AALYSE DES TRAITS DE COTE HISTORIQUES DE BASSE-ORMADIE ROLP DREAL Basse-ormandie, 2014 Tous droits réservés Dans le cadre du développement des connaissances sur l'évolution du littoral bas-normand et en complément des données produites pour l'actualisation du catalogue sédimentologique français, le ROLP et la DREAL se sont associés pour numériser le trait de côte historique bas-normand et analyser ses évolutions. Les objectifs généraux du projet sont de disposer d un support numérique représentant les positions passées du trait de côte bas-normand ainsi que ses évolutions. Le projet s est articulé en quatre phases : Levé et qualification des traits de côte historiques des années 1977, 1982, 1991-92, 2001 Inventaire des ouvrages (photo-interprétation essentiellement) Analyse des taux d évolution du trait de côte Valorisation cartographique Le travail s est appuyé sur : Le guide méthodologique du CETMEF «Levé du trait de côte à partir de photographies aériennes orthorectifiées», octobre 2012 Les levés des traits de côte de 1947 et 2010 effectués par le CEREMA dans le cadre de l actualisation du catalogue sédimentologique. Les indicateurs déterminés et levés lors de cette opération ont servi de référence pour le projet. Le levé des traits de côte historiques sur les sites du projet Living with a Changing Coast (LiCCo) par le Conservatoire du Littoral. Réalisés sur la base de la méthode CETMEF (avec une échelle de numérisation affinée au 1/1000), ces levés ont permis d'étalonner le travail de numérisation et de valider les résultats d analyse. Le levé des traits de côte réalisé dans le cadre du projet Observatoire du Littoral Bas-ormand (OLiBa) par le CREC sur certaines portions du littoral bas-normand. Bien qu'effectué avec une méthodologie différente du guide CETMEF, ces données ont permis de vérifier la qualité de la digitalisation et de valider les valeurs de tendance sur les secteurs communs.
La forte collaboration avec les équipes du CEREMA (Brest, Méditerranée et ormandie) et la définition de prescriptions communes, à savoir : l échelle de digitalisation des traits de côte au 1/2500 le choix des mêmes indicateurs de qualification du trait de côte l emploi de la même structure attributaire unique (conforme et lisible par MobiTC) la détermination d une ligne de référence dite ligne de base créée à partir de l ensemble des traits de côte digitalisés l analyse des traits de côte bruts fondée sur la méthode des transects (MobiTC) l analyse des taux de recul fondée sur une méthode statistique suivant le modèle de régression linéaire Démarche globale DIGITALISATIO DES TRAITS DE COTE HISTORIQUES ET DES OUVRAGES AALYSE DES TRAITS DE CÔTE BRUTS AALYSE TOPOLOGIQUE EREGISTREMET DES TRAITS DE CÔTE FIABLES - LOCALISATIO DES TRAITS DE COTE ABERRATS RELACE DE L AALYSE SUR L ESEMBLE DE LA BASE DE DOEES CORRIGEE COSOLIDATIO DE LA BASE DE DOEES CORRECTIOS GEOMETRIQUES AALYSE STATISTIQUE (WLS- RWLS) GEERATIO DES HISTOGRAMMES - APPROCHE QUATITATIVE COMPARAISOS LiCCo, SURCOTE, OLIBA... SECTORISATIO - DISCRETISATIO GEERATIO DU LIEAIRE - APPROCHE QUALITATIVE VALORISATIO REPRESETATIO ET PUBLICATIO DES DOEES Tableau 1 : Déroulement du projet
Digitalisation des traits de côte historiques Méthode La digitalisation des traits de côte historiques est réalisée par photo-interprétation. Des indicateurs sont déterminés par le CEREMA et identifiés visuellement par l opérateur afin d orienter la reconnaissance de la position des traits de côte sous SIG. Ils représentent généralement des lignes de référence particulières permettant d étudier et comparer l évolution d objets identiques à différentes dates et sur plusieurs types de supports (CETMEF, 2012). L objectif est donc simple : orienter la photo-interprétation de la position du trait de côte selon des indicateurs cohérents, afin de caractériser les grandes tendances historiques d évolution de ce dernier. Supports disponibles L analyse est menée à partir de la remise en perspective historique des orthophotographies IG (2005-10, 2000, 1991-92) et ROLP (1982, 1977, 1947). Echelle d interprétation L ensemble de la phase de digitalisation est effectuée au 1/2500 e, selon les prescriptions du CEREMA. ous garantissons une précision à l échelle du 1/5000 e. Sauf indication contraire, toutes les représentations cartographiques présentées dans ce document sont à l échelle du 1/2500 e. Descriptif des contenus attributaires et informations sur les tracés La table type pour la restitution des traits de côte dits «naturels» décrit entre autres les indicateurs levés au cours de cette phase de numérisation.les ouvrages sont également identifiés et le type d aménagement est décrit.des champs communs aux deux tables sont renseignés : fournisseur, système de projection, support utilisé, observations des conditions de la mer, etc. Le tracé du trait de côte «naturel» s arrête lorsque démarre le tracé du trait de côte «artificiel». Dans le cas d ouvrages transversaux, le trait de côte naturel n en tient pas compte et ne fait pas l objet de modifications particulières (découpage). Le contenu et la description de ces tables sont décrits ci après.
om du champ Description Valeurs possibles - Correspondance des valeurs OBJECTID AEE1 FOURISSEUR Identifiant unique de l'objet Année Fournisseur de la donnée / 2010 (Manche), 2005 (Calvados), 2000, 1991-1992, 1982, 1977, 1947 CETE C, DREALB/ROLP MOA Maître d'ouvrage CETMEF, DREALB/ROLP PI Projection initiale L93 - Lambert 93 IDICATEUR Indicateurs 8 - Pied de dune 9 - Haut de falaise dunaire 11 - Limite côté mer de la végétation dunaire 13 - Limite de végétation (hors dune) 14 - Pied de falaise 15 - Haut de falaise 17 - Limite supérieure du schorre LEVE Type de levé UM - umérisation SUPPORT Référentiel utilisé 3 - Orthophotographies RESOLUTIO ECH_PDV ZOOM_UM COULEUR CODITIOS ERREUR DATE_PROD OM Résolution du référentiel Echelle de la prise de vue Echelle de digitalisation Radiométrie Etats de mer, conditions de la mer Erreur estimée par l'opérateur (m) Date de production om de l'opérateur 0,5 / 2500-1/2500e ID - Indéterminé B - oir et blanc RVB - Couleurs 2 - on significatif 3 - Ridée ou belle 4 - Calme 5 - Peu agitée 10 / / Tableau 2 : Description de la table du trait de côte «naturel»
om du champ Description Valeurs possibles - Correspondance des valeurs OBJECTID Identifiant unique de l'objet / TYPE Type d'ouvrage 2 - Mur, mur de soutènement 3 - Perré 4 - Digue côtière 5 - Brise-lames 6 - Epi 8 - Jetée portuaire 9 - Quai 10 - Cale 11 - Accès, chemin, voie submersible 12 - Bâtiment, blockhaus, fortification 15 - Autre ORIETA Orientation de l'ouvrage 1 - Longitudinale 2 - Transversale A_APPAR Année d'observation la plus 2010 (Manche), 2005 (Calvados), 2000, 1991- ancienne 1992, 1982, 1977, 1947 A_DISP A2_VISIBLE Année où l'ouvrage n'est plus observé Année la plus récente où l'ouvrage est toujours visible 2011 (Manche), 2005 (Calvados), 2000, 1991-1992, 1982, 1977, 1947 2012 (Manche), 2005 (Calvados), 2000, 1991-1992, 1982, 1977, 1947 FOURISSEUR Fournisseur de la donnée CETE C, DREALB/ROLP MOA Maître d'ouvrage CETMEF, DREALB/ROLP PI Projection initiale L93 - Lambert 93 LEVE Type de levé UM - umérisation SUPPORT Référentiel utilisé 3 - Orthophotographies RESOLUTIO Résolution du référentiel 0,5 ECH_PDV Echelle de la prise de vue / ZOOM_UM Echelle de digitalisation 2500-1/2500e CODITIOS Etats de mer, conditions de 2 - Marée basse ou mer calme la mer 3 - Marée haute ou mer agitée DATE_PROD Date de production / OM om de l'opérateur / Tableau 3 : Description de la table du trait de côte «artificiel»
Précisions au sujet de l erreur estimée L erreur relative est estimée par l opérateur selon différents critères : la qualité des prises de vue (plus on s éloigne des prises de vue récente, plus les qualités radiométriques et géométriques sont fluctuantes), l influence de la saisonnalité (la «limite de végétation» est l indicateur le plus communément choisi pour identifier la position des traits de côte, il est également le plus sensible aux influences saisonnières), l interprétation de l opérateur de saisie (sur la précision du trait, le choix d un indicateur, ). ous définissons ainsi, au regard des documentations techniques et de l expérience de l opérateur, une erreur commune à toutes les séries de l ordre de 10m. La précision d un trait de côte varie donc de plus ou moins 5m de part et d autre de sa position digitalisée par l opérateur. Analyse des traits de côte La méthodologie développée au cours de cette phase analyse est fondée sur la méthode des transects. Une série de traces est déterminée à intervalles réguliers à la perpendiculaire d une ligne de référence (dite ligne de base). Chaque intersection entre traces et traits de côte est calculée et fait l objet d un traitement statistique suivant le modèle de régression linéaire. Le calcul des distances entre les points d intersection des transects et des traits de côte permet de matérialiser pour un même indicateur d état un taux d évolution de la frange côtière. La régression linéaire est considérée comme la meilleure méthode pour estimer des tendances évolutives sur du long terme (DOLA &al., 1991 ; FESTER & al., 1993).Ces valeurs sont restituées tousles 10 mètres sous la forme d histogrammes compilés. ous résumons notre démarche analytique page suivante.
1. Digitalisation des traits de côte historiques 2. Création de la ligne de base Ligne de base 1/2500 1/2500 Z1 - Calcul aux intersections 3. Définition des traces perpendiculaires Z1 Côté mer Z2 Côté terre Traces 1/250 1/2500 Trace n Z2 - Calcul aux intersections 4. Représentation en histogrammes Trace n + 1 Ligne de base TC 1947 Trace n + 2 TC 1992 1/50 1/2500 5. Agrégation linéaire 1/2500
1. Digitalisation des traits de côte historiques (Voir 1.) 2. Création de la ligne de base La ligne de base est créée à partir de la position de l ensemble des traits de côtes historiques analysés. Elle se situe à la médiane de leurs positions extrêmes (des traits de côte 1947 et 2010 dans la plupart des cas). Elle sert de ligne de référence aux calculs d évolution. Processus de construction : définition d une enveloppe par triangulation, squelettisation grâce au diagramme de Voronoï, nettoyage par fusions successives. 3. Définition des traces Une série de traces sont générées à la perpendiculaire de la ligne de base. La distance entre chaque trace est de 10m. Z1. Zoom au 1/250 e sur une zone significative Z2. Zoom au 1/50 e - Détermination des points d intersections et calcul des distances le long de chaque trace au regard de la ligne de base Indicateurs statistiques mobilisés : Régression linéaire par la méthode des moindres carrés, sur l ensemble de la période d étude, pondération des positions des traits de côte suivant leurs incertitudes (Weighted least Square) (1) (1) + on prise en compte des traits de côte dont la position s écarte de plus ou moins l écart type (ReweightedWeighted Least Square) (2) La différence de RWLS (2) par WLS (1) nous permet d identifier spatialement (par topologie) les erreurs potentielles. Elles traduisent : soit une erreur d interprétation nécessitant une correction géométrique, soit une évolution non linéaire. Une sortie graphique est générée (ici pour la trace n+1) récapitulant l intégralité des indicateurs statistiques calculés à l intersection des traits de côtes étudiés le long de cette trace :
Figure 1: Sortie graphique pour une trace 4. Représentation en histogrammes des résultats om du champ Description OBJECTID Identifiant unique de l'objet / Valeurs possibles - Correspondance des valeurs nb_tdc ombre de traits de côte analysés 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 duree Période au cours de laquelle est mesurée l'évolution / tdc_ancien Trait de côte le plus ancien analysé / tdc_actuel Trait de côte le plus récent analysé / incert_tau Estimation de l'incertitude (m/an) / amenagemen Présence d'un aménagement 0 - Absence 1 - Présence producteur om du producteur ROLP - DREALB date_prod Date de production / taux_qual Qualification de l'évolution de la bande côtière odata Accrétion forte Accrétion moyenne Accrétion faible Stabilité relative Erosion faible Erosion moyenne Erosion forte Figure 2 : Descriptif des contenus attributaires et informations sur les histogrammes
La représentation est caléesur la ligne de base. Aucune évolution n est calculée lorsque le trait de côte correspond à un ouvrage. 5. Agrégation linéaire L agrégation est calculée sur la moyenne pondérée des valeurs prises tous les 10 m rapportée au secteur homogène (secteurs évoluant strictement positivement ou strictement négativement) en fonction du nombre de traits de côte intersectés par tronçon. Cette méthode de représentation permet de restituerl information à l échelle régionale. Cette opération a été effectuée par jointure spatiale à partir des informations stockées dans les histogrammes. om du champ Description Valeurs possibles - Correspondance des valeurs OBJECTID Identifiant unique de l'objet / Moy_pond Taux moyen pondéré mesuré sur le secteur (m/an) / Avg_taux_quali Qualification de l'évolution odata Engraissement de plus d'1 m/an Engraissement de 0 à 1 m/an Erosion de 0 à 3 m/an Erosion de plus de 3 m/an producteur om du producteur DREALB/ROLP date_prod Date de production / Tableau 4: Descriptif des contenus attributaires et informations sur les histogrammes Synthèse des postulats énoncés La qualité géométrique des traits de côte est dépendante de la qualité géométrique et radiométrique des fonds matriciels considérés référentiels (sur la base du fond ortho le plus récent) L échelle de digitalisation est calée au 1/2500. La ligne de base est créée à partir de la position de l ensemble des traits de côte analysés. Elle se situe à la médiane des positions extrêmes (1947-2010) et sert de ligne de référence aux calculs d évolution. Les traces non perpendiculaires au trait de côte impliquent un biais dans les distances (projection) : plus la ligne de base est parallèle au trait de côte, plus le profil sera perpendiculaire à ce dernier moins l erreur de projection sera significative. Les évolutions latérales des milieux ne sont pas traitées
L erreur relative (erreur de construction) introduite dans les calculs (variabilité des positions des traits de côte historiques) est estimée selon différents critères : o o la qualité des prises de vue (plus on s éloigne de prises de vue récente, plus les qualités radiométriques et géométriques sont fluctuantes) la saisonnalité des inventaires (l indicateur «limite de végétation» est le plus communément choisi pour indiquer la position des traits de côte et également le plus sensible aux influences saisonnières o l interprétation de l opérateur de saisie (sur la précision du trait, le choix d un indicateur ) Incertitude : prise en compte de l erreur dans le calcul, sur la base de 63 ans séparant les dates des traits de côte extrêmes. Les valeurs de tendance sont à relativiser sur la période donnée. L'apparition ou la disparition d'un aménagement joue un rôle dans la détermination des tendances évolutives. [Exemple : Un ouvrage est construit aux alentours de 1991. ous supposons donc que l'évolution du trait de côte se stabilise à partir de cette année. De fait, la mesure de l'évolution est prise entre 1947 et 1991, et concerne ainsi 3 traits de côte (1947, 1977, 1982). La tendance est donc calculée pour ce tronçon sur une période de 35 ans, avec une erreur 0,25 m/an (erreur globale estimée à 10m ramenée à la période). ] Le modèle mathématique considère une évolution supposée linéaire statistiquement et masque de fait la variabilité interannuelle. La tendance calculée pour chaque histogramme est dépendante des valeurs extrêmes observées sur les traits de côte historiques Le calcul de la tendance d'évolution des traits de côte historiques ne concerne pas toujours les six séries Une pondération est affectée à la valeur de tendance, en fonction du nombre de traits de côte qui intersectent les traces d un même secteur homogène. Cette valeur est ensuite projetée sur la classe d entité linéaire décrivant l évolution du littoral bas-normand de 1947 à 2010.
Limites La méthode développée est donc fondée sur le calcul d un taux d évolution par transect. Ces mesures de distances linéaires traduisent un mouvement unidimensionnel du rivage, fonction de l orientation du profil (de la trace). Elles pourraient être complétées par des calculs de bilans surfaciques qui offrent une vision de la cinématique littorale en deux dimensions (Faye, 2010). Ces méthodes, à une dimension puis à deux, permettent de proposer une estimation de l évolution historique et diachronique des traits de côte depuis 1947. Aujourd hui, les technologies laser (lidar) intègrent une troisième dimension, suggérant le calcul de volumes et précisant plus finement l évolution récente du littoral et de ses formes (dunes, falaises, etc.). Comment lire l histogramme? Définitions et précautions de lecture Tendance d évolution : l histogramme matérialise une valeur de tendance globale issue du résultat de la régression. Il se limite à indiquer la tendance moyenne relevée sur la période (selon le nombre de traits de côte intersectés par une trace) et en une trace. Incertitude : prise en compte de l erreur dans le calcul sur la base de 63 ans séparant les dates des traits de côte extrêmes, dans le cas où : o le nombre de traits de côte analysés couvre les six séries o et si un ouvrage n est pas apparu puis a disparu entre les dates extrêmes. ombre de traits de côte : permet de mesurer qualitativement l influence d un ouvrage. Si nb_tdc = 1, aucun calcul n est réalisé (impossible). Cela suggère souvent qu un ouvrage a été construit après 1947 (1977, date à partir de laquelle l ouvrage est visible sur l ortho), date correspondant au seul trait de côte disponible. Les histogrammes ne permettent pas de représenter la variabilité interannuelle. Il est donc très important de relativiser la représentation et les valeurs associées. Secteurs homogènes (polyligne à l échelle régionale) : la valeur calculée et affichée correspond à la mesure moyenne du taux de recul ou d accrétion à l échelle du secteur.