MNT, MNS, pente et exposition : quelle différence ?
MNT, MNS, pente, exposition et ombrage expliqués simplement, avec le DEM Copernicus 30 m du Maroc et des recettes QGIS concrètes pour vos cartes de relief.
Vous venez de télécharger le modèle numérique de surface Copernicus GLO-30 du Maroc sur Kharita. Vous ouvrez le GeoTIFF dans QGIS, vous interrogez un pixel au milieu de la palmeraie de Skoura… et le chiffre vous semble trop haut par rapport à votre GPS de terrain. Normal. Ce que vous avez sous la main n'est pas un MNT, et la différence n'est pas qu'une question de sigle.
MNT, MNS, pente, exposition, ombrage : on croise ces termes partout, souvent mélangés, parfois utilisés l'un pour l'autre. Pourtant chacun mesure une chose précise, et se tromper de produit peut fausser un calcul de bassin versant, un dimensionnement de photovoltaïque ou une carte de risque d'érosion. Ce tutoriel met tout au clair, avec des exemples marocains et les recettes QGIS qui vont avec.
MNT vs MNS : le cœur du sujet
Commençons par la confusion la plus fréquente, celle qui coûte le plus cher en heures perdues.
Un MNT (modèle numérique de terrain, DTM en anglais) représente le sol nu. Pas les arbres, pas les toits, pas les lignes électriques : juste la peau de la terre. C'est le modèle qu'on veut pour l'hydrologie, car l'eau, elle, s'écoule sur le sol, pas sur la cime des cèdres.
Un MNS (modèle numérique de surface, DSM) représente la surface visible depuis le ciel : la première chose que le capteur rencontre. En forêt, c'est la canopée. En ville, ce sont les toits. En rase campagne, MNS et MNT se confondent presque.
L'écart entre les deux porte même un nom : le modèle numérique de hauteur (MNH, ou CHM — canopy height model — en foresterie), obtenu par simple soustraction MNS moins MNT. C'est lui qui donne la hauteur des peuplements ou des bâtiments.
Pourquoi le Copernicus DEM est un MNS
Le Copernicus DEM GLO-30 est issu de la mission radar TanDEM-X (DLR et Airbus, acquisitions 2011-2015). Le radar mesure le temps de retour de l'onde réfléchie par… la première surface rencontrée. Au-dessus d'une cédraie du Moyen Atlas, le signal rebondit en grande partie sur les branches, pas sur le sol. Résultat : un MNS mondial à 30 m, d'une précision verticale remarquable en terrain ouvert (quelques mètres), mais qui sur-estime le sol là où il y a du volume au-dessus.
Sur le terrain au Maroc, ça change tout selon le contexte :
- Forêts de cèdre et de chêne vert (Moyen Atlas, Rif) : la canopée ajoute typiquement 10 à 25 m selon la densité du peuplement.
- Palmeraies et oliveraies : 5 à 15 m localement, ce qui n'est pas rien quand on calcule un réseau de drainage en plaine.
- Zones urbaines denses : les toits de Casablanca ou de Fès remplacent le niveau des rues.
- Relief nu et plaines agricoles (Gharb, Saïss, Haouz en dehors des périmètres irrigués boisés) : quasi identique au MNT.
Besoin d'un vrai MNT dérivé de ces données ? Des produits comme FABDEM (Fathom, université de Bristol) appliquent un filtrage statistique au Copernicus DEM pour retirer bâtiments et végétation. Ce n'est pas parfait — surtout en forêt dense — mais c'est souvent suffisant pour de l'hydrologie régionale. L'autre option consiste à croiser avec des données lidar là où elles existent.
Et voici le MNS Copernicus en question, découpé sur le Maroc, à explorer directement :
Chargement de la carte…
De l'altitude aux produits dérivés
Un MNT (ou un MNS) seul, soyons honnêtes, est assez muet. Une valeur d'altitude par pixel, c'est tout. Personne ne dimensionne un projet avec ça. Ce qui compte, c'est ce qu'on calcule à partir de cette altitude : la pente, l'exposition, l'ombrage, puis les accumulations de flux, les bassins versants, les courbes de niveau…
Ces produits dérivés ne demandent aucune donnée supplémentaire : ils sortent du raster d'altitude par de simples opérations de voisinage entre pixels. Voyons les deux plus importants.
La pente : dans quelle mesure ça monte
La pente d'un pixel, c'est l'angle maximal d'inclinaison du terrain en ce point. Deux façons de l'exprimer, et il faut savoir jongler entre elles :
- en degrés (0° = plat, 90° = falaise verticale) ;
- en pourcentage (élévation verticale rapportée à la distance horizontale).
La conversion est simple : pente en % = tan(pente en degrés) × 100. Ce qui donne quelques repères utiles — une pente de 100 % correspond exactement à 45°, pas à 90° comme on l'entend parfois. Une pente de 5,7° fait 10 %. Et 30°, seuil classique des éboulis, correspond à environ 58 %.
Sous le capot, QGIS (via GDAL) calcule la pente avec l'algorithme de Horn (1981) : pour chaque pixel, on regarde la fenêtre de 3×3 pixels autour de lui, on estime les gradients est-ouest et nord-sud en pondérant les voisins, et on en déduit l'angle maximal. Rien de magique, mais ça explique deux choses : la pente est très sensible à la résolution du MNT (un raster 30 m lisse les à-pics), et elle exige que les unités X/Y et Z soient cohérentes — on y revient plus bas.
Quelques seuils d'usage courants, tels qu'on les croise dans les études au Maroc :
| Pente | Réalité de terrain |
|---|---|
| 0–2 % | Plaines urbanisables, drainage à vérifier (Gharb, Doukkala) |
| 2–8 % | Cultures pluviales faciles, mécanisation possible |
| 8–15 % | Seuil d'alerte érosion sur sols nus |
| > 15 % | Érosion active si le couvert végétal disparaît — le couplage avec les données SoilGrids sur les sols du Maroc est ici très parlant |
| > 30° (58 %) | Éboulis, zones instables — à surveiller dans le Rif et le Haut Atlas |
Les cultures en terrasses de l'Anti-Atlas et du Haut Atlas sont d'ailleurs une réponse séculaire à ce paramètre : on casse la pente pour garder l'eau et le sol. À l'inverse, dans le Rif septentrional, les combinaisons fortes pentes + marnes + défrichement expliquent une bonne part des glissements recensés après les pluies d'hiver.
L'exposition : vers où ça penche
La pente dit combien ça monte ; l'exposition (aspect) dit dans quelle direction ça descend. C'est l'azimut de la ligne de plus grande pente, codé en degrés de 0 à 360 (0 = nord, 90 = est, 180 = sud, 270 = ouest), avec une convention particulière : -1 pour les pixels plats, qui n'ont pas de direction.
Pourquoi c'est stratégique au Maroc ? Parce que nous sommes dans l'hémisphère nord, et que le versant sud (l'adret) reçoit nettement plus de rayonnement que le versant nord (l'ubac). Les conséquences sont partout :
- Neige : sur le Toubkal et les hauts sommets, l'ubac garde son manteau neigeux des semaines après l'adret — d'où l'importance de l'exposition dans les bilans hydrologiques des bassins de l'oued N'Fis ou du Ziz.
- Évapotranspiration et stress hydrique : l'adret sèche plus vite, ce qui pèse sur les céréales pluviales en année sèche.
- Incendies : les versants sud, plus secs, brûlent plus facilement et la propagation y est plus rapide en montée. En croisant exposition et surfaces brûlées MODIS MCD64A1, le signal ressort nettement sur les massifs du Rif et du Moyen Atlas.
- Photovoltaïque : un versant orienté sud avec une pente de 10-15° est quasiment un tracker solaire naturel.
- Écologie : le chêne vert supporte l'adret, le cèdre préfère l'ubac. Les anciens forestiers le savaient bien avant les SIG.
Dans QGIS : Raster > Analyse > Exposition (toujours l'outil GDAL), avec l'option d'affichage trigonométrique si besoin.
L'ombrage : une visualisation, pas une mesure
Dernier dérivé, souvent confondu avec les deux précédents : l'ombrage (hillshade). Attention, ce n'est pas une mesure physique du terrain — c'est une simulation d'éclairage. On place un soleil fictif dans le ciel (un azimut, une hauteur) et on calcule la luminosité de chaque pixel comme si le relief était éclairé.
Les conventions standard : azimut 315° (soleil au nord-ouest) et altitude 45°. Le soleil au nord-ouest peut sembler absurde — il ne s'y trouve jamais chez nous — mais c'est précisément le but : si on éclairait depuis le sud, nos yeux, habitués à voir l'ombre « en bas », interpréteraient les crêtes comme des vallées et inversement. C'est le fameux piège de l'illusion de relief inversé. Si vos djebels ressemblent à des cuvettes, retournez l'image ou changez l'azimut, et tout rentre dans l'ordre.
L'ombrage est irremplaçable pour lire un relief en un coup d'œil — ou pour habiller une carte thématique en fond. Mais ne l'utilisez jamais comme source de calcul.
Le tableau récapitulatif
| Produit | Ce que mesure le pixel | Unité | Obtenu comment | Usage type |
|---|---|---|---|---|
| MNT (DTM) | Altitude du sol nu | mètres | Levé terrain, lidar filtré, photogrammétrie, MNS filtré | Hydrologie, génie civil |
| MNS (DSM) | Altitude de la surface visible | mètres | Radar (TanDEM-X), photogrammétrie, lidar premier retour | Canopée, bâti, télécoms |
| MNH / CHM | Hauteur des objets | mètres | MNS − MNT | Foresterie, urbanisme |
| Pente | Inclinaison maximale | degrés ou % | Gradient sur fenêtre 3×3 (Horn) | Érosion, constructibilité, accès |
| Exposition | Direction de la pente | degrés 0–360 (−1 = plat) | Gradient sur fenêtre 3×3 | Agriculture, neige, incendies, solaire |
| Ombrage | Luminosité simulée | 0–255 (sans unité physique) | Éclairage fictif (azimut + altitude) | Visualisation, fond de carte |
Les calculs dans QGIS, concrètement
Trois entrées de menu, toutes dans Raster > Analyse, qui appellent les algorithmes GDAL (gdaldem) :
- Pente : choisissez l'unité (degrés par défaut, ou pourcentage) et l'algorithme (Horn par défaut).
- Exposition : un raster 0–360 sort, avec les pixels plats à −1 (ou à 0 selon l'option « retourner trigonométriquement »).
- Ombrage : réglez azimut 315°, altitude 45°, et éventuellement le facteur d'exagération verticale Z (1,5 à 2 rend bien en plaine).
Et maintenant, le piège numéro un : si votre raster est en WGS 84 géographique (EPSG:4326), vos distances X/Y sont en degrés et votre altitude en mètres. La pente calculée sera absurde — des valeurs minuscules ou énormes selon la latitude. Deux solutions : cocher un facteur d'échelle Z adapté, ou mieux, reprojeter le raster en projection métrique. Pour le Maroc, la référence historique est Merchich / Nord et Sud Maroc (EPSG:26191/26192), ou plus simplement l'UTM zone 29N/30N. Toute la mécanique est détaillée dans notre article sur les systèmes de coordonnées au Maroc. Faites la reprojection avant les calculs dérivés, pas après.
En ligne de commande, l'équivalent GDAL tient en trois lignes :
gdaldem slope mnt_maroc.tif pente.tif -p
gdaldem aspect mnt_maroc.tif exposition.tif
gdaldem hillshade mnt_maroc.tif ombrage.tif -az 315 -alt 45
En résumé
- Le MNT mesure le sol nu ; le MNS mesure la surface visible, toits et cimes inclus.
- Le Copernicus DEM GLO-30 est un MNS radar : excellent en terrain ouvert, sur-estimé en forêt et en ville.
- La pente quantifie l'inclinaison maximale (degrés ou %, reliés par la tangente) ; elle pilote érosion, constructibilité et stabilité des versants.
- L'exposition donne la direction de la pente (0–360°, −1 si plat) ; adret et ubac structurent neige, agriculture, incendies et rendement solaire au Maroc.
- L'ombrage est une visualisation d'éclairage, jamais une mesure — et azimut 315° évite le relief inversé.
FAQ
MNS ou MNT pour l'hydrologie ? Toujours un MNT. Un MNS fait « couler » l'eau sur les toits et les canopées, ce qui crée des barrages fictifs et des bassins versants absurdes. Si vous partez du Copernicus DEM en zone boisée, envisagez FABDEM ou un filtrage.
DEM, DTM, DSM : c'est quoi la différence exactement ? DEM (digital elevation model) est le terme générique, souvent employé pour « MNT » par abus. DTM = sol nu = MNT. DSM = surface visible = MNS. Quand un fournisseur dit « DEM » sans préciser, vérifiez le capteur : du radar type TanDEM-X, c'est presque toujours un MNS.
Pourquoi ma carte de pente affiche des valeurs bizarres ? Dans 90 % des cas, votre raster est en degrés (EPSG:4326) et GDAL mélange degrés horizontaux et mètres verticaux. Reprojetez en projection métrique — Merchich ou UTM — puis recalculez. Vérifiez aussi que vous n'avez pas confondu sortie en degrés et sortie en pourcentage : 45° et 100 %, c'est la même pente, mais pas le même chiffre.
Sources et attribution
- Copernicus DEM GLO-30 — © DLR e.V. 2010-2014 et © Airbus Defence and Space GmbH 2014-2018, fourni dans le cadre du programme Copernicus de l'Union européenne.
- GDAL, documentation
gdaldem(slope, aspect, hillshade) — gdal.org. - Horn, B.K.P. (1981), Hill Shading and the Reflectance Map, Proceedings of the IEEE — algorithme de calcul de pente utilisé par GDAL et QGIS.
- Documentation QGIS, analyse raster — qgis.org.
- Documentation ArcGIS Pro, fonctions pente, exposition et ombrage — Esri.
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