NDWI - Teneur en Eau

NDWI - Contenu en Eau

Aperçu

Le Normalized Difference Water Index (NDWI), ou Indice d'Eau par Différence Normalisée, est un indice spectral satellitaire qui mesure le contenu en eau des paysages. Dérivé d'images ESA Sentinel-2, les valeurs vont de -1 à +1 :

• Les valeurs positives indiquent des masses d'eau, des zones humides ou des surfaces fortement saturées
• Les valeurs autour de 0 indiquent une zone de transition avec une humidité modérée du sol
• Les valeurs négatives indiquent des surfaces sèches, du sol nu, des zones bâties ou de la végétation sèche

Le NDWI est un outil polyvalent utilisé pour : la cartographie des masses d'eau (lacs, rivières, étangs, zones humides), la surveillance des inondations, l'évaluation du stress hydrique, l'analyse des sécheresses et le soutien à la gestion de l'irrigation. L'indice exploite le contraste entre la bande Verte (560 nm), fortement réfléchie par l'eau, et la bande NIR (842 nm), absorbée par l'eau mais réfléchie par la végétation saine. Cela supprime le signal de la végétation terrestre et met en valeur les caractéristiques hydriques.

La plateforme 3Bee implémente le NDWI selon la définition de McFeeters (1996) en utilisant les bandes Sentinel-2 B3 (Vert) et B8 (NIR). La plateforme affiche le NDWI dans trois vues complémentaires : un graphique en lignes avec la variation mensuelle, un indicateur circulaire comparant le site (ROI) avec la zone de contrôle (CA), et des couches de carte montrant la distribution spatiale au niveau du pixel.

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Méthodologie de calcul

Le NDWI est calculé à partir d'images ESA Sentinel-2 L2A (réflectance de surface) en utilisant les bandes Verte et NIR :

$$\text{NDWI} = \frac{\text{Green} - \text{NIR}}{\text{Green} + \text{NIR}}$$

où Green = Bande 3 (560 nm) et NIR = Bande 8 (842 nm), toutes deux à 10 m de résolution native

Pour chaque période d'analyse, toutes les images Sentinel-2 sans nuages sur la zone du site sont collectées. Les pixels de nuages et d'ombres sont exclus. Le NDWI est calculé par pixel, puis moyenné sur toutes les observations valides pour produire un composite temporel. Enfin, les statistiques spatiales (minimum, maximum, moyenne) sont calculées séparément sur le site (ROI) et la zone de contrôle (CA).

Contrairement au NDVI, le masquage de l'eau est désactivé par défaut — les masses d'eau sont le signal d'intérêt et ne doivent pas être exclues.

Les données proviennent d'ESA Sentinel-2 SR Harmonized à une résolution de 10 m (disponibles depuis avril 2017). La période d'analyse est sélectionnable par l'utilisateur.

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Ce que vous voyez sur la plateforme

Évaluation > Utilisation des sols > « NDWI - Contenu en Eau » (Graphique en lignes)

Graphique en lignes. Un graphique de séries temporelles mensuelles affichant les valeurs NDWI pour le site (ROI) et, en option, la zone de contrôle (CA).

Objectif : Montrer comment le contenu en eau du paysage évolue au fil des mois, révélant les tendances saisonnières, les périodes de stress hydrique et les changements des masses d'eau de surface dans le temps.

Description : L'axe X montre les mois sur la période sélectionnée. L'axe Y montre les valeurs NDWI de -1 à +1. Chaque point mensuel est représenté par un cercle coloré dont la couleur reflète sa valeur NDWI selon le gradient à 11 couleurs marron-à-bleu (marron = sec ; blanc = transition ; bleu = humide/eau). La ligne continue relie tous les points du site. Une ligne grise en pointillés montre les valeurs de la zone de contrôle (CA) lorsque le bouton CA est actif. Sous le graphique, trois statistiques sont affichées : Min, Méd (médiane des valeurs mensuelles) et Max.

Échelle NDWI
-1
+1
Très sec / bâtiEau libre

Comment c'est calculé : Pour chaque mois, tous les pixels Sentinel-2 sans nuages à l'intérieur du polygone du site sont moyennés pixel par pixel. La valeur résultante est la moyenne mensuelle du NDWI pour le ROI et pour le CA lorsqu'il est activé.

Légende : La couleur du point suit le gradient continu NDWI :

Exemple d'interprétation :

Si le graphique montre des valeurs estivales entre -0,15 et -0,05 (points blancs/marron clair) et un pic à 0,28 (bleu poudré) après un événement pluvieux automnal, le site a une surface normalement sèche qui retient temporairement l'humidité après les précipitations — caractéristique d'une prairie perméable ou d'un boisement en climat sec avec de brefs épisodes humides.

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Évaluation > Utilisation des sols > « NDWI » (Gauge)

Gauge. Une jauge semi-circulaire à double arc comparant la moyenne annuelle du NDWI du site (ROI) avec celle de la zone de contrôle (CA).

Objectif : Résumer dans une seule comparaison visuelle si le site a plus ou moins de contenu en eau que sa zone de contrôle environnante, et lui attribuer un grade de qualité A-E.

Description : La jauge affiche deux arcs concentriques : l'arc extérieur représente la moyenne NDWI du site (ROI) et l'arc intérieur la moyenne de la zone de contrôle (CA). Les deux arcs sont colorés selon l'échelle de qualité A-E. Au centre sont affichés la valeur du ROI, la valeur du CA et un badge delta montrant la différence (ROI moins CA). Un delta positif (badge bleu) signifie que le site retient plus d'eau que son environnement ; un delta négatif (badge marron/rouge) signifie le contraire.

0.22NDWI
-11

Comment c'est calculé : La moyenne annuelle du NDWI est calculée à partir de toutes les moyennes mensuelles pixel par pixel sur la période sélectionnée. Le grade de qualité est attribué selon les seuils suivants :

Légende :

Exemple d'interprétation :

Si la jauge indique ROI = 0,22 (grade B) et CA = -0,05 (grade C), le site retient nettement plus d'humidité que le paysage environnant — un signal positif cohérent avec une zone riparienne, une zone irriguée ou un habitat de zone humide intégré dans un environnement plus sec.

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Évaluation > Utilisation des sols > « NDWI » (Ligne de barre latérale assessment)

Ligne de barre latérale assessment. Une ligne unique dans le panneau KPI Utilisation des sols de la barre latérale d'évaluation, affichant le grade de qualité NDWI actuel.

Objectif : Fournir une notation rapide A-E pour le NDWI dans le cadre de la vue d'ensemble de l'évaluation de l'utilisation des sols.

Description : La ligne affiche le libellé de catégorie KPI « NDWI », la valeur numérique la plus récente et un badge de grade coloré (A-E). Un clic sur la ligne mène à la section NDWI complète.

Comment c'est calculé : Le grade est attribué avec les mêmes seuils que la jauge ci-dessus.

Exemple d'interprétation :

Si la barre latérale affiche un badge jaune « C » à côté de NDWI -0,04, le site se trouve dans la zone de transition entre terre sèche et zone humide — typique d'une prairie saisonnièrement humide ou d'un site avec une irrigation modérée.

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Cartes > Utilisation des sols > « NDWI » (Couche de carte)

Couche de carte. Une couche de carte satellite interactive affichant les valeurs NDWI au niveau du pixel sur l'ensemble du site et ses environs.

Objectif : Montrer la distribution spatiale du contenu en eau, en identifiant quelles parties du site sont humides, sèches ou contiennent des masses d'eau libre.

Description : Chaque pixel est coloré selon sa valeur NDWI en utilisant le gradient continu à 11 couleurs marron-à-bleu. Les pixels marron indiquent un sol sec ou des zones bâties. Les pixels blancs/neutres indiquent la zone de transition. Les pixels bleus indiquent des zones humides ou de l'eau libre. Le polygone de délimitation du site est superposé. Les utilisateurs peuvent basculer entre trois sous-couches : NDWI standard (période unique), NDWI plage (moyenne annuelle) et NDWI delta (changement entre deux périodes).

Comment c'est calculé : La tuile cartographique est générée à partir du composite de moyenne pixel par pixel de Sentinel-2 pour la période sélectionnée. Le masquage de l'eau est désactivé — les pixels d'eau produisent des valeurs NDWI positives et sont affichés sur la carte (contrairement aux cartes NDVI où les pixels d'eau sont exclus).

Légende : Gradient continu de sec à humide :

Exemple d'interprétation :

Si la carte montre une bande bleu foncé le long d'un corridor fluvial entourée de tons marron-blé, la couche NDWI détecte correctement la masse d'eau et la terre sèche environnante — un schéma typique pour un site qui inclut un cours d'eau ou un canal.

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Cartes > Utilisation des sols > « NDWI (plage) » (Couche de carte)

Couche de carte. Une couche de carte montrant le NDWI moyen sur une période annuelle complète, calculé comme moyenne pixel par pixel de toutes les observations valides sans nuages dans la plage configurée.

Objectif : Représenter le schéma annuel de contenu en eau du site plutôt qu'un instantané unique, réduisant l'effet d'événements à court terme ou de lacunes dues aux nuages.

Description : Même gradient de couleur marron-à-bleu que la couche NDWI standard. La période de plage est configurable dans les paramètres du site. L'infobulle de la carte affiche : « NDWI moyen sur la période {début} - {fin} ».

Comment c'est calculé : Toutes les images Sentinel-2 sans nuages dans la période configurée sont composées en une valeur NDWI moyenne pixel par pixel.

Légende : Même gradient continu à 11 couleurs que la couche NDWI standard (■ #8B4513 à ■ #00008B).

Exemple d'interprétation :

Une couche de plage annuelle montrant un NDWI de 0,15 à l'intérieur du site avec des valeurs bleues uniquement le long de la limite nord confirme un site majoritairement sec avec une masse d'eau permanente sur un bord — plus fiable qu'un instantané à date unique.

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Cartes > Utilisation des sols > « NDWI (delta) » (Couche de carte)

Couche de carte. Une couche de carte montrant la différence pixel par pixel du NDWI entre deux composites de plage annuelle, indiquant le changement du contenu en eau au fil du temps.

Objectif : Identifier où le site est devenu plus humide, plus sec ou inchangé entre deux périodes comparables.

Description : Les pixels sont colorés avec un gradient divergent à 9 couleurs : les tons rouge foncé indiquent une perte d'eau (le site s'est asséché), le neutre/blanc indique aucun changement, les tons bleu foncé indiquent un gain d'eau (le site est devenu plus humide). L'infobulle affiche : « Différence entre le NDWI moyen sur les périodes {x1}-{y1} et {x2}-{y2} ».

Comment c'est calculé : Le delta est calculé pixel par pixel comme (NDWI de la période finale) moins (NDWI de la période initiale). Le résultat est calibré sur une plage d'environ -0,25 à +0,25.

Légende : Gradient divergent de ■ #8B0000 (forte perte d'eau, delta environ -0,25) à travers ■ #FFFAF0 (aucun changement, delta = 0) jusqu'à ■ #00008B (fort gain d'eau, delta environ +0,25).

Exemple d'interprétation :

Si une couche delta montre une vaste zone bleu foncé là où la période précédente montrait des tons blé/blancs, le site a connu une augmentation significative du contenu en eau — potentiellement due à une nouvelle structure de rétention d'eau, une zone humide restaurée ou des précipitations exceptionnellement élevées.

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