GESTION INTÉGRÉE ET CONCERTÉE DES RESSOURCES EN EAU … · gestion optimisée de la ressource a...

Financement

Projet n° P-Z1-EAZ-021 Don n° 5600155002001

Rapport

TÉLÉDÉTECTION

31 janvier 2013

Rapport OSS-GICRESAIT no 16

Bureau d’études : Groupement A N T E A G r o u p & J M B _ C o n s u l t

Banque Africaine de Développement

Observatoire du Sahara et du Sahel

GESTION INTÉGRÉE ET CONCERTÉE DES RESSOURCES

EN EAU DES SYSTÈMES AQUIFÈRES D’IULLEMEDEN, DE TAOUDÉNI/TANEZROUFT,

ET DU FLEUVE NIGER »

GICRESAIT

Gestion Intégrée et Concertée des Ressources en Eau des Systèmes Aquifères d'Iullemeden, de Taoudéni/Tanezrouft et du fleuve Niger – GICRESAIT

Groupement ANTEA & JMB_Consult ‐‐‐ Rapport Télédétection ‐‐‐ 2/47

Table des Matières Liste des Figures ...................................................................................................................... 3

Liste des acronymes et des abréviations ................................................................................. 4

1. CONTEXTE, OBJECTIFS ET DÉMARRAGE DU PROJET ......................................................... 5

1.1. Contexte de l’Étude ....................................................................................................... 5 1.2. Objectifs du Projet ......................................................................................................... 5 1.3. Phase de démarrage ..................................................................................................... 6

2. COLLECTE DE DONNÉES ET D’INFORMATIONS ................................................................... 7

2.1. Actualisation des connaissances, investigations, recueil et synthèse des données ..... 7 2.2. Télédétection ................................................................................................................. 7

2.2.1. Application de la télédétection dans la GIRE : Données de base .......................... 7 2.2.2. Traitement des Modèles Numériques de Terrain ................................................... 7 2.2.3. Traitements pour la définition de l’occupation du sol sur la zone pilote ............... 16 2.2.4. Traitement pour la définition de l’occupation du sol sur la zone d’intervention .... 24 2.2.5. Bilan Hydrique ...................................................................................................... 28 2.2.6. Modélisation de la consommation d’eau des cultures .......................................... 28 2.2.7. Référentiel hydro-géographique, serveur de données et métadonnées .............. 29 2.2.8. Exploitation des produits de la télédétection et des SIG pour le calcul de la recharge en eau ............................................................................................................. 29 2.2.9. Programme de formation en Télédétection .......................................................... 38

ANNEXE 1 : LISTE DES DOCUMENTS CONSULTÉS EN TÉLÉDÉTECTION ........................................ 39

ANNEXE 2 : PROGRAMME DE FORMATION (01-03 DÉC 2012) ..................................................... 40

� Ouverture officielle.......................................................................................................... 41

ANNEXE 3 : PRÉSENTATION ATELIER OUAGADOUGOU 28NOV2012 ............................................ 43



Liste des Figures

Figure 1: Carte des élévations extraites du MNT SRTM, sur la zone d’intervention ................ 8 Figure 2 : Carte des pentes extraites du MNT SRTM, sur la zone d’intervention .................... 9 Figure 3 : Carte des expositions extraites du MNT SRTM, sur la zone d’intervention ............. 9 Figure 4 : Réseau de drainage extrait du MNT SRTM, sur la zone d’intervention ................. 10 Figure 5: Principe de l’incrustation du réseau hydrographique « stream-burning » ............... 11 Figure 6: Réseau de drainage et Bassins versants extrait du MNT SRTM, sur la zone d’intervention .......................................................................................................................... 12 Figure 7: Valeurs du TPI selon la position du pixel ................................................................ 12 Figure 8: TPI selon les valeurs du seuil du voisinage ............................................................ 13 Figure 9: TPI selon les valeurs du seuil du voisinage (extrait sur la zone d’étude) ................ 14 Figure 10: Indice topographique TCI (extrait sur la zone d’étude) ......................................... 15 Figure 11: Mosaïques d’images Landsat couvrant le site pilote à 3 dates différentes ........... 16 Figure 12: Masques des périmètres irrigués et des zones humides ...................................... 18 Figure 13: Carte d’occupation des sols au 12 janvier 2011 sur le site pilote ......................... 21 Figure 14: Carte d’occupation des sols au 02 avril 2011 sur le site pilote ............................. 22 Figure 15: Carte d’occupation des sols au 25 septembre 2011 sur le site pilote ................... 23 Figure 16: Mosaïques d’images MODIS couvrant la zone d’intervention en avril 2011 ......... 25 Figure 17: Mosaïques d’images MODIS couvrant la zone d’intervention en septembre 2011 ............................................................................................................................................... 26 Figure 18: Carte d’occupation des sols en avril 2011 sur la zone d’intervention ................... 27 Figure 19: Carte d’occupation des sols en septembre 2011 sur la zone d’intervention ......... 27 Figure 20: Schéma de calcul des besoins en eau des cultures ou de l’évapotranspiration maximale ETc selon la méthode de la FAO- 56 ..................................................................... 28 Figure 21: Extrait de la matrice de la recharge ...................................................................... 30 Figure 22: Schéma général de la procédure des traitements pour le calcul de la recharge .. 30 Figure 23: Répartition des stations pluviométriques au niveau de la zone d’intervention ...... 31 Figure 24: Pluviométrie spatialisée à l’échelle de la Zone d’intervention ............................... 31 Figure 25: Pluviométrie déclassifiée ....................................................................................... 32 Figure 26: Extraction des zones des plateaux et des buttes à partir du MNT après seuillage sur l’indice de position topographique .................................................................................... 32 Figure 27: Carte des pentes en 5 classes .............................................................................. 33 Figure 28: Carte d’occupation des sols agrégée en 3 classes pour les besoins du modèle de calcul de la recharge .............................................................................................................. 34 Figure 29: Codification des différentes combinaisons morphologie/occupation des sols ...... 34 Figure 30: Combinaison de la morphologie des terrains à l’occupation des sols ................... 35 Figure 31: Valeurs de La recharge en fonction des classes « MorphOccup » et des classes de la pluviométrie ................................................................................................................... 35 Figure 32: Recharge en mm sur la zone d’intervention (Année 1964) ................................... 36 Figure 33: Modèle de l’outil de calcul de la recharge ............................................................. 37 Figure 34: Menu de l’outil de calcul de la recharge ................................................................ 37



Liste des acronymes et des abréviations

ABN Autorité du Bassin du Niger ABV Autorité du Bassin de la Volta ACDI Agence Canadienne de Développement International ACMAD African Centre of Meteorological Application for Development (Centre Africain pour les

Applications de la Météorologie au Développement) ADT Analyse Diagnostique Transfrontalière AIEA Agence Internationale de l’Énergie Atomique AMCOW African Ministers' Council on Water ASAR Advanced Synthetic Aperture Radar ASTER Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection BAD Banque Africaine de Développement BGR Bundesanstalt für Geowissenschaftenund Rohstoffe (Institut Fédéral des Géosciences

et des Ressources Naturelles) BRGM Bureau des Recherches Géologiques et Minières CCNUCC Convention Cadre des Nations Unies pour les Changements Climatiques CCRE Centre de Coordination des Ressources en Eau de la CEDEAO CEDEAO Communauté Économique Des États de l’Afrique de l’Ouest CEN-SAD Communauté des États Sahélo-Sahariens Ci Continental intercalaire CILSS Comité Inter-états de Lutte contre la Sécheresse au Sahel CNCS Comité National de Coordination et de Suivi des activités CRA Centre Régional AGRHYMET CT Continental Terminal DDC-Suisse Direction du Développement et de la Coopération - Suisse DSRP Document de Stratégie de Réduction de la Pauvreté ENVISAT ENVIronment SATellite ERS European Remote Sensing Satellite ESA European Space Agency (Agence Spatiale Européenne) FAE Facilité Africaine de l’Eau FAO Food & Agriculture Organisation (Organisation des Nations Unies pour l'Alimentation

et l'Agriculture) FEM Fonds pour l’Environnement Mondial FFEM Fonds Français pour l’Environnement Mondial FIDA Fonds International pour le Développement Agricole GEF Global Environment Facility GIRE Gestion Intégrée des Ressources en Eau GICRE Gestion Intégrée et Concertée des Ressources en Eau GICRESAIT Gestion Intégrée et Concertée des Ressources en Eau des Systèmes Aquifères

d’Iullemeden, de Taoudéni /Tanezrouft et du Fleuve Niger GIS Geographical Information System GiZ (ex GTZ) Agence de Coopération Technique Allemande pour le Développement IGAD Inter Governmental Authority for Development JRC Joint Research Centre MCA-WEAP Multi-Criteria Analysis tool - Water Evaluation and Planning System MODIS Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer NASA National Aeronautics and Space Administration NEPAD New Partnership for Africa Development OMVS Organisation de Mise en Valeur du Fleuve Sénégal OSS Observatoire du Sahara et du Sahel PANA Plan d’Action National pour l’Adaptation aux Changements Climatiques PAS Programme d’Action Stratégique PFN Points Focaux Nationaux du projet PHI Programme Hydrologique International PNUE Programme des Nations Unies pour l’Environnement SAI Système Aquifère d’Iullemeden SAR Synthetic Aperture Radar SASS Système Aquifère du Sahara Septentrional SAT Système Aquifère de Taoudéni/Tanezrouft SEI Stockholm Environment Institute SIG Système d’Information Géographique SRTM Shuttle RADAR Topographic Mission TdR Termes de Référence UMA Union du Maghreb Arabe UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization WEAP Water Evaluation and Planning System



1. CONTEXTE, OBJECTIFS ET DÉMARRAGE DU PROJET

1.1. Contexte de l’Étude L’Afrique de l’Ouest est dotée de ressources en eau partagées entre plusieurs États, tant au niveau des bassins hydrologiques (Niger, Sénégal,…) que des systèmes aquifères transfrontaliers tels ceux d’Iullemeden (SAI), de Taoudéni/Tanezrouft (SAT) et le système Sénégalo-mauritanien (SASM). Si les bassins hydrographiques ont fait l’objet depuis plusieurs décennies d’une attention particulière en matière de connaissance et de règles communes de gestion, il n’en est pas de même pour les systèmes aquifères transfrontaliers. Leurs ressources sont souvent très mal connues et de plus en plus menacées par l’augmentation de : la demande en eau, la variabilité climatique, la dégradation de leur qualité à cause de pollutions d’origines diverses et de l’appel d’eaux profondes parfois très minéralisées.

De plus, la gestion de ces ressources en eau partagées par deux ou plusieurs pays n’est pas concertée. Une première initiative en la matière a vu le jour en 2004, avec l’étude pour une gestion concertée des deux principaux aquifères transfrontaliers (le Continental intercalaire et le Continental Terminal) constituant le Système Aquifère d’Iullemeden (SAI), partagé dans sa majeure partie par le Mali, le Niger et le Nigeria sur 500.000 km2.

Les ressources en eau du SAI, peu renouvelables, constituent une importante source d’alimentation en eau potable pour les populations de la région. Le modèle mathématique de simulation des écoulements souterrains du système aquifère développé par l’OSS, a permis de mettre en évidence des relations étroites entre le SAI et le fleuve Niger, ainsi qu’avec le Système Aquifère de Taoudéni/Tanezrouft (SAT) situé à l’Ouest du SAI. Un protocole d’accord assorti d’une feuille de route pour la création et la mise en place d’un cadre de concertation pour une gestion optimisée de la ressource a été adopté en mai 2009 par les Ministres en charge de l’eau du Mali, Niger et Nigeria.

Ces ressources en eau souterraines et celles des eaux de surface du fleuve Niger constituent une ressource stratégique de la sous-région de l’Afrique de l’ouest, appelée à jouer un rôle déterminant dans le développement économique et social des pays de la Région.

Les informations disponibles à ce jour sur les Systèmes Aquifères sont disparates, et une étude de l’ensemble des systèmes s’avère nécessaire pour mieux appréhender leurs fonctionnements hydrauliques ainsi que les risques transfrontaliers qui peuvent compromettre les efforts de développement des pays concernés. La connaissance des relations hydrodynamiques et hydrauliques entre les différents aquifères et entre ces aquifères et le delta intérieur du fleuve Niger sont fondamentales pour améliorer la gestion du système hydraulique dans son ensemble, aussi bien au niveau de l’exploitation des ressources de surface que des ressources souterraines.

Une telle gestion, basée sur des informations scientifiques, permettra aux pays d’une part, de combler les lacunes de connaissance afin de mieux coordonner leurs actions et de maîtriser les risques transfrontaliers, et d’autre part d’entrevoir des options de développement basées sur une exploitation durable et rationnelle de ces ressources aux fins d’assurer des meilleures conditions d’existence aux populations et surtout leur fixation dans leur milieu naturel.

Le projet bénéficie, dans sa globalité, des contributions financières de la Facilité Africaine de l’Eau, du Fonds Français pour l’Environnement Mondial, de l’Agence Internationale de l’Énergie Atomique, de l’OSS ainsi que des pays (en nature). La contribution du FEM/PNUE est en cours de mobilisation. Pour la partie du projet assignée au Consultant, le financement provient uniquement de la Facilité Eau.

1.2. Objectifs du Projet L’objectif général du projet est d’évaluer le potentiel en eau et définir les éléments de suivi de l’ensemble des ressources en eau souterraines du SAI, du SAT et du Fleuve Niger, pour aider les pays dans l’élaboration de leur schéma de développement futur en tenant compte de la vulnérabilité de ces systèmes.

Les objectifs spécifiques du projet se déclinent comme suit :



- Amélioration des connaissances et Évaluation des ressources en eau de l’ensemble du Système Iullemeden – Taoudéni/Tanezrouft. L’objectif est de mette à jour et améliorer les connaissances sur le Système Aquifère de l’Iullemeden, et évaluer les ressources en eau du Système Aquifère Taoudéni/Tanezrouft, afin de mettre à la disposition des décideurs et responsables nationaux, un outil de gestion qui permettra de façon globale de : Connaître le potentiel hydraulique des aquifères sur le double plan quantitatif et qualitatif ; Simuler les comportements des nappes face aux demandes en eau de chaque pays ; Identifier les risques hydrogéologiques transfrontaliers ; Offrir des éléments de choix d’une stratégie de gestion intégrée de la ressource en eau,

programmée conformément aux objectifs visés par chaque pays.

- Analyse et Gestion des Risques transfrontaliers de l’ensemble SAI, SAT et fleuve Niger, en intégrant une évaluation de la vulnérabilité et des impacts des changements climatiques sur les ressources en eau de l’ensemble SAI, SAT et fleuve Niger.

- Renforcement des capacités de gestion par la formation des techniciens des pays sur les outils de gestion de la ressource en eau (Base de données, Système d’Information Géographique, Modélisation), en télédétection et par l’organisation d’ateliers de sensibilisation des acteurs nationaux et du grand public sur le processus et la nécessité de gestion concertée des ressources en eau transfrontalières. Remarque : Cette activité sera essentiellement du ressort de l’OSS avec un appui ponctuel du Consultant.

1.3. Phase de démarrage Pour atteindre les objectifs du projet, l’Observatoire du Sahara et du Sahel a confié à un Groupement de Bureaux d’études les tâches visant à l’amélioration des connaissances des systèmes aquifères transfrontaliers d’Iullemeden et du Taoudéni/Tanezrouft, l’identification des risques transfrontaliers liés à l’exploitation de ces ressources et aux changements climatiques, et à la mise en place et au suivi d’indicateurs de vulnérabilité et de développement durable de ces ressources.

Le projet a commencé début avril 2012 par un atelier de démarrage, regroupant les principaux partenaires du projet (pays, partenaires de développement, OSS et le Consultant) pour présenter le projet dans ses grands axes, et discuter des modalités pratiques, institutionnelles et techniques d'exécution des activités du Projet. La liste des différents intervenants a pu être finalisée, tant au niveau des experts internationaux / régionaux / nationaux, que des points focaux et des organisations régionales et internationales.

La phase de démarrage s’est déroulée pendant tout le mois d’avril 2012 dans les locaux de l’OSS à Tunis en présence d’une partie des experts internationaux (chef de projet et son adjoint, experts télédétection et bases de données) afin de pouvoir travailler en étroite collaboration avec le personnel de l’OSS, notamment A. Dodo, coordinateur du projet, et L. Baba Sy, responsable technique de la base de données, SIG & Télédétection et également H. Trebossen pour la télédétection.

Cette phase a consisté à mettre en place le projet avec toute sa logistique, évaluer les données et informations accessibles à l’OSS ainsi que les moyens techniques et humains disponibles à l’OSS pour le projet. Le choix des experts, leur temps d’intervention et leur répartition ont été précisés, et les TdR ont été élaborés avec précision pour les experts régionaux et nationaux.

Le rapport concrétisant la phase de démarrage a été validé par l’OSS en mai. Il constitue les nouveaux Termes de Référence qui seront utilisés pour l’exécution du projet.

Au cours du mois de mai les contrats entre le groupement de bureaux d’études et les différents experts nationaux ont été établis et signés ce qui a permis de démarrer les travaux de collecte de données dans la plupart des pays dès fin mai 2012.

Ce rapport présente les résultats des travaux effectués sur le volet « Télédétection » du projet par une équipe de Consultants internationaux (géo-Hyd).



2. COLLECTE DE DONNÉES ET D’INFORMATIONS

2.1. Actualisation des connaissances, investigations, recueil et synthèse des données

Le présent rapport n’est pas concerné par cette rubrique qui est réservée uniquement aux rapports de synthèse du projet GICRESAIT.

2.2. Télédétection

2.2.1. Application de la télédétection dans la GIRE : Données de base

- Activités réalisées o Évaluation des données disponible :

Dès le démarrage du projet le choix s’est orienté vers les données disponibles par les partenaires mondiaux, régionaux et nationaux et libres de droit d’utilisation. Le choix a été réalisé de façon à éviter le non synchronisme sur les périodes d’acquisition et le « mélange » des images prises à des périodes différentes. En effet le couvert végétal varie énormément en fonction des saisons.

Les capteurs choisis pour l’analyse sont :

- MODIS pour la cartographie d’occupation du sol au 1/2.000.000ème, à l’échelle de la zone d’intervention globale).

Les études réalisées dans le cadre de l’élaboration du GlobCover (cf. ESA GlobCover Project.) viendront soutenir les opérations de classification par télédétection.

- LANDSAT pour la cartographie d’occupation des sols au 1/200.000ème, à l’échelle de la zone pilote.

2.2.2. Traitement des Modèles Numériques de Terrain

- Activités réalisées o Téléchargement du MNT: Les données SRTM Version 4.1 ont été

récupérées sur le site du CGIAR-CSI (Consortium of International Agricultural Research Centers - Consortium for Spatial Information) à l’adresse web http://srtm.csi.cgiar.org. Les données d’origine proviennent de l’USGS/NASA. Elles ont été traitées par le CGIAR-CSI pour fournir une topographie homogène et continue. Les zones ou régions avec manque de données du SRTM d’origine ont été remplies à l’aide des méthodes d’interpolation décrites par Reuter et al. (2007)

Dix-sept dalles de 6000 x 6000 pixels chacune ont été téléchargées pour couvrir toute la zone d’étude.

o Mosaïquage des dalles MNT:

Une mosaïque de dalles téléchargées a été effectuée, en choisissant comme masque d’analyse les contours de la zone d’étude.

o corrections de MNT : Avant l’extraction des produits dérivés du MNT, des prétraitements ont été effectués et visent à réaliser des corrections sur la



donnée brute afin d’améliorer sa qualité. En effet, plusieurs « défauts » peuvent perturber les calculs de produits dérivés à partir des MNT. L’obstacle le plus souvent rencontré est la présence de dépressions ou « puits » et de « bosses » qui sont généralement des aberrations de mesures ou des artefacts de calcul générés lors de la création du MNT ou liés à l’imprécision du MNT. Ces défauts peuvent être d’origine naturelle ou provenir aussi de l’effet de sursol quand il s’agit d’un Modèle Numérique de Surface (MNS). Les dépressions ou « trous » peuvent gêner les calculs numériques effectués sur le MNT qui génèrent le réseau hydrographique en empêchant l’écoulement virtuel des eaux. Les bosses ne sont pas gênantes car l’eau peut les contourner, mais peuvent provoquer des anomalies dans la détection du réseau hydrographique. Concrètement, ces prétraitements visent à corriger les « bosses » et les « puits ».

Figure 1: Carte des élévations extraites du MNT SRTM, sur la zone d’intervention

o Calculer les dérivées premières (pentes, orientation)

À partir du MNT corrigé, les dérivées premières ont été calculé afin d’obtenir les cartes des pentes et d’orientation.



Figure 2 : Carte des pentes extraites du MNT SRTM, sur la zone d’intervention

Figure 3 : Carte des expositions extraites du MNT SRTM, sur la zone d’intervention



o Application d’algorithme d’extraction du réseau de drainage (direction des écoulements, flux d’accumulation) :

L’extraction du réseau hydrographique à partir du seul MNT suppose que la seule information topographique permet de déterminer les rivières (Puech et al. 2004). Depraetère et Moniod (1991) confirment qu’il est difficile d’extraire un réseau de rivières à partir de l’information topographique seule. Selon les auteurs, le relief n’est qu’un des facteurs contrôlant l’apparition d’un écoulement concentré. Cependant ils signalent qu’un écoulement concentré, s’il est suffisamment fréquent et important, fini par se traduire morphologiquement par l’apparition d’un talweg.

La procédure classique qui a été adoptée pour déterminer un réseau hydrographique a comporté trois étapes :

1- la définition d’une image raster des directions d’écoulement ou directions de flux

2- la définition d’une image raster des flux accumulés ou surfaces drainées (Sd)

3- la segmentation de l’image en pixels « rivière » et pixels versants, habituellement selon que Sd est supérieure ou inférieure à un seuil appelé « surface drainée critique Sdc »

Suite à la réalisation des différentes étapes de calcul précédentes, le réseau de drainage obtenu est présenté sur la figure suivante :

Figure 4 : Réseau de drainage extrait du MNT SRTM, sur la zone d’intervention

La figure 4 montre qu’il l existe une discontinuité dans le réseau hydrographique. Ceci est dû à la présence de zones plates au niveau du MNT.

Pour corriger cette discontinuité dans le réseau hydro graphique, nous avons utilisé une méthode qui permet de forcer l’écoulement au sein du MNT à travers les zones plates. La modification envisagée pour améliorer l’extraction du réseau hydrographique du MNT, consiste à incruster un réseau provenant d’une autre source de donnée (Image satellitaire, réseau vectoriel …) sur la surface du MNT pour contraindre les écoulements et forcer le



passage des eaux. Cette méthode appelé “stream burning“ (Maidment, 1996) consiste à sur-creuser le MNT en rabaissant les valeurs d’élévation là ou l’eau est censé couler.

Une valeur forfaire de surcreusement est fixé (dz). Cette valeur doit tenir compte du bruit numérique inhérent au MNT (Puech et al.,2004).

On augmente l’ensemble du MNT résultat de dz pour éviter la présence des valeurs négatives. En résumé le MNT obtenue (MNTburn) correspond à :

MNTburn = [MNT – dz * (couche_réseau)] + dz

Le terme « couche _réseau » correspond au raster du réseau hydrographique sur les zones plates (fichier binaire, valeur 1 pour existence de réseau et 0 pour absence de réseau).

Source: Puech et al., 2004

Figure 5: Principe de l’incrustation du réseau hydrographique « stream‐burning »

À cet effet nous avons utilisé les images MODIS à disposition sur la zone d’intervention pour digitaliser le réseau hydrographique apparent et ainsi appliquer le stream-burning.

Une fois le stram-burning appliqué, les étapes 1, 2 et 3 sont recalculées sur le MNT sur-creusé.

À partir des directions d’écoulement nous avons extrait les Bassins versants (BV) et les sous-bassins versants (cf. Figure 6)

Pour l’extraction du réseau hydrographique, nous avons fixé un seuil des surfaces drainées critique Sdc, pour les différent en fonction des Bassins versants, en considérant que la densité du chevelu hydrographique est différente selon les BV.



Figure 6: Réseau de drainage et Bassins versants extrait du MNT SRTM, sur la zone d’intervention

o Calcul d’indice de position topographique (TPI):

L’indice de Position Topographique (TPI) a été créé par Jenness (2005) d’après les travaux de Weiss (2001). L’algorithme a été implémenté dans ArcView. Pour chaque cellule du MNT, on calcule un indice correspondant à la différence entre l’altitude de la cellule et la moyenne d’altitude des cellules voisines (comprises dans un périmètre dont la forme et l’étendue sont à fixer) :

TPIif = Elévation – moy(élévation cellules voisines)

TPIif : TPI pour un voisinage de « i » de forme « f »

Un indice négatif signifie que la cellule est placée plus bas que ses voisines (dépression), un indice positif expose la situation inverse (sommet) et un indice proche de 0 implique soit que l'ensemble des cellules est à la même hauteur, soit que la cellule considérée est localisée sur un versant. Le choix du seuil de voisinage est déterminant. Le seuil est choisi en fonction des formes du relief à mettre en évidence.

Figure 7: Valeurs du TPI selon la position du pixel



Un seuil élevé permet l’extraction de l’ensemble des vallées, un faible seuil permet de caractériser l’irrégularité du relief. Un seuil peu élevé fait apparaître les crevasses, les réseaux de talwegs, les sommets et les crêtes (figure 8)

Figure 8: TPI selon les valeurs du seuil du voisinage

Nous avons calculé le TPI à partir du MNT en fixant plusieurs seuils, pour pouvoir localiser les petites buttes comme les grands plateaux, ainsi que les crevasses et les larges vallées (cf. figure 9). Cet indice servira lors de la phase de modélisation pour fixer les paramètres de recharge.



MNT Seuil = 3 pixels Seuil = 6 pixels

Seuil = 10 pixels Seuil = 15 pixels Seuil = 30 pixels

Seuil = 60 pixels Seuil = 100 pixels

Figure 9: TPI selon les valeurs du seuil du voisinage (extrait sur la zone d’étude)

o Calcul de l’Indice topographique (IT) :

La topographie joue un rôle important non seulement dans la génération de l’écoulement, mais aussi dans l’organisation des états hydriques du sol. Comme nous l’avons exposé précédemment, à partir d’un MNT nous pouvons estimer les surfaces drainées en un point donné. Plus cette surface est importante plus le volume d’eau transitant par ce point est important. Cependant si la pente locale en ce point est faible, l’eau aura tendance à s’accumuler et le sol à saturer. C’est suite à ce constat que Beven et Kirkby (1979) ont construit l’indice topographique (nommé aussi indice de Beven et Kirkby) :

)tan( i

ii

aInIT

ITi : Indice topographique pour le pixel i

ai : surfaces drainée au pixel i

βi : pente locale en degré, (tan(βi) : pente en % /100)

Légende

Elevée

Faible



Cet indice suppose donc que la saturation est proportionnelle à la surface drainée amont et inversement proportionnelle à la pente locale, plus l’indice est élevé, plus la surface concernée sera exposée au ruissellement par remontée de nappe. Par contre plus la pente est forte plus faible est la probabilité de voir apparaître des surfaces dites « contributives ». Nous parlons de probabilité donc d’une capacité naturelle d’un site géographique donnée à accumuler de l’eau.

Cet indice est aussi appelé Topographic Wetness Index (TWI), ou Indice de Convergence Topographique (TCI)

Cet Indice est efficace pour modéliser les zones humides ou hydromorphes de bas-fonds de vallée. Cependant il est inopérant pour l’identification de ces zones en haute topographie où l’origine de la saturation par l’eau n’est pas de nature topographique mais plutôt de nature géologique, pédologique ou texturale.

MNT Indice topographique TCI

Figure 10: Indice topographique TCI (extrait sur la zone d’étude)

- Difficultés rencontrées o Une première version du MNT SRTM téléchargée sur le site de l’USGS

présentait beaucoup de données manquantes (NoData) ;

o La présence de zones plates, persiste au niveau du MNT et empêche de calculer les bonnes directions d’écoulement. Ces zones plates peuvent représenter des réalités topographiques (surfaces d’eau libre), ou des imperfections dues à la représentation raster du relief (lissage ou précision altimétrique insuffisante).

- Solutions proposées o Téléchargement des données de la version 4.1 sur le site du CGIAR-CSI

pour combler les données manquantes ;

o Traitements spécifiques aux zones plates : pour assurer la continuité du réseau hydrographique, et même lorsque la zone plate correspond à une réalité topographique, des traitements spécifiques sont à réaliser pour permettre l’identification d’un parcours de l’eau à l’intérieur de la zone plate lorsque le principe de la descente maximale au niveau du MNT n’est pas applicable.

o Application du Stream-burning

Légende

Elevée

Faible



2.2.3. Traitements pour la définition de l’occupation du sol sur la zone pilote

La cartographie de l’occupation du sol au 1/200.000ème, est réalisée sur un transect Nord-Sud et à trois dates différentes, soit janvier, avril et septembre.

- Activités réalisées o Récupération des données :

19 scènes LANDSAT ont été fournies par l’OSS afin de couvrir la zone pilote aux trois dates voulues.

o Organisation et choix des données :

Après organisation des scènes LANDSAT, quatre dates sont exploitables pour les scènes fournis : le 02 Avril 2011, 12 Janvier 2011, 25 septembre 2011 et 19 Septembre 2009. La qualité des images est bonne avec des taux de couverture nuageuse sur les scènes inférieurs à 4%. Les images choix pour la suite des traitements sont celles de 2011.

o Prétraitement des données - corrections radiométrique :

Les données brutes (Comptes numériques ou luminances, valeurs entre 0 et 255) ont été transformées en réflectance exo-atmosphérique ou réflectance effective au satellite (TOA : Top Of the Atmosphere : au-dessus de l’atmosphère) (valeurs entre 0 et 1). Cette transformation permet une certaine normalisation radiométrique. Elle permet de compenser l'influence de l'élévation solaire qui varie avec la date, l'heure et le lieu. Cette correction radiométrique permet d’avoir une bonne appréhension des signatures spectrales des objets à analyser, comparables aux signatures spectrales dans la bibliographie.

o Mosaïquage des scènes:

Trois mosaïques ont été réalisées pour couvrir la zone pilote à Trois dates différentes le 02 Avril 2011, le 12 Janvier 2011et le 25 septembre 2011. Chaque mosaïque est l’assemblage de trois scènes LANDSAT choisies à la même date pour chaque mosaïque pour éviter les effets des perturbations atmosphériques.

Figure 11: Mosaïques d’images Landsat couvrant le site pilote à 3 dates différentes



o Étapes de préparation à la classification des images : création de masques d’analyse

Afin de et mieux appréhender les différents thèmes d’occupation, des masques ont été créés qui permettent de bien cibler les thèmes à détecter lors des classifications

- Masque des périmètres irrigués : ce masque a été créé par photo interprétation ; il permettra de classifier les différents thèmes d’occupations de sol à l’intérieur des périmètres irrigués et à l’extérieur de ses périmètres (cf. figure 12)

Les périmètres irrigués seront masqués dans un premier temps et traitées à part.

- Masque des zones humides (cf. figure 12) : il s’agit de différencier les zones humides et les délimiter afin de pouvoir les traiter à part. la délimitation de ces zones a été effectuée on calculant l’indice normalisé d’humidité : INH. L’emploi de cet indice se justifie par l’observation que l’augmentation de la teneur en eau d’un sol induit une baisse de luminance plus forte dans les grandes longueurs d’ondes que dans les courtes.

INH = (MIR – Vert)/(MIR + Vert)

MIR : Moyen Infrarouge

Vert : bande spectrale dans le vert

Dans un premier temps les zones humides sont masquées et seront traités à part.



Masque périmètres Irrigués Masques des zones humides

Figure 12: Masques des périmètres irrigués et des zones humides

- Création d’un masque Zone humides plus périmètres irrigué

o Classification des images :

Les classifications d’images ont été réalisées sur les trois mosaïques Landsat, aux trois dates choisies. La méthode adoptée est la classification assistée.

Les étapes de traitements sont : - Création de masque des périmètres irrigués. La délimitation des périmètres

irrigués a été effectuée par photo interprétation (cf. Figure 12). - Détection des zones humides (cf. figure 12) : nous avons choisi un seuil INH = 0,

en dessous duquel les zones sont considérées comme humides - Création d’un masque zones d’habitation : la délimitation a été effectuée par

photo-interprétation. - Une première classification a été effectué sur le site pilote en en appliquant les

masques préalablement définis : o choix de zones d’entrainement, o application de l’algorithme de classification « maximum de vraisemblance,



o analyse de confusion entre les classes (analyse de la matrice de confusion)

o validation de la classification (absence de confusion entre les classes)

L’organigramme suivant résume les étapes de traitement



18 classes ont été déterminées hors périmètres irrigués, zones humides et zones d’habitation :

1- Sable/dunes 2- Sol nu 3- Alluvions, sables hydrauliques, dépôts de rivière 4- Lit de cours d’eau asséché 5- Savane herbeuse 6- Savane arbustive 7- Savane boisée 8- Savane arborée 9- Brousse tigrée 10- Anciens lacs asséchés 11- Végétation hygrophile 12- Zones de cultures non végétalisées 13- Zones de cultures avec végétation peu couvrante 14- Zones de cultures avec végétation très couvrante 15- Végétation inter-dunaire 16- Bowal 17- Forêt 18- Brûlis / feu de brousse

- Classification des périmètres irrigués : En utilisant comme masque d’analyse les le masque inverse des périmètres irrigués, nous avons effectué une classification assistée pour détermines les états de surface à l’intérieur de ces périmètres. 4 classes ont été déterminées :

1- Zones inondées sans végétation 2- Zones inondées avec végétation 3- Canaux d’irrigation 4- Zones exondées

- Classification des zones humides : En utilisant comme masque d’analyse les zones en dehors des zones humides et des périmètres irrigués. 5 classes ont été déterminées :

1- Eau (rivières et mares en eau) 2- Dépressions inondées 3- Zones humides 4- Zones humides végétalisées 5- Végétation aquatique

- Fusion des classifications et cartographie de l’occupation des sols : pour chaque date (septembre, Janvier et avril) une classification finale a été effectué en fusionnant les trois classifications précédemment élaborées, et ainsi obtenir les trois carte d’occupation des sols (cf. figures 13, 14, 15)



Figure 13: Carte d’occupation des sols au 12 janvier 2011 sur le site pilote



Figure 14: Carte d’occupation des sols au 02 avril 2011 sur le site pilote



Figure 15: Carte d’occupation des sols au 25 septembre 2011 sur le site pilote



- Difficultés rencontrées o Confusions:

Lors des premiers essais de classification, des confusions apparaissent entres les éléments d’occupation de sol vu la diversité des thèmes présents dans la zone pilote et la similitude des signatures spectrales de certains objets (ex : cultures dans les périmètres irrigués et végétation en dehors des périmètres irrigués).

- Solutions proposées o Création de masques d’analyses

Masque « périmètres irrigués » et masque inverse Masque « végétation » Masque « Zones humides »

2.2.4. Traitement pour la définition de l’occupation du sol sur la zone d’intervention

- Activités réalisées (1) o Choix des données :

Concernant la cartographie d’occupation du sol au 1/2.000.000ème sur l’ensemble de la zone d’intervention, le choix s’est porté pour l’utilisation des images MODIS. 5 scènes MODIS sont nécessaires pour couvrir toute la zone. Les scènes ont été téléchargées sur le dépôt FTP de l’USGS après fourniture du lien par l’OSS. Les produits choisis par l’OSS sont les MOD13Q1, dont les caractéristiques sont les suivantes :

- Résolution spatiale : 250 m ; Pas de temps : 16 jours - Bandes spectrales EVI, NDVI, Réflectances des bandes 1, 2, 3 et 7 - Les périodes d’acquisitions des images téléchargés correspondent aux

mois de Janvier, Avril et septembre 2010.

- Difficultés rencontrées (1) Après examen des données MOD13Q1, nous avons constatés qu’elles sont de mauvaise qualité et entachés de beaucoup de bruit (stries horizontales sur toutes les bandes spectrales).

- Solutions proposées (1) Suites aux recherches effectuées sur les différents produits MODIS, Nous avons choisi le produit MCD43A4 qui représente des données de réflectance à la résolution spatiale de 500 mètres ajustées à l'aide d'une fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle (BRDF) pour modéliser les valeurs comme si elles étaient prises au nadir. Le produit contient une synthèse de 16 jours de données fournies au niveau 3 avec une projection sinusoïdale.

- Activités réalisées (2) o Téléchargement des données MODIS :

Nous avons téléchargé les données MCD43A4 pour deux dates : Septembre 2011, en fin de saison de pluie et en Avril 2011 en saison sèche. 5 Scènes ont été choisies pour chaque date.

o Mosaïquage des scènes:



Deux mosaïques MODIS ont étés réalisées pour les deux périodes choisis, un découpage a été réalisé de façon à ne garder que les données concernant la zone d’intervention (cf. Figures 16 et 17)

o Classification des images :

Les classifications d’images ont été réalisées sur les deux mosaïques MODIS, aux deux périodes choisies. La méthode adoptée est la classification assistée.

Les étapes de classifications ont été les suivantes :

o choix de zones d’entrainement,

o application de l’algorithme de classification « maximum de vraisemblance,

o analyse de confusion entre les classes (analyse de la matrice de confusion)

Figure 16: Mosaïques d’images MODIS couvrant la zone d’intervention en avril 2011



Figure 17: Mosaïques d’images MODIS couvrant la zone d’intervention en septembre 2011

o Classification et validation (absence de confusion entre les classes)

13 classes ont été déterminées : 1- Zones de culture 2- Déserts et sols nus 3- Roche et sols nus 4- Forêts claires 5- Forêts denses 6- Eau 7- Savanes arbustives et/ou arborées 8- Savanes boisées 9- Savanes herbeuses 10- Steppes 11- Végétation en zone inondées ou humides 12- Végétation claire en zone inondées humides 13- Mosaïque savane boisée et cultures



Figure 18: Carte d’occupation des sols en avril 2011 sur la zone d’intervention

Figure 19: Carte d’occupation des sols en septembre 2011 sur la zone d’intervention



2.2.5. Bilan Hydrique

- Activités à réaliser Activité réalisée par AGRHYMET

o Récupérer les données auprès d’AGRHYMET (données satellites Pluie, ETP)

o Extraction des pluviométries par période à partir des données satellites récupérés

o Extraction des ETP o Calcul différentié Pluie/ETP par zone géographique importante (BV, zone

Agro-écologique) o Produire une cartographie des zones préférentielles de recharge des

nappes

2.2.6. Modélisation de la consommation d’eau des cultures

Cette modélisation ce base sur consommation la cartographie d’occupation des sols, à l’échelle de la zone pilote. Les travaux réalisés sur la détermination des besoins en eau des cultures, s'orientent essentiellement, soit vers des approches expérimentales, soit vers le calcul des besoins en utilisant des formules empiriques. En ce qui concerne les méthodes de détermination directe des besoins en eau des cultures à la parcelle on peut citer :

La méthode du bilan hydrique : Les méthodes microclimatiques basées sur le bilan d'énergie de la surface du couvert

végétal. La méthode lysimètrique

Leur mise en œuvre nécessite toutefois un équipement très sophistiqué et coûteux.

Parmi les méthodes indirectes, l’approche climatique basée sur la méthode FAO-56 (Allen et al., 1998) est généralement la plus utilisée. Selon la définition donnée par la FAO-56, le besoin en eau d'une culture est "la quantité d'eau nécessaire pour couvrir les pertes en eau par évapotranspiration d'une culture saine, cultivée en grande parcelle, sans contraintes du sol (fertilité et humidité), et réalisant son potentiel de production sous les conditions considérées" (Allen et al., 1998). Cette définition correspond à l'évapotranspiration maximale d'une culture ( ETc ) qui dépend de la demande climatique ou de l’évapotranspiration de référence ( ET0 ) et du coefficient cultural ( Kc ) (cf. Figure 20).

Source : (Allen et al., 1998)

Figure 20: Schéma de calcul des besoins en eau des cultures ou de l’évapotranspiration maximale ETc selon la méthode de la FAO‐ 56



La méthode FAO est basée sur le modèle suivant :

ETc = Kc x ET0 ET0 représente l’évapotranspiration de référence, ou d’une surface étendue de gazon bien alimentée en eau, ayant une hauteur uniforme de 8 à 15 cm, en pleine période de croissance, couvrant complètement le sol et ne souffrant pas de stress hydrique (Allen et al., 1998). L'évapotranspiration potentielle (ETP) également nommée ETo (évapotranspiration de référence) est une mesure de la capacité de l'atmosphère à éliminer l'eau de la surface d'un sol avec couvert végétal disposant de l'eau en abondance. C'est la quantité maximale d'eau susceptible d'être perdue en phase vapeur, sous un climat donné, par un couvert végétal continu spécifié (gazon) bien alimenté en eau et pour un végétal sain en pleine croissance.

Kc correspond au coefficient cultural, fonction du type de la culture et de son stade végétatif.

Les Kc sont déduits des travaux de l’FAO en utilisant les relations Kc et types de cultures. Les ETo sont déduits des données satellites des ETP récoltées chez AGRHYMET. Cependant nous ne disposons pas des données relatifs aux pratiques agricoles détaillées sur la région afin de permettre de fixe les Kc approprié et correspondant au stade de croissance des cultures. En effet sur la base d’occupation des sols obtenue au préalable par télédétection, nous ne pourrons pas attribuer des coefficients culturaux en fonction de l’occupation des sols sans avoir la précision sur les types de pratiques agricoles avec précision. De ce fait le calcul ne pourra pas être réalisé avec ces seules données dont nous disposons.

2.2.7. Référentiel hydro-géographique, serveur de données et métadonnées

Cette partie est traitée dans le rapport no 15 « Base de Données)

2.2.8. Exploitation des produits de la télédétection et des SIG pour le calcul de la recharge en eau

Comme paramètre d’entrée du modèle hydrodynamique nous avons besoin d’estimer la recharge en eau sur l’ensemble de la zone d’intervention, sur une grille maillée à la résolution de 10km (taille de la maille).

Pour calculer la recharge, nous avons utilisé d’une part, les produits obtenus par télédétection (occupation des sols et produits issus des traitements sur le MNT), et d’autre part les séries temporelles des pluviométries disponibles.

La procédure se base sur un arbre de décision qui attribue une valeur de la recharge en mm pour chaque état des paramètres précités (cf. Figure 21).

Ainsi des produits intermédiaires ont été calculés afin de combiner la morphologie des terrains, la couverture des sols et la pluviométrie, qui sont des paramètres qui influencent la recharge. Nous avons extrait les plateaux et les classes des pentes à partir du MNT, et agrégé la carte d’occupation des sols en 3 classes à utiliser dans la matrice de la recharge.



Figure 21: Extrait de la matrice de la recharge

La procédure complète est décrite dans l’organigramme suivant (Figure 22) :

Figure 22: Schéma général de la procédure des traitements pour le calcul de la recharge

Ci-dessous nous exposons la méthodologie de calcul plus en détail :

Spatialisation des pluies :

Nous disposons des séries temporelles des pluviométries sur quelques stations localisées dans et autour de la zone d’intervention (figure 23)



Figure 23: Répartition des stations pluviométriques au niveau de la zone d’intervention

Afin d’obtenir les valeurs des précipitations à chaque point de la zone d’Intervention, nous avons spatialisé les évènements ponctuels à l’échelle de toute la zone. La procédure d’interpolation utilisée est le Krigeage ordinaire. Nous obtenons ainsi une carte des pluies sous forme d’un raster à l’échelle de la Zone d’intervention (figure 24).

Figure 24: Pluviométrie spatialisée à l’échelle de la Zone d’intervention



Les valeurs de la pluviométrie ont été classifiées ensuite en 11 classes qui correspondent à celles de la matrice de recharge (Figure 25).

Classes Pluviométrie (mm)

1 < à 50 2 50 à 100 3 100 à 200 4 200 à 300 5 300 à 400 6 400 à 500 7 500 à 600 8 600 à 700 9 700 à 800 10 800 à 900 11 > à 900

Figure 25: Pluviométrie déclassifiée

Indice morphologique : Extraction des zones de plateaux et des buttes Les plateaux et les buttes ont été distingués suite aux nombreux traitements réalisés au niveau du MNT. Nous nous somme basé sur l’indice topographique de position « TPI » (cf. paragraphe 2.2.2). Le choix du seuil de classification et du seuil de voisinage a été déterminant pour pouvoir localiser à la fois les petites buttes ainsi que les grands plateaux comme le Bandiagara. Des nombreux essais et des calculs longs ont permis de distinguer ces zones (cf. figure 26).

TPI Plateaux et buttes Figure 26: Extraction des zones des plateaux et des buttes à partir du MNT après seuillage sur

l’indice de position topographique



Classification des pentes :

Les pentes ont été classifiées en 5 classes celles de la matrice de recharge (cf. figure 27).

Figure 27: Carte des pentes en 5 classes

Recodification de l’occupation des sols :

Pour le besoin de calcul de la recharge, l’occupation de sol doit être agrégée en 3 classes : Sols nus, Couvert végétal et Marécages. La carte d’occupation des sols établie à partir des images MODIS comporte 13 classes (cf. paragraphe 2.2.4). Cette classification a été agrégée de la manière suivante :

Classes d’occupation du sol Classes agrégées 1- Zones de culture 2- Couvert végétal

2- Déserts et sols nus 1- Sols nus

3- Roche et sols nus 1- Sols nus

4- Forêts claires 2- Couvert végétal

5- Forêts denses 2- Couvert végétal

6- Eau 3- Marécages7- Savanes arbustives et/ou arborées

2- Couvert végétal

8- Savanes boisées 3- Couvert végétal

9- Savanes herbeuses 2- Couvert végétal

10- Steppes 2- Couvert végétal

11- Végétation en zone inondées ou humides 3- Marécages

12- Végétation claire en zone inondées humides 3- Marécages

13- Mosaïque savane boisée et cultures 2- Couvert végétal



La cartographie d’occupation des sols prise en compte est celle du mois de septembre 2011 correspondant à la fin de la saison des pluies. L’occupation des sols remodifiée pour les besoin de la modélisation de la recharge est représentée sur la figure 28 :

Figure 28: Carte d’occupation des sols agrégée en 3 classes pour les besoins du modèle de calcul de la recharge

Calcul d’un indice combiné morphologie et occupation des sols [MorphOccup] :

Afin de prendre en compte toutes les combinaisons possibles entre la morphologie des terrains (plateaux /buttes, pentes) et de l’occupation des sols (cf. figure 21) une opération de combinaison des 3 rasters [occupation des sol], [plateaux_buttes] et [classes_des pentes] permet après codification d’obtenir un unique raster [MorphOccup] représentant les différentes combinaisons entre ces paramètre. 25 classes ont été obtenues pas la combinaison des 3 rasters. A titre d’exemple la classe 1 du raster [MorphOccup] correspond à la situation en dehors des plateaux, avec une pente inférieure à 1% et un sol nu (cf.figure 29).

Figure 29: Codification des différentes combinaisons morphologie/occupation des sols



Le raster [MorphOccup] indique cette codification (cf. figure 30).

Figure 30: Combinaison de la morphologie des terrains à l’occupation des sols

Calcul de la recharge :

Afin de calculer la recharge, nous nous sommes basés sur l’arbre de décision de la figure 21 qui se résume dans la figure 31 par une combinaison de la « MorphOccup » à la pluviométrie.

Figure 31: Valeurs de La recharge en fonction des classes « MorphOccup » et des classes de la

pluviométrie

Une combinaison des Rasters des pluviométries obtenue par krigeage et du Raster [MorphOccup] nous a permis d’obtenir la recharge spatialisée sur toute la zone d’Intervention



à la résolution du maillage choisi pour la modélisation hydrogéologique et ceci pour chaque année de 1960 à 2011. (cf. figure 32).

Figure 32: Recharge en mm sur la zone d’intervention (Année 1964)

Automatisation des traitements:

Afin de faciliter les calculs (recharge à calculer pour une cinquantaine d’années), toute la procédure de calcul de la recharge a été automatisée. Les étapes de calcul sont :

- spatialisation des pluviométries par Krigeage,

- Classifications des pluviométries et ré-échantillonnage du raster résultant à la

même résolution spatiale du MNT

- Combinaison de la pluviométrie à la « MorphOccup » en utilisant des géo-

traitements (reclassement par table statistiques zonales et jointures).

- Calcul de la Recharge (Format .tif et ASCII).

Une boite à outil a été réalisé en utilisant model Builder du Logiciel SIG ArcGIS (cf. Figures, 33, 34).



Figure 33: Modèle de l’outil de calcul de la recharge

Figure 34: Menu de l’outil de calcul de la recharge



2.2.9. Programme de formation en Télédétection

- Activités réalisées o Programme de formation

o Formation réalisée le 01, 02 et 03 décembre 2012 (cf. rapport narratif de la formation)



ANNEXE 1 : LISTE DES DOCUMENTS CONSULTÉS EN TÉLÉDÉTECTION

Beven K J and Kirkby M J (1979). A physically based variable contributing area model of basin hydrology. Hydrology Science Bulletin 24: 43-69.

Depraetère C., Moniod F. (1991). Contribution des modèles numériques de terrain à la simulation des écoulements dans un réseau hydrographique : exemple du bassin de Bras David (Guadeloupe). Hydrologie continentale, 6, pp. 29-53.

Jarvis A., H.I. Reuter, A. Nelson, E. Guevara, 2008, Hole filled seamless SRTM data V4, International Centre for Tropical Agriculture (CIAT), available from http://srtm.csi.cgiar.org.

Jenness J., 2005, Documentation "Topographic Position Index", site Internet : http://jennessent.com, 41 p.

Maidment, D.R., (1996). GIS and hydrologie modelling – an assessment of progress. Proceedings of the 3rd International Conderence on Integrating GIS and Environmental Modeling, 21-25 January, 1996, Santa Fe (NM), USA, ed. NCGIA.

Puech C., Raclot D., Bailly J. S., Alquier M., Chorda J., Dartus D., Maubourguet M. (2004). Expertise sur l’utilisation des données spatiales dans le domaine de l’hydrologie : Apport des Modèles Numériques de Terrain à “la liaison hydrologique – hydraulique – images satellitales” dans le transfert sur les bassins versants et champs d’inondation. CEMAGREF – IMFT. Rapport RIO2.

Reuter H.I, A. Nelson, A. Jarvis, 2007, An evaluation of void filling interpolation methods for SRTM data, International Journal of Geographic Information Science, 21:9, 983-1008.

Weiss A., 2001, Topographic Position and landforms analysis, ESRI International User Conference, San Diego, CA.



ANNEXE 2 : PROGRAMME DE FORMATION (01-03 DÉC 2012)

Formation en Télédétection pour les experts nationaux en télédétection, en base de données et SIG

et les points focaux du Projet GICRESAIT

Ouagadougou, Hôtel Palm Beach du 1er -3 Décembre 2012

Compte Rendu par le rapporteur du groupe

Introduction Le présent rapport concerne la formation sur « la télédétection » qui s’est déroulée à l’Hôtel Palm Beach de Ouagadougou du 1er au 03 Décembre 2012. Elle a réuni au total 27 participants dont la liste est jointe au présent rapport. La formation a été animée par M. Ahmed BATTI, expert en télédétection des Bureau d’études du Groupe ANTEA et BJM Consult. Cette formation vise le renforcement des capacités des participants(es) sur les techniques et les méthodologies de la télé-analyse satellitale dans le cadre du processus de mise à jour et d’amélioration des connaissances à l’échelle sous régionale des systèmes aquifères Iullemeden-Taoudéni/Tanezroutft. Les résultats attendus sont :

Les participants maîtrisent les étapes de traitements et d’analyse des images satellitales ;

Les participants ont acquis des aptitudes et attitudes leur permettant d’effectuer des corrections du MNT ;

Les participants sont capables d’ajuster un réseau hydrographique sur le MNT ; Les participants maîtrisent les méthodes de classification des images

Le rapport rend compte des principaux thèmes d’apprentissage identifiés et développés par le formateur sur la base des attentes des participants. Il s’agit notamment de :

Les bases physiques de la télédétection L’infrarouge et les hyperfréquences Les vecteurs d’acquisition Les capteurs Les comportements spectraux Les changements d’échelle Le traitement des données L’évaluation des résultats La géophysique aéroportée La nature et l’organisation des traitements lors de la formation L’évaluation de la formation

En prélude à cette formation, les participants se sont présentés en précisant leur formation de base, leur profession ainsi que leur connaissance et pratique de la télédétection. Ainsi, les préoccupations et attentes des uns et des autres ont été recueillies, ce qui a permis au formateur d’adapter le contenu des interventions en fonction des ressources à former et d’élaborer des exercices pratiques qui ont été exécutés. En effet, après le recueil des préoccupations et attentes des participants, il est apparu que l’OSS a vu juste en organisant cette formation. Cependant, les trois jours prévus pour dérouler ladite formation sont largement insuffisants pour combler les attentes des uns et des autres.



Ouverture officielle L’ouverture officielle de la formation a été faite par le coordonateur du projet GICRESAIT, M. Dodo ABDELKADER et M. Jean-Marie BARRAT, Chef de Mission des Bureau d’études ANTEA GROUP et JMB_ Consult. Tous ont souhaité la bienvenue aux participants et les ont invités à réaliser toute la portée de la formation. Ils ont espéré que perdure l’engagement des participants à relever les défis de la connaissance et de la gestion concertée des ressources en eau souterraine transfrontalière.

Présentation du cours Le formateur a présenté aux participants un cours qui porte sur les notions essentielles et nécessaires pour la télé-analyse satellitale. Ces notions concernent : les principes de la télédétection ; les éléments théoriques et méthodologiques de la télé-analyse ; la place et l’utilité de la télédétection dans une approche géographique du territoire ; les différents types et domaines d’application de la télédétection ; le traitement numérique des images ; les techniques d’analyse d’image ; les méthodes de classification des images pour la réalisation des cartes d’occupation

du sol. A l’issue de la présentation, les questions et échanges sur ce cours ont éclairé les participants sur :

- Les principes d’analyse d’image ; - Les différentes corrections que l’on peut apporter aux images satellitales - Les différentes résolutions en télédétection (la résolution spatiale, radiométrique et

temporelle ; - La différence entre la télédétection passive et la télédétection active ; - Les interactions ; - Les signatures spectrales de l’eau, de la végétation et du sol ; - Les caractéristiques d’un satellite ; - La classification et l’analyse d’image ;

C’est un cours essentiellement introductif à la télédétection en raison du défaut de temps. En effet, tous les thèmes abordés sont importants mais ils méritent d’être sérieusement approfondis pour permettre aux bénéficiaires d’en tirer le maximum de connaissance et être efficaces et utiles à leur pays.

Travaux pratiques Des exercices pratiques sur les traitements de MNT notamment la détermination des bassins versants à partir du MNT et la classification d’image ont été effectués. Ces exercices ont porté sur une portion de la zone d’étude. De ces pratiques et échanges, les aspects suivants se dégagent :

- avant toute application en télédétection, il est indispensable d’en maîtriser les notions de base ;

- les applications de la télédétection nécessitent des connaissances en SIG et quelques notions en statistiques ;

- pour traiter les données hydrogéologiques, il faut disposer des logiciels appropriés ; - il est très important d’avoir au préalable des connaissances du milieu à étudier ; - une bonne classification nécessite une bonne connaissance de terrain ; - il faut toujours confronter les résultats de la classification avec la réalité du terrain.

Cet exercice a permis d’améliorer les connaissances des participants sur :

- le captage, le traitement et l’analyse d’une image satellitale ;



- les différentes étapes de correction de MNT : extraction du MNT, correction des trous, calcul des expositions, calcul des directions d’écoulement, calcul des exutoires ;

- les méthodes de classification automatiques supervisée et non supervisée des images ;

- l’affichage de l’image et son amélioration ; - la réalisation de la carte ; - les techniques d’exportation de la carte sur format d’impression (mise en page) avec

une échelle bien déterminée ; - l’affichage des coordonnées géographique - l’insertion du titre, de la barre d’échelle, du texte d’échelle, de la flèche du Nord, de la

légende, du texte de la source de la carte ; - l’insertion de la carte de situation de la couche étudiée et de la zone d’étude.

D’autres traitements d’image ont été également étudiés : le ratio NDVI (indice normalisé de végétation), le ratio INH (Indice normalisé d’humidité de sol). A l’issue des travaux pratiques, le constat fait est que tous les participants n’ont pas le même niveau de connaissance sur la télédétection et les mêmes aptitudes en ce qui concerne la maîtrise des méthodes et outils de la télédétection, du SIG et des logiciels de traitement des données hydrogéologiques. Les participants ont apprécié positivement ce volet de renforcement des capacités en télédétection qui constitue un élément important en termes d’appropriation et de capitalisation des acquis du projet. Ils ont par ailleurs reproché à l’OSS de n’avoir pas consacré plus de nombre de jour à cette formation qui s’est révélée très pertinente et intéressante.

Recommandations À l’issue de la formation, les participants ont formulé les recommandations suivantes : À l’endroit de l’OSS

‐ Répéter la formation sur la télédétection au profit des pays (un expert national en télédétection, un responsable de gestion de base de données et SIG et son suppléant) sur une durée de deux à trois semaines au moins ;

‐ Réitérer cette formation dans le plan de mise en œuvre de la seconde phase de l’étude ;

‐ Initier une série de sessions de formation en télédétection sur le tas et pour les experts nationaux en télédétection dans la perspective de la capitalisation des acquis du projet ;

‐ Élaborer une requête de financement pour le renforcement de capacité sur les acquis du projet ;

‐ Mettre à la disposition des bénéficiaires le logiciel de traitement des images.

Les participants ont souhaité que la mise en œuvre des recommandations formulées soit prise en compte dans le cadre de la seconde phase de l’étude et ce, avant la fin du premier trimestre de 2013.



ANNEXE 3 : PRÉSENTATION ATELIER OUAGADOUGOU 28NOV2012

GESTION INTÉGRÉE ET CONCERTÉE DES RESSOURCES EN EAU … · gestion optimisée de la ressource a...

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