Introduction

2L’homme est responsable, par son action, de l’accentuation du caractère pluvial de l’inondation saisonnière, surtout hivernale, de ces marais. En effet, leur hydrologie a été profondément modifiée par les aménagements hydrauliques (endiguements, canalisations, vannes, écluses) réalisés depuis le xviii^e siècle (Ottman, 1981 ; Gras, 1984 ; Chardonnet, 1992a et 1992b ; Fattal, 2000 ; Le Marec, 2002 ; Aberlach-Mandy, 2001 ; Vauthier-Vezier, 2001), qui ont conduit à les isoler de l’estuaire proprement dit, et donc à les soustraire à l’influence des marées et des crues de la Loire. Depuis 1900, les débordements du fleuve sont contenus par des rives devenues, à plus de 80 %, artificielles (Cheize, 1998). Le fonctionnement hydrologique dépend aussi de la gestion des niveaux d’eau qui est effectuée par les syndicats de marais (tableau 1), source de nombreux conflits entre les différents utilisateurs (agriculteurs, chasseurs, écologistes) du territoire. Ainsi, à Grand-Lieu, les amplitudes mensuelles de hauteur d’eau ont été fortement réduites, ce qui a provoqué une baisse sensible du niveau du lac et un développement de la végétation.

Tableau 1 : Les syndicats de marais de la Basse-Loire
The “Syndicats de Marais” of the Lower Loire

3Le principal objectif de cet article est d’évaluer, en prenant comme exemple la crue de l’hiver 2000-2001, l’apport de la télédétection spatiale et aérienne pour la géographie de l’inondation des marais de la Basse-Loire. Plus précisément, il propose, pour une hauteur d’eau connue par les relevés de terrain, une cartographie avec la délimitation des zones inondées et l’estimation de leurs surfaces. Il est aussi de souligner également l’intérêt de ce type d’étude pour la prévention des risques d’inondation (Mehl et Hiller, 1992).

La crue de l’hiver 2000-2001 : principales caractéristiques hydro-climatiques

De fortes précipitations

Des niveaux d’eau élevés durant une longue période

6Le Parc naturel régional de Brière dispose de plusieurs limnigraphes, placés sur les principaux canaux des marais du Brivet. Les données analysées correspondent aux niveaux d’eau mesurés à la station de Fédrun (commune de Saint-Joachim) qui est la station de référence des marais de la Grande Brière. À la mi-septembre 2000, le niveau d’eau était encore très bas (0,14 m NGF Lall.), puis sa montée fut rapide jusqu’à atteindre son maximum, 1,50 m NGF, les 29-31 janvier 2001, ce qui représente une amplitude de 1,36 m en quatre mois et demi. Au cours de l’hiver 2000-2001, la cote d’alerte (équivalente, selon la tradition orale, à 1,30 m NGF Lall., soit 2,51 m à l’échelle Brière) a été dépassée durant 61 jours, répartis sur quatre mois de l’année, de début janvier à début avril (47 jours du 4 janvier au 22 février, puis 14 jours du 27 mars au 9 avril). Au lac de Grand-Lieu, le pic de crue sera atteint un peu plus tôt, le 12 janvier 2001, avec une hauteur d’eau de 2,85 m (IGN-NGF 1969). Si l’on compare ces niveaux d’eau avec ceux atteints lors de crues antérieures (Galea, 1991) selon les deux critères, crue hivernale (janvier-mars) et niveau d’eau supérieur ou égal à 1,30 m NGF Lall. (notion de seuil), seulement à deux occasions, en 1988 et 1995, la cote d’alerte a été dépassée, en Brière, mais pour une période plus courte : février-mars (fig. 3).

Matériel et méthodes utilisées

Les images Landsat et Spot

9Les images SPOT 4 acquises(les 13 et 14 février 2002) ayant un mauvais cadrage géographique (partie sud manquante pour la première, partie ouest tronquée pour les deux autres), elles ont été toutes les trois nécessaires pour couvrir l’ensemble des marais du bassin du Brivet. Cependant, elles ont l’avantage d’être les seules images sans couverture nuageuse de tout l’hiver 2000-2001. L’image Landsat 7 ETM⁺ couvre, à elle seule, toute la Basse-Loire et possède des bandes spectrales infrarouges adaptées à la détermination des surfaces inondées.

10Deux autres images, estivales, des satellites SPOT 4du 22 août 1999 et Landsat 7 ETM⁺ du 22 juin 2001 (tableau 3) ont servi à affiner l’interprétation des images hivernales et à réaliser une cartographie diachronique intersaisonnière de la géographie de l’inondation.

Les photographies aériennes verticales et obliques

11Les photographies aériennes verticales en couleur des missions IGN (FD 44-56 de juillet 1999) ont permis d’affiner, lorsque cela s’avérait nécessaire, la cartographie résultant du traitement et de l’interprétation des images satellitaires (fig. 6). Pour des secteurs précis, elles ont été complétées par des photographies aériennes obliques prises en période d’inondation. C’est le cas de celles réalisées en mars 1995, en ULM, pour le Parc naturel régional de Brière (photos 1 et 2) et le 29 janvier 2001 au nord de la Brière (entre La Chapelle-des-Marais et Saint-Malo-de-Guersac) par M. Marquis, photographe à La Chapelle-des-Marais, lors du maximum de la crue.

Les traitements des images Landsat et Spot

12Les images ont été traitées à l’aide du logiciel Geomatica de PCI et la cartographie, effectuée avec son module ACE. Leur correction géométrique et leur géoréférencement, en projection Lambert II zone étendue, ont été réalisés selon la méthode polynomiale, en utilisant des points remarquables (ou points de calage) de coordonnées connues (Scan 25 de l’IGN et image SPOT en mode panchromatique du 27 juin 1995 déjà géoréférencée).

14La cartographie des inondations, survenues au cours de l’hiver 2000-2001 dans le Parc naturel régional de Brière et les marais adjacents, a été réalisée avec le module ACE. Trois types de données ont été utilisés : carte IGN au 1/25 000 pour des secteurs particuliers d’analyse, photographie aérienne verticale en couleur (n° 1831 de juillet 1999) de l’IGN pour l’étude du secteur de Trignac et image du satellite SPOT 4 de la Brière acquise en période d’étiage le 17 juillet 1999.

Délimitation et estimation des marais inondés :
les limites de la méthode par télédétection

15L’image du satellite Landsat 7 du 14 février 2001 montre l’étendue des inondations ayant affecté la Basse-Loire à une date proche du pic de crue en Brière. Trois secteurs ont été particulièrement touchés : la Brière (fig. 4 et tableau 5), Grand-Lieu (fig. 5 et tableau 5) et les Marais de la rive droite de la Loire entre Savenay et Nantes (fig. 7 et tableau 5).

16La superficie inondée de marais briérons est évaluée à environ 16 700 hectares (tableau 5), pour une hauteur d’eau de 1,43 m NGF (à Fédrun). L’inondation met en évidence la microtopographie : seuls les villages traditionnels, construits sur les îles (Fédrun, Saint-Joachim, Camerun, etc.), restent hors d’eau.

17Cependant, pour une hauteur d’eau de 1,43-1,44 m NGF Lall (à Fédrun), certains marais, dits hauts, étaient déjà ressuyés. Des différences d’altitude, dues à la topographie en « marches d’escalier » du bassin du Brivet (Anonyme, 1986 ; Maillard, 1985), expliquent ce phénomène. Le plus bas niveau d’étiage atteint est celui de la Grande Brière, avec 0,5 m NGF Lall. Même si la cartographie ne tient pas compte de ces variations altimétriques, elle permet de bien délimiter les marais hauts comme celui du canal de la Taillé (de Vieux-Pont à l’écluse de la Taillée). À l’exception de la Grande Brière, des différences importantes d’extension spatiale existent entre les calculs effectués au sein du SIG du Parc naturel régional de Brière et ceux estimés par la télédétection spatiale (tableau 6).

18Plusieurs raisons peuvent être invoquées pour expliquer de telles différences. Dans le cas de marais déversoirs, les zones bordant les rives de cours d’eau d’ordre inférieur (c’est-à-dire ceux situés en amont des bassins) sont marquées par des débordements brutaux et fréquents, mais de durée assez courte, à cause de l’étroitesse de leurs vallées, des fortes pentes et des faibles capacités de stockage des dépôts d’alluvions (Fustec et Lefeuvre, 2000). Les eaux ne font qu’y transiter, mais, lors des très fortes précipitations journalières, comme celles survenues le 4 janvier 2001 (288 mm à la station de l’île de Fédrun), elles peuvent s’y accumuler momentanément et provoquer une inondation, qui disparaîtra ensuite presque entièrement dans un délai de 24 ou 48 heures.

Tableau 6 : Comparaison de la superficie des marais mesurée par le SIG du Parc naturel régional de Brière et celles inondées, calculées par télédétection spatiale (images de SPOT 4 et Landsat 7 ETM⁺ des 13 et 14 janvier 2001) (Localisation : figure 4)
Comparison of the surface area of the wetlands measured by the GIS of the Parc naturel régional de Brière and the flooded areas, calculated using remote sensing (satellite images : SPOT 4 and Landsat 7 ETM+ of 13th and 14th January 2001) (Location : figure 4)

19Dans le bassin du Brivet, plusieurs secteurs peuvent ainsi être considérés comme des marais déversoirs (fig. 4), ceux de la partie orientale de celui de l’Harlo (Missillac), de l’étang de Crevy (Sainte-Reine-de-Bretagne) ou encore celui des Étangs (Lieu-dit de la Poterie à Crossac). Il est certain que d’autres, de taille variable, existent, en particulier le long des cours d’eau situés en amont de la Grande Brière ou, au sud de l’estuaire de la Loire, autour du lac de Grand-Lieu. Si l’imagerie satellitaire ne les met guère en évidence, leur rôle n’en est pas moins fondamental pour l’hydrologie et l’écologie des marais.

20Une des principales difficultés rencontrées pour délimiter par télédétection les surfaces inondées des marais est due à la présence de la végétation palustre (grands hélophytes et saules) qui recouvre leurs sols, notamment pour les marais en cours de comblement comme la Brière et Grand-Lieu (Geffray, 2001). Ce problème a été résolu dans la plupart des cas sauf dans celui de marais très fermés où la végétation est extrêmement dense, ce qui rend difficile la détection de l’eau par les bandes infrarouges des satellites SPOT 4 et Landsat 7 ETM⁺, dotés d’une résolution spatiale insuffisante pour analyser ce type de milieu (ex. secteur situé entre Herbignac et la butte de Guelan). Le même problème se pose pour la végétation ripariante dense. Il en résulte une sous-évaluation de la superficie inondée de ces secteurs marécageux. Néanmoins, le fait de ne pas pouvoir les détecter apporte une information intéressante révélant le fort degré de fermeture du milieu et donc, une phase avancée de colmatage alluvial. Il faudrait pouvoir réaliser, à l’aide d’un spectroradiomètre, des séries de mesures in situ afin d’obtenir les réponses spectrales des parcelles étudiées (échantillonnages) lorsqu’elles sont encore inondées (Robin, 1992).

21Une autre difficulté existe lorsque l’urbanisation est dense. À Pontchâteau, l’inondation de la partie basse du centre urbain (fig. 4), visible sur les images satellitaires, est sans doute légèrement surévaluée du fait de la discrimination peu aisée entre les zones urbaines et inondées. Des contrôles sur le terrain s’avèrent alors indispensables pour éliminer les doutes et délimiter avec précision la zone inondée.

22Enfin, il faut tenir compte des perturbations engendrées sur l’inondation par les aménagements hydrauliques et les autres actions anthropiques, à l’origine du comportement différentiel des eaux, comme, par exemple, un assèchement précoce après les pluies. Dans le marais de Brivé (haut Brivet), les multiples aménagements compliquent la cartographie et la rendent imprécise ; comme on peut le constater pour la zone alluviale vectorisée du SIG du Parc naturel régional de Brière.

23La télédétection se révèle donc parfois insuffisante pour délimiter les zones inondées avec précision. Dans le cas des marais du bassin du Brivet, les causes en sont dues à une connaissance déficiente des marais déversoirs (du Gué, du Gué Neuf, de l’Harlo), à l’absence d’une altimétrie centimétrique des marais, à la densité de la végétation ou au fort degré d’anthropisation.

Urbanisation et inondation : exemple de la commune de Trignac

24La liste des communes sinistrées lors de l’inondation de l’hiver 2000-2001 (tableau 7) montre que la plupart d’entre elles appartenaient au Parc naturel régional de Brière. La commune de Trignac est à cet égard un exemple pertinent de l’aggravation du risque d’inondation suite à la croissance mal maîtrisée de l’urbanisation en zone inondable (fig. 6).

25La disposition d’une photographie aérienne verticale (juillet 1999) de la partie nord de la commune de Trignac (le Camp d’Aine-Bel-Air) et de la liste des maisons (43 déclarations de sinistre) ayant subi les effets de l’inondation pendant l’hiver 2000-2001 ont permis de réaliser une étude détaillée (tableau 8). Sur un total de 43 maisons inondées, 32 ont fait l’objet d’un relèvement au GPS afin d’en connaître les coordonnées exactes (erreur de précision = environ 8 m), par conversion dans le système de coordonnées Lambert II conique conforme.

Tableau 8 : Maisons sinistrées, relevées par GPS, situées à l’intérieur du périmètre d’inondation extrait des images multispectrales des satellites SPOT 4 du 14 février 2001 et Landsat 7 ETM⁺ du 14 février 2001
Damaged houses located by GPS within the perimeter of the flooded area taken from multispectral satellite images (SPOT 4 on 14.02.01 and Landsat 7 ETM+ on 14.02.01)

26Trois maisons sont nettement en dehors du périmètre d’inondation. Il est vraisemblable que ces trois habitations ont été inondées lors du pic de crue (1,50 m NGF Lall.), ce qui implique que les marais hauts, tels que celui à l’est du bas Brivet ou encore celui du canal de la Taillé (de Vieux-Pont à l’écluse de la Taillée) n’étaient pas inondés aux dates d’acquisition des images satellitaires, même si la meilleure résolution des images du satellite SPOT 4 permet de détecter certaines zones inondées résiduelles, sans doute liées à des microdépressions.

27À de rares exceptions près, les maisons sinistrées sont situées dans le périmètre d’inondation (fig. 6). Cette constatation ne tient pas compte de la marge d’erreur acceptable (20 et 25 m) et des maisons sinistrées pour lesquelles, l’adresse étant incomplète (absence de numéro de rue), il n’a pu être effectué un relevé au GPS.

28Ainsi, les maisons sinistrées sont presque toutes (29 sur 32) localisées en zone inondable, ce qu’une connaissance préalable de la géographie de l’inondation aurait pu éviter. On est en droit de se poser la question de la pertinence des permis de construire qui ont été délivrés pour les édifier. En Brière, le cas de Trignac n’est malheureusement pas isolé. À Saint-Joachim, des maisons et le complexe sportif, construit sur la route menant à l’île de Brécun, ont été également inondés.

Une extension de l’inondation permanente en période d’étiage : les étangs de chasse

29Une étude diachronique, interannuelle et intersaisonnière, par télédétection montre une extension de l’inondation permanente des marais de la Basse-Loire en période d’étiage. Cette évolution, qui modifie la géographie de l’inondation, résulte en grande partie de la multiplication des étangs de chasse.

30Les marais estuariens et leurs bordures situés entre les agglomérations de Nantes et de Saint-Nazaire ont récemment connu un mitage de leurs paysages. Les causes en sont la déprise agricole, la croissance de l’urbanisation, mais aussi l’appropriation des friches par les chasseurs pour y creuser des étangs (trous de chasse), surtout localisés dans les marais du sud de l’estuaire et, notamment, le secteur des îles (Massereau). Les étangs, utilisés comme reposoirs pour le gibier d’eau, servent pour la chasse à la passée. Une centaine d’hectares de marais ont ainsi été rachetés par le Syndicat intercommunal de chasse au gibier d’eau de la Basse-Loire « pour les soustraire à l’abandon faute d’entretien par l’homme ». En moins de vingt ans, le nombre des trous de chasse est passé de 20 à plus de 200 (fig. 7), ce qui a été à l’origine de conflits entre chasseurs et agriculteurs pour la gestion des niveaux d’eau. Ce phénomène a été freiné ces dernières années par la mise en œuvre de mesures agri-environnementales et le développement de nouveaux modes d’exploitation des prairies (élevage extensif de qualité, bio, etc.).

31La cartographie des trous de chasse s’est heurtée à trois difficultés : leur petite superficie (< 1 ha), qui correspond à quelques pixels d’une image SPOT ou Landsat ; leur confusion avec les mares, naturelles ou artificielles, et d’autres types de plans d’eau ; leur interdiction d’accès (chasse gardée, clôtures). Cependant, quelques indicateurs, comme la proximité d’une voie de communication ou leur forme irrégulière permettent de les repérer.

Conclusion

32La cartographie des zones inondées des marais de la Basse-Loire lors de la crue de l’hiver 2000-2001 a été grandement facilitée par l’utilisation de la télédétection spatiale, qui a permis, grâce à sa vision synoptique et aux bandes spectrales infrarouges des capteurs HRV de SPOT 4 et ETM⁺ de Landsat 7, de bien les délimiter et d’en calculer les surfaces. Les quelques difficultés rencontrées, dues aux limitations de la méthode, peuvent être palliées par emploi de photographies aériennes, verticales et obliques, des mesures altimétriques de précision centimétrique et des contrôles sur le terrain (Boujot et al., 1998). La corrélation entre les niveaux d’eau relevés pendant la crue (Brière et lac de Grand-Lieu) et le moment précis d’acquisition des images satellitaires rend possible la confection de cartes d’extension de l’inondation pour une cote donnée (fig. 8). Le traitement de séries d’images satellitaires (optiques ou radars, en cas de couverture nuageuse constante), acquises en fonction de hauteurs d’eau différentes, permettraient de dresser une hypsométrie multitemporelle de l’inondation. Le cas de la commune de Trignac a démontré l’intérêt de disposer de ce type de documents pour prévenir les risques liés à l’urbanisation en zone inondable. Enfin, dans les variations saisonnières et interannuelles des surfaces en eau, il faut tenir compte de l’extension de l’inondation permanente due au creusement de nombreux étangs de chasse.

33