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Analyse_statistique_voir

L'onglet statistique d'un site ou d'une station hydrométrique permet de visualiser des analyses statistiques préconisées par les producteurs.

La démarche permet une visualisation et un contrôle à chaque étape du calcul en cliquant sur le nom d'une analyse statistique. Vous obtiendrez des résultats en différentes étapes, l'accès se fait directement à la dernière étape, mais il est conseillé de regarder les différents résultats intermédiaires :

  1. Description des données utilisées dans l'analyse
  2. visualisation de l'échantillon extrait
  3. visualisation des résultats après ajustements à une loi de distribution

Le principe des statistiques est toujours le suivant :

  • choix de la grandeur à analyser (débit moyen ou instantané)
  • choix de la période de la chronique à utiliser
  • constitution de l'échantillon par extraction d'une valeur par année (période de 12 mois) ou par saison pour la grandeur/variable choisie
  • ajustement d'une loi statistique/loi de probabilité à l'échantillon.

La présentation des résultats comprend toujours :

  • le résultat de tests de tendance sur l'échantillon
  • la visualisation graphique et en tableau superposant l'échantillon (fréquences empiriques calculées via ) et la loi ajustée avec l'intervalle de confiance associé
  • les paramètres de la loi ajustée
  • un tableau regroupant les débits aux fréquences théoriques (issus de la loi ajustée) les plus utilisées, avec l'intervalle de confiance associé
  • sur la droite l'ensemble des choix effectués pour aboutir au résultat et le commentaire de l'analyse

Au fur et à mesure de la démarche, la partie droite de l'écran offre un résumé des choix effectués, ce qui permet facilement de revenir en arrière et d'apprécier la pertinence des choix.

Selon l'objectif de l'analyse (toutes eaux, basses eaux, hautes eaux), l'extraction des valeurs ou les lois statistiques utilisables sont différents et adaptés.

  1. Description des données

A cette étape, l'utilisateur a accès une synthèse de la grandeur définie précédemment, sur la période temporelle cible.

  • Description de l'ensemble des données : minimum, moyenne, médiane, maximum, écart-type, coefficient de variation, quantiles, taille de l'échantillon
  • Qualifications et continuités des données : taux des données par qualification (bonne, douteuse, non qualifiée) et taux de discontinuité.
  • Qualifications et disponibilités annuelles : tableau des qualifications et disponibilité annuelle de la grandeur cible. Le bouton  permet d'accéder à la chronique annuelle. Le commentaire de l'année est accessible avec le bouton

Pour plus de renseignements, vous pouvez consultez les pages d'aide sur les calendriers pour les stations ou les sites hydrométriques.

Il est possible d'exporter ces statistiques descriptives au format csv

La chronique de la grandeur cible peut être également exportée

Ces informations sont à analyser avec attention, car cela influence la constitution de l'échantillon sur lequel l'ajustement statistique sera réalisé.

Enfin, l'utilisateur accès à l'étape suivante en cliquant sur

 

  1. Visualisation de l'échantillon

 

A cette étape, l'utilisateur peut visualiser l'échantillon obtenu à partir de la période (étape 1), de la grandeur (étape 1), dans la saison (étape 3) et de l'extracteur (étape 3).

La taille de l'échantillon obtenu est défini dans le cadre  où sont mentionnés:

  • le nombre théorique de valeurs
  • le nombre de valeurs automatiquement exclues par le contrôle de la donnée hydrométrique (discontinuité, qualification, voir l'étape 2) Sont notamment exclues les saisons comportant, dans la base de données nationale, une discontinuité (1) ou une discontinuité (4 ou 8) correspondant au régime recherché (Exemple : une discontinuité faible (4) empêchera le calcul d'analyse de basses eaux ou de régime toutes eaux mais permettra celui des hautes eaux).
  • le nombre de valeurs manuellement exclues (voir ci-après)
  • le nombre de valeurs retenues : la taille de l'échantillon Le bouton  permet d'accéder à la définition de ces quatre éléments.

Un ajustement statistique n'est possible que si l'échantillon contient au moins 7 valeurs. Plus l'échantillon est grand, plus l'ajustement sera robuste.

L'utilisateur peut personnaliser l'échantillon en cliquant sur

Un cadre est ouvert par Hydroportail détaillant les valeurs de l'échantillon, leurs dates, leurs qualifications, leurs discontinuités. Ce tableau peut être exporté au format csv

L'utilisateur peut exclure des valeurs en les sélectionnant via la case à cocher en première colonne du tableau. Une valeur automatiquement exclue est symbolisée par une croix rouge.

La visualisation de l'échantillon repose sur plusieurs illustrations, de haut en bas

  • la série temporelle :

  • la saisonnalité : répartition des dates de l'échantillon au cours d'une année type.

Le graphe de saisonnalité est interactif : vous pouvez voir les effectifs en déplaçant votre souris dans l'histogramme. Dans certains cas, ce graphe de saisonnalité n'a pas de signification ou est plus difficile à interpréter. Il s'agit en particulier :

  • des valeurs moyennes, les valeurs sont systématiquement affectées au dernier jour de l 'année hydrologique,

  • des valeurs multiples, seule la date de première occurrence de la saison est utilisée,

  • durées, la date de première occurrence est utilisée. La valeur nulle (le cas n'a pas été rencontré sur la saison) est affectée au début de la saison retenue (à l'étape 2 : année d'étiage, hydrologique, civile ou définie par l'utilisateur).

  • les effectifs et fréquences cumulées : valeurs rangées en 10 classes, donnant un aperçu de l'ajustement empirique de l'échantillon

  • les périodes de retours : valeurs associées aux temps de retour, obtenues selon l'ajustement empirique de l'échantillon

Ces illustrations peuvent être exportées sous forme de fichier image (format PNG) en cliquant sur

Enfin, l'utilisateur accès à l'étape suivante en cliquant sur

 

  1. Résultats d'ajustement

 

A cette étape, l'utilisateur obtient le résultat de l'ajustement statistique.

Des tests statistiques sont appliqués automatiquement pour fournir une information sur la tendance, la rupture et la pertinence de l'ajustement :

Un bouton  permet d'accéder aux détails de chaque test statistique. Une info indique également la présence de doublons dans l'échantillon.

La première illustration présente l'échantillon, son ajustement et l'intervalle de confiance de cet ajustement. Ainsi l'utilisateur peut apprécier la pertinence de l'ajustement

L'utilisateur a ensuite accès aux valeurs associées aux principaux temps de retour, et aux incertitudes associées à leur estimation. **Attention, les temps de retour affichés dépendent de la taille de l'échantillon utilisé pour cet ajustement. L’extrapolation de la distribution au-delà de la plus forte observée nécessite une analyse critique prenant en compte différentes sources d’incertitudes :

  1. sur les débits (associées aux mesures de hauteurs, courbe de tarage, paramétrage de stations débitmétriques... cf charte qualité de l'hydrométrie. https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/201701_Schapi_Charte_hydro_P01-84_BDcliquable.pdf) ;
  2. sur l’estimation des paramètres de la distribution (càd. distribution d’échantillonnage et intervalle de confiance) ;
  3. sur le choix de la loi de probabilité (càd. adéquation aux observations).

Des études plus poussées sont recommandées lorsque les enjeux opérationnels sur les quantiles sont importants. Recouper régionalement – spatialement les estimations, et comparer différentes méthodes d’extrapolation. En particulier pour les crues, il est recommandé d’utiliser les méthodes exploitant l’information pluviométrique (Gradex, Shyreg, Schadex…) ou les crues historiques.**

Le dernier tableau détaille les paramètres de l'ajustement.

 

Attention, ici, les valeurs des paramètres sont valables pour des débits en litres par seconde ou des durées en jours. L'utilisateur peut voir les expressions mathématiques de la loi et de ses paramètres en cliquant sur

Un bouton  permet d'obtenir la définition de l'intermittence

Le cas échéant, si aucune analyse proposée par les producteurs, vous pouvez vous lancer dans une simulation d'analyse en prenant de nombreuses précautions. Pour cela, nous vous conseillons de lire la page d'aide correspondante puis de cliquer sur :

Il est conseillé de réaliser l'ajustement statistique au site hydrologique plutôt qu'à la station, car les chroniques peuvent être plus longues.

Pour mieux comprendre les notations utilisées, connaître la liste des variables disponibles et la correspondance avec Hydro2, voir la page d'aide:

Données et noms des variables