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Géostatistique (HU)

De Wikigeotech

Traduction anglaise : Geostatistic

Dernière mise à jour : 28/2/2020

Application de la théorie des probabilités et de celle des distributions à l'étude de phénomènes aléatoires se développant dans l'espace en vue de leur estimation.

Origine et principes de la géostatistique

Le terme géostatistique a été créé dans les années 1960 par Matheron (1962) dans le cadre de la recherche minière et pétrolière. Des méthodes tout à fait comparables ont été développées en parallèle dans le domaine météorologique sous le nom d'analyse objective par Gandin (1963). Dans les deux cas, l'objectif est d'étudier un phénomène dit régionalisé, connu en certains points et que l'on veut représenter par une fonction continue.

La géostatistique dite transitive se contente d'un niveau d'abstraction purement descriptif. Dans ce cas on se contente de construire une fonction continue représentant au mieux les valeurs de la variable là où elles sont connues. Ce traitement se fait en utilisant des techniques d'interpolation spatiale (voir krigeage ou fonctions splines).

On peut également considérer la variable régionalisée comme la réalisation d’une fonction aléatoire. On parle alors de géostatistique intrinsèque. Ce choix permet d’utiliser des outils probabilistes puissants, en compliquant cependant la formulation et sans pouvoir tenir compte des éléments de connaissance physique existant éventuellement sur le phénomène.

Utilisation en hydrologie

La principale utilisation de ces méthodes en hydrologie est la représentation spatiale des précipitations. L'estimation produite peut être ponctuelle (intensité instantanée ou hauteur d'eau en tout point du bassin versant) ou bien elle peut être globale (lame d'eau moyenne sur un bassin versant). Voir par exemple Creutin (1979) ou Renard et Comby (2006), (2007).

Pour satisfaire des critères statistiques (non-biais et erreur quadratique moyenne minimale des estimations) ces méthodes recourent à des hypothèses sur la structure statistique du phénomène : essentiellement la stationnarité des moments d'ordre 1 (la moyenne du phénomène ne dépend pas du point d'observation) et 2 (la covariance du phénomène ne dépend que de la distance séparant les points que l'on considère et non de l'endroit où sont situés ces points). Dans le cas des champs de pluie, et singulièrement aux échelles de temps et d'espace où l'intermittence est importante (cas des applications à l'hydrologie urbaine par exemple) ces hypothèses sont irréalistes et ces méthodes (par exemple les méthodes de krigeage) doivent être adaptées et utilisées avec discernement.

Représentation d'un champ de pluie par krigeage ; d'après Renard & Comby (2007).

Bibliographie :

  • Creutin, J.-D. (1979) : Méthode d'interpolation de champs hydrométéorologiques. Comparaison et application à une série d'épisodes pluvieux Cévenols ; Thèse DI ; IMG-INPG ; Grenoble ; 1979.
  • Gandin, L. S. : 1965, Objective analysis of meteorological fields: U.S. Dept. Commerce and National Science Foundation 1Washington, D.C.), 242 p. (Original in Russian, ob ektivnyi analiz meteorologicheskikh polei, 1963).
  • Matheron, G. (1962) : Traité de Géostatistique appliquée. Tome 1, Éditions Technip, Paris, 1962, 334 p
  • Renard, F. & Comby, J. (2006): Évaluation de techniques d’interpolation spatiale de la pluie en milieu urbain pour une meilleure gestion d’événements extrêmes : le cas du Grand Lyon ; La Houille blanche N°6, 2006 ; pp 73-78 ;
  • Renard, F & Comby, J. (2007): Caractérisation de l’aléa pluviométrique en milieu urbain à partir d’interpolations spatiales : le cas du Grand Lyon ; Climatologie, 2007, p. 131-144. téléchargeable sur  : http://lodel.irevues.inist.fr/climatologie/index.php?id=782

Pour en savoir plus : Statistiques spatiales : introduction à la géostatistique

Voir : Répartition spatio-temporelle des précipitations.

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