa en quelque chose que vous pouvez réellement classer et hiérarchiser. L'erreur la plus courante est de s'arrêter à l'empreinte d'aléa et de l'appeler « risque ».

L'aléa n'est pas le risque

Ces mots sont employés de façon vague dans la conversation et avec précision en ingénierie des inondations. L'aléa est le processus physique et sa probabilité d'occurrence : la crue de probabilité annuelle de dépassement (PAD) de 1 %, encore largement appelée crue centennale, avec une étendue d'inondation et une grille de profondeur associées. Le risque combine l'aléa avec l'exposition (les actifs situés dans l'empreinte de l'aléa) et la vulnérabilité (l'ampleur des dommages qu'une profondeur donnée cause à ces actifs, exprimée par des fonctions profondeur-dommages).

La conséquence pratique : une grille de profondeur de 1,2 m sur un champ vide et la même grille sur un hôpital sont des aléas identiques mais des risques radicalement différents. Si votre livrable colorie la plaine inondable et s'arrête là, vous avez réalisé une carte d'aléa. Pour faire une carte de risque, vous devez intersecter cette empreinte avec l'exposition et la pondérer par la conséquence. Étiquetez chaque sortie selon ce qu'elle montre réellement, car les lecteurs en aval supposeront l'affirmation la plus forte si vous les laissez faire.

La couche de terrain : un MNT sol nu et ses dérivés

L'étendue de la plaine inondable est gouvernée par des différences d'altitude souvent inférieures au mètre, de sorte que la précision verticale domine tout. Utilisez un produit sol nu (MNT/DTM), et non un modèle numérique de surface qui inclut la canopée et les toitures, ce qui endiguerait artificiellement l'écoulement.

  • Résolution. Les MNT dérivés du lidar comme USGS 3DEP à 1 m ou 1/3 de seconde d'arc (environ 10 m) sont la norme de travail. Les MNT mondiaux à 30 m SRTM/Copernicus ne sont acceptables que pour un criblage continental. À 30 m, une seule cellule peut masquer une digue, un remblai routier ou une dénivelée de 1,5 m qui contrôle tout le motif d'inondation.
  • Référentiel vertical. Confirmez-le explicitement. Le lidar américain est généralement en NAVD88 en mètres ou en pieds de levé US ; les données plus anciennes peuvent être en NGVD29. Mélanger un MNT NAVD88 avec des altitudes de crue NGVD29 introduit une erreur variant régionalement de quelques dizaines de centimètres, ce qui suffit à faire basculer une parcelle dans ou hors de la plaine inondable.
  • Hydro-conditionnement. Les MNT bruts contiennent des cuvettes parasites. Avant de dériver l'écoulement, comblez-les ou perforez-les. Dans un outil comme Whitebox, BreachDepressionsLeastCost est généralement préférable à un comblement naïf car il creuse le drainage à travers les remblais au lieu d'inonder des zones plates. En termes GDAL, vous reprojeteriez quand même tout sur une grille projetée commune au préalable avec gdalwarp -t_srs EPSG:6350 -tr 1 1 -r bilinear (le NAD83(2011) UTM est un bon choix analytique aux États-Unis).

À partir du MNT conditionné, vous dérivez la direction d'écoulement, l'accumulation d'écoulement et le réseau de chenaux. Le dérivé de criblage le plus utile est le HAND (Height Above Nearest Drainage, hauteur au-dessus du drain le plus proche) : pour chaque cellule, la distance verticale jusqu'à la cellule la plus proche du réseau de cours d'eau le long de son chemin d'écoulement. Un raster HAND seuillé à, disons, 2 m, 5 m et 10 m donne une susceptibilité d'inondation de première passe rapide et physiquement significative, sans exécuter une hydraulique complète.

La couche d'hydrographie

Vous avez besoin du réseau de cours d'eau et de plans d'eau auquel le terrain sera rapporté. Aux États-Unis, le National Hydrography Dataset (NHD/NHDPlus HR) fournit lignes d'écoulement, bassins versants et accumulation d'écoulement pré-calculée ; l'équivalent européen est l'EU-Hydro et le réseau de rivières Copernicus. Calez vos chenaux dérivés du MNT sur ce réseau faisant autorité plutôt que de vous fier au seul MNT, car le lidar sur les rivières larges et les buses n'est pas fiable. Le NHDPlus porte aussi les attributs de bassin versant utilisés par le National Water Model de la NOAA, qui est la source opérationnelle des prévisions de débit que vous pourriez vouloir joindre.

La couche d'aléa réglementaire

Aux États-Unis, c'est la National Flood Hazard Layer (NFHL) de la FEMA, diffusée à la fois comme service web et géodatabase téléchargeable. Les champs qui comptent :

  • Special Flood Hazard Area (SFHA) — zones A et AE, la plaine inondable de PAD 1 % qui déclenche l'assurance obligatoire pour les prêts hypothécaires garantis par l'État fédéral.
  • Zone X (ombrée) — la plaine inondable de PAD 0,2 % (quincentennale).
  • Base Flood Elevation (BFE) — l'altitude modélisée de la surface de l'eau de la crue de PAD 1 %, le nombre auquel on compare les altitudes de plancher fini.

Traitez la NFHL comme faisant autorité pour le statut réglementaire, mais comprenez ses limites : de nombreux panneaux ont des décennies, les zones A approximatives n'ont pas de BFE, et les cartes ne modélisent pas du tout les inondations pluviales (dues aux précipitations, hors chenal). C'est précisément cette lacune que vos criblages HAND et pluvial viennent combler.

La couche d'exposition

C'est ce qui transforme l'aléa en risque. Les sources incluent OpenStreetMap ou les emprises de bâtiments Microsoft/Google, le fichier national de points d'adresses, la population maillée (WorldPop, GHS-POP), les données cadastrales et les inventaires d'installations critiques (HIFLD aux États-Unis : hôpitaux, casernes de pompiers, électricité, traitement de l'eau). Pour un score de risque défendable, il vous faut aussi des fonctions profondeur-dommages — la bibliothèque FEMA Hazus et les courbes profondeur-dommages de l'USACE relient la profondeur d'inondation au niveau d'une structure à un pourcentage de la valeur de remplacement perdue.

Un flux de travail de criblage détaillé

  1. Acquérez une tuile de MNT 3DEP à 1 m et les lignes d'écoulement NHDPlus HR du bassin.
  2. Reprojetez les deux sur un seul SCR et une seule grille projetés : gdalwarp -t_srs EPSG:6350 -tr 1 1 -r bilinear dem.tif dem_utm.tif.
  3. Hydro-conditionnez le MNT (perforation des cuvettes), puis calculez la direction et l'accumulation d'écoulement D8.
  4. Générez le raster HAND à partir du MNT conditionné et du réseau de cours d'eau calé.
  5. Reclassifiez le HAND en bandes de susceptibilité (≤2 m élevée, 2–5 m modérée, 5–10 m faible).
  6. Chargez la NFHL FEMA et découpez les polygones SFHA et BFE à la zone d'étude.
  7. Intersectez les emprises de bâtiments avec à la fois les bandes HAND et la SFHA : ST_Intersects dans PostGIS, ou les algorithmes QGIS « Extraire par localisation » / « Joindre les attributs par localisation ».
  8. Pour chaque structure exposée, estimez la profondeur (BFE moins l'altitude de plancher fini, ou une approximation basée sur le HAND) et appliquez une courbe profondeur-dommages pour produire une estimation de perte relative.
  9. Agrégez à une unité de restitution (parcelle, îlot de recensement, classe d'actifs) et classez.

La sortie est désormais un criblage de risque, et non une plaine inondable coloriée.

Pièges courants et leurs causes

  • Utiliser un MNS au lieu d'un MNT. Canopée et bâtiments agissent comme des barrages dans le modèle d'écoulement, de sorte que les chemins d'inondation s'arrêtent là où ils devraient continuer. L'échec est silencieux car la carte s'affiche quand même.
  • Ignorer le référentiel vertical. Combiner des altitudes de références verticales différentes produit des erreurs de la même magnitude que les profondeurs que vous tentez de cartographier.
  • Confondre la SFHA avec le risque d'inondation total. La FEMA cartographie la PAD 1 % fluviale ; elle ne capture ni les inondations pluviales, ni les ruptures de barrage, ni les événements plus grands que la crue de référence. Des propriétés juste à l'extérieur de la zone X s'inondent quand même.
  • Tamponner ou mesurer en degrés. Si le MNT ou les emprises sont encore en EPSG:4326, toute hypothèse de distance, de surface et de taille de cellule est fausse. Reprojetez d'abord.
  • Traiter un seul millésime de carte comme actuel. Les panneaux NFHL et les tuiles lidar ont des dates d'effet séparées de plusieurs années ; documentez les deux.

Validation

Recoupez l'étendue modélisée avec un événement d'inondation observé là où il en existe un — l'inondation dérivée du SAR Sentinel-1 (l'eau libre est sombre en polarisation VV) et les produits de cartographie rapide du Copernicus Emergency Management Service sont de bonnes références indépendantes. Confirmez que le réseau de chenaux HAND s'aligne sur les lignes d'écoulement NHD. Vérifiez ponctuellement une poignée d'altitudes de plancher fini par rapport à un levé de terrain s'il en existe. Et énoncez les limites en langage clair : résolution, référentiel, la PAD modélisée, et ce qui est exclu (pluvial, submersion côtière, climat futur).

Le point de vue de Bathyl

Nous traitons les couches d'inondation comme une pile à provenance explicite : chaque raster porte sa source, sa date, son SCR, son référentiel vertical et sa PAD dans les métadonnées, et les sorties d'aléa ne sont jamais réétiquetées en risque. Le livrable est un criblage qui indique à un aménageur où regarder en premier, accompagné d'une note claire sur le point où il doit passer le relais à un ingénieur hydraulicien et au FIRM en vigueur.

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Sources