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Le but de cet article est de voir comment effectuer soi-même différents calculs d'ensoleillement en utilisant des outils puissants tels que le logiciel open source SAGA GIS (que vous pouvez donc installer gratuitement) ainsi que des données digitales de terrain, disponibles également en accès libre.

Donc si vous souhaitez  reproduire chez vous ce petit exercice vous aurez besoin des éléments suivants:

  • le logiciel d'analyse d' informations géographiques SAGA GIS, téléchargez la dernière version et installez-le. Toutes les informations concernant ce logiciel se trouve sur le site http://www.saga-gis.uni-goettingen.de/html/index.php 
  • un modèle numérique de terrain (MNT ou DEM en anglais pour Digital Elevation Model).  Pour commencer nous vous conseillons de faire simple en utilisant un MNT proposé gratuitement sur SuisseGeo.ch (voir  la liste complète des jeux de donnée). Pour cet exemple nous allons utiliser ce fichier: p195r028.tif (attention ces fichiers sont très volumineux)

 

Ouverture du fichier DEM avec SAGA GIS

Vous avez installé le programme SAGA et téléchargé le fichier DEM sur lequel vous souhaitez travailler. Attention à ne pas ouvrir ce fichier DEM au format .tif avec un logiciel de traitement d'image. En fait il ne s'agit pas d'un .tif standard mais d'un GeoTiff, qui contient des informations sur le positionnement géographique du contenu.

Lancez SAGA GIS puis allez dans le menu Modules >> File >> Grid >> Import >> Import GDAL et sélectionnez le fichier DEM.

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Une fois le fichier importé vous retrouverez une pré-visualisation du MNT en haut à gauche de votre écran. Double-cliquez sur cette petite image pour voir la le modèle de terrain dans l'écran principal.

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Quelques astuces:

  • Pour zoomer, sélectionnez un rectangle avec la souris (clic gauche)
  • Pour dé-zoomer, clic droit
  • Si vous zoomer à fond vous pouvez lire les valeurs sur l'image (ici il s'agit d'altitudes).

 

Saga GIS vous offre un outil de calcul de l'ensoleillement très intéressant qui vous permettra de déterminer principalement deux valeurs: la durée d'ensoleillement et l'énergie reçue par unité de surface. Ces calculs peuvent se faire sur une journée ou sur une plage temporelle de plusieurs jours que vous choisissez. Ci-dessous nous regardons d'abord le cas de l'ensoleillement journalier puis celui de l'ensoleillement annuel.

Calcul de l'ensoleillement journalier

Pour accéder au formulaire de configuration pour le calcul d'ensoleillement journalier aller dans le menu Modules >> Terrain Analysis >> Lighting >> Solar Radiation Sums. Vous obtenez alors une fenêtre de configuration interactive et la possibilité de fixer un certain nombre de paramètres.

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Prenons les différents paramètres dans l'ordre:

  • Input >> Elevation: 

le fichier DEM que nous venons d'ouvrir, il s'appelle encore "-- UNNAMED--" puisque nous ne lui avons pas donnée de nom.

  • Output : ne rien changer... ces paramètres sont clairement compréhensible
  • Options >> solar constant: ne pas changer, il s'agit de la quantité d'énergie reçue par unité du surface au sommet de l'atmosphère
  • Options >> transmittance of atmosphere : c'est la portion d'énergie qui traverse l'atmosphère et arrive effectivement au sol. Garder la valeur par défaut.
  • Options >> Latitude: indiquez la latitude (en degrés) de la région qui vous intéresse. Si vous ne la connaissez pas, ouvrez cette carte et cliquez pour lire la latitude et la longitude.
  • Options >> Daily Time Resolution:  ajustez le champ "Time Step [hours]" par exemple à 0.25, dans ce cas le logiciel simule la situation tous les quarts d'heure. Plus cette valeur est faible, meilleure sera la précision du calcul mais plus le temps de calcul sera long!
  • Options >> Simulation Time: choisissez Single Day et ajustez le jour qui vous intéresse dans les champs suivants.
  • C'est tout pour l'instant, cliquez sur OK...

Le calcul va prendre quelques minutes, regardez la barre d'information en bas d'écran pour voir où le programme en est! Lorsque le calcul est terminé ouvrez les deux grilles supplémentaires qui sont apparu dans la colonne de gauche.

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Le premier résultat, intitulé "Solar Radiation" correspond à la quantité d'énergie journalière disponible au sol. Le second "Duration of Insolation" montre la durée d'ensoleillement pour le jour que vous avez sélectionné.

Astuce: si le relief n'est pas suffisant pour vous repérer, vous pouvez vous localiser sur la base des coordonnées (x,y)indiquées en bas de chaque image. Ici nous avons des coordonnées UTM (Universal Transverse Mercator), vous pouvez obtenir les coordonnées UTM de chaque commune suisse sur SuisseGeo.ch (cherchez la commune puis cliquez sur le marqueur et relevez les coordonnées UTM).

Calcul de l'ensoleillement annuel

Ouvrez le même menu que ci-dessus et ajustez le paramètre comme ci-dessus, de plus:

  • Options >> Daily Time Resolution >> Time Step [Hours]: augmentez un peut l'intervalle pour que le calcul ne soit pas interminable.. nous choisissons cet intervalle à 3 (heures)
  • Options >> Simulation Time: choisissez One Year
  • Options >> Simulation Time >> Range of Days >> Time Step [number of days]: si on prend 20 le logiciel va simuler  tous les 20 jours et extrapoler les valeurs pour les jours intermédiaires. Prenez un  intervalle plus petit si vous voulez un résultat plus précis et si vous avez le temps!...

Si vous appréciez la puissance du ce logiciel et que vous souhaitez en découvrir davantage sur ce software vous pouvez télécharger l'excellent tutoriel (en Anglais) de V. Olaya  "A gentle introduction to SAGA GIS".