Nom : KOUAKOU Prénoms : Thème: Analyse spatiale du mode …

1

Nom : KOUAKOU Prénoms : Koffl Abdelaziz Laboratoire : Géoscieoces et

Environnement

Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

N° de série:

Mémoire en vue de l'obtention du diplôme de Master en science et gestion

de l'environnement

OPTION: Géosciences et Environnement

Thème: Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dans un écotone forêt-savane: Cas de la réserve scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

Date de soutenance : 28 janvier 2016

Analyse spatiale dJ mode de distribution des arbres dons "' êcerene forit-savane :Cos de la ruerve scientifique de Lomto (Côte-dlvolre)

TABLE DES MATIERES

DEDICACE iv

REMERCIEMENTS V

RÉSUME vi

ABSTRACT vii

LISTE DES FIGURES viii

LISTE DES TABLEAUX X

INTRODUCTION l

PREMIER CHAPITRE : GENERALITES 3

1. NOTIONS DE TÉLÉDÉTECTION 4

l. l. Définition de la télédétection 4

1.2. Vocabulaire de télédétection 4

l .2.1. Satellites d'observation .' 4

1.2.2. Image raster (bitmap ou pixellisée) 5

1.2 .3. Géoréférencément 5

.1.2.4. Cartographie 5

1.2.5. Lidar 5

1.2.6. Géomatique 5

1.3. Domaines d'application de la télédétection 6

1.4. Géomorphologie 6

1.4.1. Modèle numérique de terrain : 6

1.4.2. Indices topographiques 6

II. ZONES HUMIDES 8

2.1. Identification des zones humides 8

2.2. Zones humides modélisées 9

2.3. Répartition des zones humides 10

2.3.l. Surface drainée et pente locale 10

2.3.2. Nature et caractéristique du substrat 10

2.3 .3. Profondeur et caractéristique des altérites 11

2.3.4. Profils topographiques des versants 11

2.4. Inventaire des zones humides 11 KOUAKOU Koai Abdelaziz Master Géoscicnces et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

Analyse spatiale d i mode de distribution des arbres dans III êeetene fcrlt-savane :CQS de la rtserve scientifique de l.amto (Côte-d'Ivoire)

Ill. QUELQUES GENERALITES SUR LA ZONE D,ETUDE: LA STATION DE

LAMT0 12

3 .1. Situation géographique et historique 12

3.2. Climat , ." 13

3.3. Hydrographie .':: ." 14

3.4. Sols 15

3.6. Géologie 17

DEUXIEME CHAPITRE .;,MA TE RIEL ET METHODES 19

IV. MATÉRIEL 20

4.1. Irnages SRTM 20

4.2. Images optiques : 21

4.3. Logiciels 21

4.3.J. QGIS 2.6 21

4.3.2. ENVI 4.7 21

4.3.3. GRASS GIS 6.4.4 21

V. MÉTHODES 22

5.1. Méthodes de traitement de donnée de télédétection 22

5 .1.1. Étapes de traitement des images SRTM 22

5 .1.2. Méthodes de traitement des images et d'extraction 22

5.1.2.1. Mosaïque et formatage de l'image de base 23

5 .1.2.2. Prétraitement du fichier grid 23

5.1.2.3. Détermination des directions d'écoulement 24

5.1.2.4. Calcul des surfaces drainées 24

5.l.2.5. Extraction du réseau hydrographique 25

5.1.2.6. Ordre des cours d'eau scion Strahler 25

5.2. Indices topographique ou indices de saturation 26

5.3. Densité de drainage 26

TROISIEME CHAPITRE :RESULTATS ET DISCUSSION 28

VI. RESULTATS 29

6.1. Identification des milieux humides et favorables au développement des végétaux 29

KOUAKOU Kofli Abdelaziz Master Géosciences et Environncment-ufr-SGE-UNA-2015

11

Analyse spatiale di mode de distribution des arbres dans 111 kotone fcrit-saVQne :Cas de la ruerve scientifique de Lamto (Côte-dlvolre)

6.1.1. Réseau de drainage (ordre des cours d'eau selon Strahler) 29

6.1.1. 1 Cours d'eau permanent... 29

6.1.1.1. l. Illustrations schématiques 30

6.1.1.1.2. Confrontation des cours d'eau permanent à 31

la répartition des végétaux 31

6.1.1.2. Cours d'eau temporaires 31

6.1. l.2. l. Illustration schématique 32

6.1.1.2.2 Confrontation des cours d'eau temporaire avec 32

l'image spot 32

6.1.2. Disposition générale de l'organisation des cours d'eau : 33 1

6.1.3. Classes d'altitude 33

6.1.4. Densité de drainage 34

6.1.5. Indice de saturation 35

6.1.6. Confrontation de la densité de drainage et du réseau hydrographique 36

6.1.7. Confrontation de l'indice de saturation et du réseau hydrographique 36

6.1.8. Proposition de zone favorable au reboisement 37

DISCUSSION 38

CONCLUSION 39

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 40

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Master Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

Ill

Analyse spotlcile ci, mode de distribution des arbres dClns t,i êeetene forêt-sovone :CClS de lo rtscrve scientifique de Lamto (Côte-dlvoire)

Je dédie ce mémoire :

- }l mon Père 'X)l'Y){ 'l(puaRJ)U Lamine qui m'a encouragé afin

de surmonter tout C obstacle que je rencontre sur [e sentier de [a

quête du savoir et qui m'a toujours soutenu dans mes études,

financièrement et moralement, merci papa;

}l ma :Jvtère 'l(jlLLO Sewa }l6enan Sewa <Efise à qui je ne

cesserai de dire merci;

- }l mes oncles et tantes, frères et sœurs, cousins et cousines pour

leurs conseils et soutiens qu 'ifs m'ont toujours apportés. Que

Dieu vous gardé.

KOUAKOU Kofli Abdelaziz Mas ter Géoscicnces et Environnemcnt-ufr-SGE-UNA-2015

IV

Analyse spatiale dJ mode de distribution des arbres dans i.. êcetene forlt-savane :Cas de la ruerve scientifique de Lamto (Côte-dlvoire)

REMERCIEMENTS

Je voudrais tout d'abord rendre grâce à celui qui est au-dessus de tout, DIEU le tout Puissant, Maître de la création. Honneur et Gloire lui soient rendus éternellement !

J'adresse mes vifs remerciements aux autorités de l'Université Nangui Abrogoua ;

qu'elles soient assurées de ma profonde gratitude ;

Mes remerciements vont aussi à l'endroit du professeur SAVANE Issiaka, Directeur de

l'Unité de formation et de recherche des Sciences et Gestion de l'Environnement (UFR-SGE)

de l'Université Nangui Abrogoua et du Laboratoire de Géosciences. Je vous dis grand merci

pour m'avoir accepté dans le pôle Environnement. Je lui suis infiniment reconnaissant d'avoir

accepté de me confier ce travail de recherche ;

Je remercie également le professeur OUA TT ARA Allassane sans oublié le Docteur

KONA TE Souleymane et le Docteur DOSSO Kanvaly

Merci au Docteur COULIBALY Tainan Jean Honoré qui n'a pas hésité à me consacrer

son temps. Vos précieux conseils et suggestions ont permis d'améliorer la qualité de ce

mémoire.

Aux Docteurs KONE Moussa, COULIBALY Sandotin, N'DRI Aya Brigitte, Epse

KONE, DOSSO Kanvaly je voudrais leur dire merci pour l'assistance qu'ils m'ont apportée

Une pensée également à mes amis : Docteur. KONE Ladji, KONE Aboubacar Sidiki,

TUO Mamadou, KOUAME Djè Wenceslas, KOUAME Yao Anicet Gervais, KRAMO

Michel Nadège et ceux de la 14ème Promotion STE, particulièrement à DIDI Sacré Régis,

COULIBALY Houebagnon, DOUMBIA Cheick, KONE Bakary Zana et DIABAGATE Djénéba,

KOUAKOU Koffi Abdclaziz Master Géoscicnccs et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

V

Analyse spatiale ci, mode de distribution des arbres dons un lcotone forêt-sa\/One :CGS de la réserve scientifique de Lamto {Côte-dlvoire)

RÉSUME

La cartographie des milieux humides et des cours d'eau ont fait l'objet de notre étude afin de

déterminer les milieux propices au développement harmonieux des arbres tout en répondant à

notre problème qui est l'échec des techniques de reboisement en Côte d'ivoire.

1

A partir d'une étude géomorphologique avec une image SRTM, il est mis en évidence la

répartition des milieux humides ainsi que les cours d'eau en considérant les deux degrés

carrés de la zone renfermant la réserve scientifique de Lamto. Les cours d'eau permanents et

intermittentes, les indices topographiques de saturation et la densité de drainage calculés

permettent de localiser et de cartographier les milieux potentiellement humides de fond

de vallée et de dépression et les zones de rétention d'eau.

Mots clés : Milieux humides, cartographie, télédétection, Lamto, Côte d'Ivoire.

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Mastcr Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

Vl

Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dons III tcotone forlt-savane :Cos de la rtserve scientifique de Lomto (Côte-divolre)

ABSTRACT

The mapping of wetlands and streams were the subject of our study to identify suitable

habitats for the harrnonious development of the trees while meeting our problem is the failure

of reforestation techniques in Ivory Coast.

From a geomorphological study with SRTM image, it is highlighted the distribution of

wetlands and streams on the two square degree of the area containing the scientific reserve

Lamto. The courses of permanent waters, intermittent, topographical indices calculated

saturation and drainage, density are used to locate and map the potential wetland valley bottom

and depression and water retention areas. If this study is thorough, it could give us an idea of

flooding sa vannas by trees. \

Keywords: Wetlands, mapping, remote sensing, Larnto, Ivory Coast.

KOUAKOU Koffi Abdelnziz Mas ter Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

VII

Analyse spatiale ci, mode de distribution des arbres dans ~ êeetene forêt-savane :Cos de la rberve scientifique de Lomto (Côte-dlvoire)

LISTE DES FIGURES

Figure l : Image raster 5

Figure 2 : Représentation de l'organisation des zones humides selon l'approche PEE (d'après

Mérot et al., 2006) 10

Figure 3 : Carte de la réserve de Lamto (Source: Laboratoire Géosciences et Environnent) .. 12

Figure 4: Courbe ombrothermique à la station de Larnto durant l'année 2015 (Source : Station

Géophysique de Lamto) 14

Figure 5 : Réseau hydrographique de Lamto (Source: Laboratoire Géosciences et

Environnent) ·,, 15

Figure 6: Distribution spatiale des types de sol de la réserve scientifique de Lamto (Riou,

1974) 16

Figure 7 : Carte de la végétation de Lamto (Source : Laboratoire Géosciences et Environnent)

.................................................................................................................................................. 17

Figure 8 : Carte géologique simplifié de LAMTO (Tagini, 1979) 18

Figure 9: directions de calcul de l'algorithme de connexité huit (D8) 22

Figure 10: Exemple de comblement de trou ou de fermeture de puits par l'algorithme D8 23

Figure 11 : Schéma de la direction de l'écoulement. 24

Figure 12: Surface drainée 24

Figure 13: Schéma d'interprétation d'un fichier à partir de l'algorithme de connexité huit 25

Figure 14: Ordre des cours d'eau selon Strahler 25

Figure 15: Répartition des cours d'eau 29

Figure 16 : Cours d'eau permanent.. 30

Figure 17: Répartition spatial arbres au voisinage des cours d'eau permanent (vue en plan et

en travers) 30

Figure 18 : Forêt galerie aux abords du fleuve Band am a 31

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Mas ter Géoscienccs et Environnemcnt-ufr-SGE-UNA-2015

Vlll

An4lyu spatlQfe ô., mode de distribution dr.s ar;bru dans .., êcerene forit-s4vane :CQS de la rberve scientifique de Lomto (Côte-d'Ivoire)

Figure 19 : Principale zone d'accumulation 31

Figure 20 : Répartition spatial arbres au voisinage des cours d'eau temporaire (vue en plan et

en travers) 32

Figure 21 : Mise en place d'ilots de forêt et de bosquets 32

Figure 22 : Schéma de l'organisation des cours d'eau et de la répartition de la végétation 33

Figure 23 : Classe de variation des altitudes 33

Figure 24 : Carte de la répartition spatiale des densités de drainage 34

Figure 25 : Répartition spatiale des indices de saturation 35

Figure 26 : Superposition des cours d'eau et la carte représentatif de la densité de drainage. 36

Figure 27: Superposition des cours d'eau et la carte représentatif de l'indice de saturation .. 36

Figure 28 : Zone favorable au reboisement 37


lX

1 Analyn spatiale ci, mode de distribution du arbres dans III icotonc forft-sawne :Cas de la rbCl'Ye scientifique de La,nto (Cate-dlvolre)

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I: Les différents indices de saturation développés 8

Tableau II : Capteur et caractéristiques des images STRM 20


X

1 Analyse spatiale cL mode de distribution des arbres dons un êcerene forlt-savane :Cos de la rêserve scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

LISTE DES SIGLES, ACRONYMES ET ABREVIATIONS

(L,C)

ENVI

ERTS

ETM+

GLCF

GES

GRASS

Landsat

LIDAR

MNT

MSS

PNB

RBV

SlG

SODEFOR

SRTM

TM

USGS

UTM

WGS

ZHE

ZHEF

ZHP

ZNH

Ligne , Colonne

Envi ronrnent for Visualizing Images

Earth Resources Technological Satellite

Enhanced Thematic Mapper plus

Global Land Caver Facility

Gaz à Effet de Serre

Geographic Resources Analysis Support System

Land satellite

Light Detection and Ranging

Modèle numérique de Terrain

Multi Spectral Scanner

Produit national brut

Retum Bearn Vidicom

Science de l 'information géographique

Société de développement des forêts

Shuttle Radar Topographie Mission

Thematic Mapper

United States Geological Survey O.

Universal Transverse Mercator

World Geodetic System

Zone Humide Efficace

Zone humide Effective '

Zone· Humide Potentielle

Zone Non Humide

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Master Géosciences et Environncment-ufr-SGE-UNA-2015

Xl

1

......................................................................................................................................................................................................................................... , l

1 Analyse spatiale du made de distribution du arbres dans un tcotone forêt-savane :CQS de la rêserve scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

INTRODUCTION

Le réchauffement climatique demeure une des préoccupations majeures des Etats en ce début

du 21 ème siècle. Ce phénomène, très progressif, serait dû à la libération, dans l'atmosphère,

d'importantes quantités de gaz à effet de serre (GES) provenant principalement des industries et

les feux de brousse.

On estime que la déforestation et la dégradation des forêts tropicales contribuent à hauteur de

20% aux émissions des pES, responsables du réchauffement planétaire actuel (IPCC, 2007). En

effet, grâce à leur fonction photosynthétique, les forêts prélèvent Je dioxyde de carbone

atmosphérique, principal GES, en le convertissant sous forme de biomasse végétale ; on parle

alors de leur rôle de séquestration du carbone, qui aboutit à une baisse de l'émission du C02 dans

l'atmosphère. Ainsi, lorsque les forêts sont détruites, on assiste inversement à une augmentation

de l'émission du C02, contribuant ainsi à accentuer le réchauffement climatique de la planète

(Moundounga el al., 2014).

Des données plus globales indiquent que Je rythme de la déforestation annuelle mondiale se

chiffrait à 8,868 millions hectares entre 1990 à 2000, et était estimé à 7,317 millions d'hectares

par an entre 2000 et 2005. Les surfaces forestières mondiales seraient ainsi passées de 4,077

milliards d'hectares en 1990, à 3,952 milliards d'hectares en 2005 (Archard et al., 2004)

Les forêts ivoiriennes, bien connues pour leur richesse floristique, n'échappent pas à ce

phénomène de déforestation (Aké, 1984; Sodefor, 1996). De 15 millions d'hectares au début du

siècle dernier, il ne restait plus que 2,5 millions d'hectares de forêt en 1996 (Lan1y, 1982 ;

Sodefor, 1999). A cela, nous observons les échecs des techniques mises en place pour Je

reboisement.

Pour faire face, d'une part à la dégradation des ressources forestières, et d'autre part au

réchauffement prononcé du climat, le reboisement ou la reforcstation se présente comme une des

voies indiquées; d'où la mise en place, aux plans national et international, de politiques visant à

reboiser les terres en vue d'augmenter les surfaces forestières.

Concrètement, le reboisement consiste simplement à mettre en terre de jeunes plants d'arbres

là où il y a eu des perturbations, comme par exemple une épidémie d'insectes ou un feu ou encore

à la suite d'une coupe, afin de reconstituer une forêt. Cependant, dans la pratique, plusieurs

paramètres doivent être pris en compte pour le succès d'une opération de reboisement. Il s'agit

notamment des propriétés du sol : profondeur, texture fine et grossière, réserve en eau utile,

salure, etc., et d'autres facteurs extérieurs tels que le relief et la topographie, les interventions


1

1 Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dans un ~otone forl!t-savane :Cas de la ruerve scientifique de Lomto (Côte-d'Ivoire)

humaines, le drainage et le microclimat. Ainsi, certaines zones peuvent se révéler propices au

reboisement tandis que d'autres peuvent en être défavorables.

En Côte d'Ivoire, aucune étude n'a encore été effectuée dans le but de déterminer les

superficies et les caractéristiques des terres propices au développement harmonieux des arbres à

partir des méthodes d'analyse numérique. Cette méconnaissance du mode de distribution des

arbres justifie l'intérêt de cette étude. Par ailleurs, des travaux récents (Gautier, 1989) font état

d'une progression de la surface forestière dans la réserve scientifique de Lamto au détriment de la

savane. Ces observations en font un modèle biologique idéal pour la réalisation de cette étude car

cela pourrait permettre d'identifier dans cette zone, d'une part, les milieux propices au

développement des espèces de forêts dans leur aire de distribution naturelle, d'autre part, de

déterminer les caractéristiques des zones de lisière forêt-savane afin d'en établir une relation avec

la densification ligneuse observée.

L'objectif général de cette étude est donc d'identifier clairement les milieux propices au

développement des arbres dans la réserve scientifique de Lamto, à partir des méthodes d'analyse

numérique. A long terme, cette étude pourrait permettre de comprendre, de façon générale, les

modes de distribution des arbres et ainsi de mettre en place des systèmes de reboisement plus

efficaces. De façon spécifique, il s'agira :

• Déterminer et cartographier les cours d'eau susceptibles de favoriser le développement

des arbres dans la réserve de Lamto;

• Détennincr la densité de drainage et cartographier la zone humide associée ;

• Déterminer l'indice topographique et cartographier la zone humide associée;

• Confronter la répartition- de la végétation, les zones potentiellement humides et celle du

relief afin de faire-ressortir les milieux favorables au reboisement.

Outre l'introduction, la conclusion et les perspectives, le présent mémoire s'articule autour

de trois chapitres. Le premier chapitre consiste en une synthèse bibliographique, d'abord sur la

notion de télédétection et ses méthodes, ensuite sur Je cadre physique de la zone d'étude, et enfin

sur la notion et la répartition des zones humides ; le deuxième chapitre traite de 1 'approche

méthodologique et du matériel utilisé pour atteindre nos objectifs, tandis que le troisième

présente les résultats obtenus à l'issue des travaux et la discussion qui en découle.

KOUAKOU Kolîi Abdelaziz Master Géoscicnccs et Environnemcnt-ufr-SGE-UNA-2015

2

1 Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dans un u:otone forit-savone :Cas de la réserve scientifique de Lamto (Cate-dlvoire)

1. NOTIONS DE TÉLEDÉTECTION

La télédétection est utilisée de manière croissante dans différents domaines ; des dizaines

de satellites d'observation de la Terre sont en orbite et fournissent en permanence des milliers

d'images pour des applications militaires mais aussi de plus en plus pour des applications

civiles telles que la gestion des ressources naturelles, la climatologie, l'océanographie, la

géographie ou la cartographie, etc.

1.1. Définition de la télédétection Traduit de l'anglais "remote sensing", Télé signifie "à distance" et détection veut dire

"découvrir" ou "déceler". Le néologisme "remote sensing'' fait son apparition aux Etats-Unis

dans les années soixante lorsque des capteurs nouveaux viennent compléter la traditionnelle

photographie aérienne.

Le terme de télédétection a été introduit officiellement dans la langue française en 1973 et

sa définition officielle est la suivante : « Ensemble des connaissances et techniques utilisées

pour déterminer des éaractéristiques physiques et biologiques d'objets par des mesures

effectuées à distance, sans contact matériel avec ceux-ci.» (Commission interministérielle de

terminologie de la télédétection aérospatiale, 1988).

Ces techniques se différencient les unes des autres par le type de vecteur (avion, satellite

ou navette spatiale), Je mode d'acquisition (analogique ou numérique, actif ou passif), la

résolution spatiale, la gamme spectrale utilisée et la surface observée (Lillesand & Kiefer,

1994).

1.2. Vocabulaire de télédétection 1.2.1. Satellites d'observation

Les satellites d'observation de la terre emportent à leur bord des capteurs actifs (radar) ou des capteurs passifs (optique). Les capteurs optiques fournissent deux types d'images

différentes. Le premier type est une image monochrome, elle permet une distinction des

structures géométriques en fonction de la résolution spatiale, et le deuxième type est image

multispectrale (plusieurs bandes) qui permet une meilleure distinction de la nature d'objet

observé. Le rapport de résolution entre les deux types d'images varie d'un satellite à l'un et il

peut être égal à 2 ou 4, comme est Je cas pour Je satellite SPOT et le satellite QuikBird.

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Mas ter Oéosciences et Environnement-ufr-SOE-UNA-2015

4

1 Analyse spatiale du mode de distribution des arbru dans un écotone forit-savane :Cas de la rêserve scientifique de Lamto (Côte-dlvoire)

1.2.2. Image raster (bitmap ou pixellisée) '

Elle correspond à un tableau rectangulaire constituant un ensemble d'éléments (pixels) de

même dimension et possédant un ou plusieurs attributs (i.e. : nombre, nom, etc.) codés

numériquement (figure 1).

C't'loru:.~c -,il

l

Figure 1 : Image raster

1.2.3. Géoréférencément

Il sert de lien entre les coordonnées "image" (c,l) et les coordonnées métriques (x,y) du

monde réel.

1.2.4. Cartographie

C'est l'ensemble des techniques permettant de faire la réalisation et ! 'édition des cartes

et des plans. Une carte est une représentation graphique d'une réalité géographique.

1.2.5. Lidar

C'est un instrument de la télédétection active dont le principe est identique à celui du

Radar. On envoie dans l'atmosphère des impulsions monochromatiques provenant d'une

source laser. L'analyse temporelle du signal émis par l'atmosphère permet d'obtenir des

informations sur sa structure et sa composition en fonction de l'altitude. La longueur d'onde

d'émission est choisie en fonction du paramètre ou du composé à observer. Les impulsions

laser émises interagissent avec l'atmosphère soit par diffusion (élastique ou inélastique) soit

par absorption.

1.2.6. Géomatique

Le terme géomatique provient de la contraction des termes géographies et informatique.

Elle permet donc de tirer le meilleur parti de chacun de ces deux domaines. C'est est une

discipline regroupant les pratiques, méthodes et technologies qui permettent de collecter,

analyser et diffuser des données géographiques.


5

1 Analyse spatiale du mode dt di.stribution des arbres dans un lcotont forêt-savant :Cas dt la rtstrvt scltntlflqut dt Lamto (Côtt-dlvolrt)

L'objectif de la géomantique est la représentation spatiale des données récoltées pour

identifier, représenter et démontrer les résultats d'analyses statistiques. De ce fait, la

géomatique apporte un nouvel axe d'analyse à vos données qui, jusqu'à présent, n'étaient

analysées qu'en deux dimensions.

1.3. Domaines d'application de la télédétection La télédétection s'applique à toutes les disciplines qui nécessitent d'appréhender la

répartition spatiale d'un Phénomène, soit pour déterminer l'état d'un élément à un instant

donné, soit pour suivre une évolution plus au moins rapide d'un phénomène (Foin, 1987).

Le premier grand domaine d'application de la télédétection a été l'étude de l'atmosphère

(météorologie et climatologie). L'intérêt de la télédétection dans ce domaine est d'assurer

l'évolution spatio-temporelle de la couverture nuageuse, mesurer la température, la vapeur

d'eau et les précipitations.

1.4. Géomorphologie

1.4.1. Modèle numérique de terrain Le MNT est une représentation de la topographie d'une surface terrestre. Pour son

acquisition, plusieurs auteurs dont (Curie, 2006) utilisent des courbes de niveau numérisées à

partir de cartes topographiques. Différents algorithmes permettent d'interpoler l'élévation de

tout point dont la position est connue. Le développement des nouvelles technologies spatiales

dans l'acquisition de données topographique a permis de mieux modéliser le relief de la terre.

Par exemple, la mission SRTM, en utilisant l'interférométrie radar, a dressé en février 2000

un état de la topographie de 80 % des terres émergées à une résolution de 90 mètre au sol

(Kaveh & Deffontaines, 2006).

Le MNT inclut plusieurs autres données, dont l'indice topographique. Cette

représentation trouve une application en Sciences de la Terre, pour ! 'analyse

quantitative de la morphologie, et peut renseigner le chercheur sur les zones sensibles à

l'érosion, les zones humides de fond de vallée etc.

1.4.2. Indices topographiques L'indice topographique dépend uniquement de la topographie (aire drainée et pente).

C'est un bon indicateur des zones humides et cela même lorsqu'il est calculé à partir d'un

MNT de 100 m de résolution (Curie et al., 2007). Selon ces auteurs, la géomorphologie reste

le principal facteur de distribution des zones humides même dans un bassin en contexte

sédimentaire présentant de nombreux aquifères qui influencent largement l'hydrologie. De

KOUAKOU Kofli Abdelaziz Master Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

6

1 Analyse spatiale du made de distribution des arbres dans un êcetene forêt-savane :CQS de la réserve scientifique de Lamto (Côte-dlvoire)

plus, elle est intéressante, car, elle se soustrait à la contrainte du couvert végétal (Anonyme,

2004).

L'avantage de la définition de cet indice est qu'il permet de dire si deux points ont la

même capacité de se gorger, d'eau, et donc s'ils sont «hydrologiquement semblables»

( 0 b I e d e t al . , I 9. .9 4 ) . Selon ces auteurs, un point, situé en bas d'un versant, avec

une grande aire drainée et une faible pente aura du mal à évacuer toute l'eau qu'il reçoit. Il se

sature aisément et a donc un indice élevé. Contrairement à cela, un point situé sur une crête,

avec une aire drainée faible et une forte pente sera beaucoup plus difficile à saturer : il aura un

indice peu élevé.

Toutefois, cette hypothèse est parfaitement vérifiée si les conditions pédologiques et

géologiques sont favorables. Une localisation des zones humides à partir des indices

topographiques nécessite donc d'autres sources d'information. Il peut s'agir de carte

pédologique, de carte géologique ou de vérités terrain.

Quatre indices topographiques ont été développés (Tableau 1). L'indice de Beven

Kirkby ou WTI (Wetness Topographie Index) dérivé du modèle hydrologique TOPMODEL

(Beven & Kirkby, l 979) est le plus utilisé .L'indice climato-topographique tient compte de la

pluviométrie, puisque l'extension des zones humides n'est pas la même pour des régions qui

ont la même topographie et des pluviométries annuelles différentes (Merot & Durand, 1995)

L'indice topo-sol prend en compte la transmissivité. L'indice topo-pente aval considère la

pente avale au lieu de la pente locale

L'indice topographique ne prend pas en compte certaines zones humides dues à des

conditions de résurgence, de source ou de suintement comme les tourbières de pente

(Anonyme, 2004).

1 1

KOUAKOU Koffi Abdclaziz Master Géosciences et Environncmcnt-ufr-SGE-UNA-2015

7

1 Analyse spatiale du mode de distribution des crbees dans un êcetene forlt-savone :Cas de la rëserve scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

Tableau I: Les différents indices de saturation développés

Nom de l'indice Formule

Indice topographique de Beven Kirkby Indice topographique i = ln [a/ tan(b)] a= surface spécifique b = pente locale

Indice topo-sol i = ln [a/ T tan(b)] a= surface spécifique b = pente locale

.. T = transrnissivité

Indice topo pente aval i = ln [a/ tan(b)] a= surface spécifique b = pente aval

Indice clirnato-topographiquc i = ln [Vr / tan(b)] Vr = surface spécifique* précipitation effective annuelle moyenne b = pente locale

\

Il. ZONES HUMIDES Les zones humides sont des milieux particuliers, situés à ! 'interface entre le milieu

aquatique et le milieu terrestre, qui s'étendent de part et d'autre des rivières. Elles sont

caractérisées par la présence d'eau à la surface ou à proximité de la surface du sol de façon

temporaire ou permanente.

Ces zones humides sont le siège de différentes fonctions telles que la régulation du

régime des eaux (écrêtage des 'pics de crue, soutien des étiages) ou Je maintien de la qualité

des eaux (rétention et élimination des nutriments notamment phosphore et azote).

Les conditions hydro-géomorphologiques qui règnent au sein de la zone humide sont

particulièrement importantes pour la réalisation de ses différentes fonctions notamment celle

de dénitrification. En effet, les conditions hydrologiques permettent à la fois l'apport des nitrates au niveau de la zone humide et l'instauration des conditions anoxiques nécessaire au

processus de dénitrification.

2.1. Identification des zones humides Les zones humides peuvent être identifiées à travers l'amélioration de la typologie

hydrologique, en utilisant les indices topographiques.

L'indice de Kirkby est un indice géomorphologique dérivé du modèle hydrologique

TOPMODEL (Beven & Kirkby, 1979). Il développe le concept d'aires contributives variables

KOUAKOU Koffi Abdclaziz Master Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

8

1 Analyse spatiale du mode de distribution des arbru dans un êeerere forêt-savane :Cas de la résern scientifique de l.4mto (Côte-dlvolre)

selon lequel, les différentes zones d'un bassin versant ne contribuent pas de la même

manière aux flux d'eau. La localisation de ces aires contributives dépend de la convergence

des différents flux d'eau, de la pente et de la conductivité hydraulique. Cet indice

topographique se révèle être une voie de recherche intéressante, notamment pour la

délimitation des zones humides. Certains auteurs l'ont utilisé pour prédire la distribution des

zones humides ou plus précisément l'extension des sols inondés dans deux petits bassins

versants de Bretagne (Merot & Durand, 1995).

L'application de l'indice de Kirkby sur des modèles numériques de terrains (MNT)

permet d'obtenir une cartographie assez rapide des zones humides. Cette méthode de

localisation des zones humides donne de bons résultats ; néanmoins, il arrive que les forts '

contenus en eau ne correspondent pas toujours aux fortes valeurs d'indices topographiques

(Crave & Gascuel-Odoux, 1999).

Les valeurs des indices topographiques (ne faisant intervenir que des données

topographiques augmentent avec le potentiel de saturation, ce qui signifie que plus l'indice est

fort et plus le sol a des chances d'être saturé.

A partir de ces travaux précédents, il ressort que la répartition spatiale des arbres pourrait

être déterminée grâce aux traits structuraux que sont les linéaments ou grâce à la couverture de

la zone humide.

2.2. Zones humides modélisées Les zones humides modélisées correspondent aux milieux potentiellement humides. En

effet, une zone humide peut être inondée ou gorgée d'eau de façon permanente ou temporaire.

L'eau peut y être stagnante ou courante, douce, salée ou saumâtre. Cette définition est assez

proche de celle d'une zone humide potentielle selon la typologie PEE (Potentielle, Effective,

Efficace) développée par Ja recherche (Merot & Durand, 1995).

Cette typologie permet de hiérarchiser les zones humides selon 3 niveaux (figure 2) :

zone humide potentielle, zone humide effective et zone humide efficace (par rapport à une

fonction particulière).

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Mas ter Géoscienccs et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

9

1

ZHE

Figure 2 : Représentation de l'organisation des zones humides selon l'approche PEE (d'après

Mérot et al., 2006)

ZN : Zone Non Humide

ZHP : Zone Humide Potentielle

ZHE : Zone humide Effective

ZHE : Zone Humide Efficace

2.3. Répartition des zones humides

Les zones humides ne sont pas réparties uniformément dans le paysage. Elles se situent,

entre autres, en bordure des lacs, le long des rivières, des fleuves, des estuaires et des mers, ou

encore se forment dans des dépressions du sol ou au bas des pentes (Beven & Kirkby, 1979)

Plusieurs facteurs favorisent leur présence : aire drainée et pente locale, nature et

caractéristique du substrat, profondeur et profils topographiques des versants.

2.3.1. Surface drainée et pente locale

Les zones humides sont d'autant plus abondantes que leur surface d'alimentation (aire

drainée) est plus grande et que la pente est plus faible, limitant les possibilités d'un drainage

naturel des eaux (Curie, 2006). Plus 'l'aire de drainage amont est importante et plus la pente

locale est faible, plus la quantité d'eau drainée sera grande et plus 1 'évacuation de celle-ci sera

difficile.

2.3.2. Nature et caractéristique du substrat

La perméabilité du sol et du sous-sol, c'est-à-dire la propriété qu'a le milieu à se laisser

traverser plus ou moins facilement par de l'eau, est un second paramètre important

conditionnant le développement d'une zone humide. Des études effectuées dans le massif

Armoricain, en France, ont montré qu'il existe un gradient décroissant de perméabilité :


10

1 granite ; schistes et limons ; micaschistes.

2.3.3. Profondeur et caractéristique des altérltes

Les altérités, issues de l'altération du substratum, sont en général peu perméables

et de faible porosité. Elles se saturent rapidement avec les eaux qui s'infiltrent dans le

sol. Lorsque le sol est peu épais (inférieur à un mètre), et que les altérites sont peu épaisses

( de quelques mètres), les eaux réhumectent facilement le sol, puis saturent facilement les

altérites, et permettent ainsi à la nappe d'affleurer.

2.3.4. Proffls topographiques des versants

Les versants ou les fonds de vallons peuvent être plus ou moins propices à l'affleurement

de la nappe. Les profils convexes favorisent des évacuations rapides de l'eau alors que les

profils concaves favorisent les affleurements de nappes en bas de pentes.

2.4. Inventaire des zones humides Les milieux humides sont des écosystèmes qui ne sont pas statiques : leurs

caractères et leur perception fluctuent dans le temps. Par conséquent, ils sont parfois difficiles

à identifier. Ils peuvent évoluer dans le temps (devenir plus grands, plus petits, plus secs,

plus humides) selon les facteurs du milieu tels que les saisons, les conditions

météorologiques, les sources d'alimentation en eau (précipitations, eaux de surface ou eaux

souterraines) et les activités humaines qui se développent à proximité (foresterie, agriculture,

développement urbain) (Beven & Kirkby, 1979).Leur cartographie suppose le recours à des

méthodes diversifiées et adaptées.

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Master Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UN A-2015

11

1 m. QUELQUES GENERALITES SUR LA ZONE D'ETUDE: LA STATION DE

LAMTO

3.1. Situation géographique et historique Proche du fleuve Bandarna, à quelque kilomètres de l'axe routier Abidjan-

y amoussoukro, la station de Lamto se situe en zone de savane guinéenne, par 6° 13 'N et 6°25'N de latitude nord et 4°97'W et 5°02'W de longitude Ouest (WGS 84) (figure 3), dans

le département de Tiassalé (sous-préfecture de Taabo). Elle développe ses 2585 hectares à

l'extrême sud du "V baoulé", là où une mosaïque de savane et de galeries forestières pénètrent

à l'intérieur de la zone de forêt dense humide (Lauginie, 2002).

•

Ltgende

LAMTO - - Cours ~•.u ~ Ligne.=:Yl\'<'1U I.O - Route

11 LOtll ForN

C=:J Contour

0 5 m

.503' -40571

Figure 3: Carte de la réserve de Lamto (Source: Laboratoire Géosciences et Environnent)


12

Les noms de ses fondateurs, le professeur Maxime Lamotte et Jean-Luc Tournier, ont

inspiré son appellation. Lamto ne dispose d'aucun statut juridique puisqu'il s'agit simplement

d'un terrain rural mis à la disposition de l'université par arrêté ministériel N°857 AGRI/DOM

du 12 juillet 1968 (Lauginie, 2002).

Les populations ont officiellement été associées à sa création et à la définition de ses

limites en 1964, lors de l'assemblée tenue avec les autorités administratives. Elle comprend

d'une part, une station d'écologie gérée par le centre de recherche en écologie de l'université

nationale de Côte d'Ivoire (Nangui Abrogoua ex Abobo-Adjame) et d'autre part, une station

de géophysique intégrée à un réseau international de suivi des séismes. Comme ceux de ses

fondateurs, le nom de Roger Vuattoux, responsable de la station d'écologie de 1964 à 1999,

restera attaché à Lamto en raison de son action, aussi constante que déterminante, pour la

sauvegarde de ce site {Lauginie, 2002)

3.2. Climat Deux facteurs essentiels déterminent les conditions climatiques dans la réserve de

Lamto ; ce sont : la température et les pluies (Lamotte, 1967). La température est

constamment élevée et les variations saisonnières sont faibles, avec des moyennes

journalières de 24 à 30° en saison sèche, et de 25 à 28° en saison humide (Lamotte, 1967).

Quant aux précipitations, elles atteignent en moyenne 1200 mm de pluie par an (Abbadie et

al., 2006), varient beaucoup selon la période de l'année et déterminent les cycles saisonniers

(Lamotte 1967).

Ainsi, quatre saisons définissent généralement la répartition des pluies : ce sont la grande

saison sèche allant de décembre à février, la grande saison humide de mars à juillet, la petite

saison sèche en août et la petite saison humide de mars à juillet(Riou, 1974). Mais cette

répartition des saisons peut connaître de sérieuses modifications dans le temps. C'est

pourquoi, il nous a semblé nécessaire de réétudier l'évolution du climat dans la région au

cours de la période de notre d'étude.

Les données météorologiques recueillies à la station de géophysique ont permis de

réaliser le diagramme ombrothermique de la région pour l'année 2014 (figure 4) au cours de

laquelle cette étude a été réalisée.


13

-Pluviométrie moyenne mensuelle - 300 E _§, 250 "' ~ â 200 ~ s· iso E ~ 100 ·c:: '" 50 s -~ 0 ,,,. ~ J F M A M J J A Q.

Température moyenne mensuelle 150,..... u 125 ~

"' c.> 100 C C ~

75 >-, 0 e

50 ,,, :.i ...

25 ::s - ,:,: ... 0 -~

0.

0 N D E ~

Figure 4: Courbe ombrothermique à la station de Lamto durant l'année 2015 (Source: Station

Géophysique de Lamto)

Les courbes permettent également de distinguer quatre saisons, dont deux petites saisons

sèches. On observe une très grande saison des pluies qui débute en mars et dure neuf mois,

suivie d'une petite saison sèche, dans le mois de décembre; ensuite une petite saison de pluies

en janvier, et enfin d'une autre saison sèche au mois de février. La quantité totale de

précipitations enregistrée durant l'année s'élève à 991,9 mm. Les températures relevées sont

élevées et proches de la moyenne qui est de 28,75°C.

3.3. Hydrographie Le réseau hydrographique (figure 5) est partagé entre deux bassins versants :

-celui du Bandama, à l'ouest, de forte pente et

-celui du N'zi, à l'est, de pente faible.

Le fleuve Bandama dessine la limite sud-ouest de la station. Même si son régime s'est

trouvé profondément modifié par le barrage de Taabo, construit à quatre kilomètres en amont,

ce fleuve joue un rôle vital pour de nombreuses espèces animales en raison du tarissement de

tous les petits cours d'eau en février et mars. (Lauginie, 2002)

KOUAKOU Koffi Abdelazlz Master Géosciences et Environncment-ufr-SGE-UNA-2015

14

-4°57'

t,., ...• 0 \0

Uge11d

LA'.\1TO N c:J Conlout ...• ~ Co.utt r~

0 5 rn

-4°57'

Figure 5 : Réseau hydrographique de Lamto (Source: Laboratoire Géosciences et Environnent)

3.4. Sols Les sols les plus répandus à Lamto sont les sols ferralitiques sous forêt et ferrugineux

tropicaux sous savane (figure 6). La roche mère est constituée d'un socle cristallin

précambrien formé en majorité de granites calco-alcalins avec quelques gisements de roches

verts et amphibolites pouvant affleurer et donner naissance à des terres noires ou vertisols

(Delmas, 1967)

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Master Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-201 S

15

Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dons un êcetene forêt-savone :Cos de la rêserve scientifique de Lomto (Côte-d'Ivoire)

m@tropi.:al furrugineous with temporary hydromorphy Mm tropical ferrugineous 11111 lowlund hydromorphic lllllllilfemùitic • black: earths (vertisol) . :,' lithosol

Figure 6: Distribution spatiale des types de sol de la réserve scientifique de Lamto (Riou,

1974)

3.5. Végétation

La végétation (figure 7) est une mosaïque de savanes, d'ilots forestiers serni-décidus (en

haut de pente, sur les plateaux) et de forêts galeries (dans les bas-fonds, le long du fleuve

Bandama et de ses affluents) (Gautier, l 989). Elle est caractérisée par l'omniprésence des

palmiers rôniers Borassus aethiopum Mart. (Arecacae).

Notons qu'une forêt est une étendue boisée, relativement grande, constituée d'un ou de

plusieurs peuplements d'arbres, d'arbustes et d'arbrisseaux (fruitiers) et aussi d'autres plantes

indigènes associées. Les définitions du terme "forêt" sont nombreuses en fonction des

latitudes et des usages. Une forêt-galerie désigne de longues bandes de végétation forestières

situées de part et d'autre des cours d'eau.

En zones de savane, les herbes et les arbres coexistent sous l'effet de différentes

contraintes que sont le feux, la disponibilité en eau et en nutriment (Frost & Westerfield,

1986) et aussi les herbivores dont le rôle n'est pas encore élucidés à Lamto. En de petites

surfaces, les savanes sont parsemées de groupements d'arbres appelés bosquets (Dembélé,

2008).

KOUAKOU Koffi Abdclaziz Mas ter Géosciences et Environnemcnt-ufr-SGE-UNA-2015

16

-4°57' •••

1./') - 0 I.O

Légende

LAMTO N Forêt o' c:J Contour I.O

S O 5 m

_5031 -4°57'

Figure 7: Carte de la végétation de Lamto (Source: Laboratoire Géosciences et Environnent)

3.6. Géologie La région de Lamto appartient à l'extrême Sud du couloir granitique qui, s'étendant de

Motonou à Dabakala, prend en écharpe le pays baoulé du Sud-Ouest au Nord-Est, entre la

chaîne birrimienne d'Oumé à Fettékro et le massif schisteux de Dimbokro (figure 8).

Le soubassement rocheux est formé par les granitogneiss des anciens auteurs. Ce sont

généralement des granites alcalins clairs, à muscovite ou à deux micas, de texture gneissique.

L'altération de ces roches donne un matériel quartzeux, évoluant vers des sols très sableux.

Ces granites affleurent souvent en dalles ou en boules, dans des positions topographiques

diverses. Il faut signaler aussi la présence de quelques passées amphibolitiques, de superficie

réduite, qui, du point de vue de l'altération, donnent des sols tout à fait orisinaux.

KOUAKOU Koffi Abdclaziz Mastcr Géosciences et Environncment-ufr-SGE-UNA-2015

17

Analyse spotlole du mode de distribution des orbre.s dons un icotone forît-sovone :Cos de lo ruerve scientifique de Lomto (Cate-d'Ivolre)

WJŒti birrimian flyschs • birrimian schists

precambrian granites & migmatites [@fi basic rocks

Figure 8 : Carte géologique simplifiée de LAMTO (Tagini, 1979)

KOUAKOU Koffi Abdclaziz Mastcr Géosciences et Environncmcnt-ufr-SGE-UNA-2015

18

·---------·--------·----·······- ---···--·····-·1 !, 1 ~ j:

Analyn spatiale du mode de distribution des arbres dons un êcetcne forlt-savone :Cos de la rêserve scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

IV. MATÉRIEL

Le matériel utilisé est constitué essentiellement de données SRTM (Shuttle Radar

Topographie Mission), d'images optiques obtenues par Google Earth et de logiciels utilisés

pour le traitement des images.

4.1. Images SRTM Les données SRTM sont des données altimétriques de la surface du terrain selon un

maillage régulier (Tableau Il). La qualité des images dépend de leur résolution et du type de

correction qu'on leur apporte. Pour leur travail quotidien, beaucoup d'utilisateurs s'appuient

sur ces modèles d'élévation. Ce sont entre autres les gestionnaires de réseaux fluviaux, les

hydrogéologues, les géologues, les experts forestiers, les ingénieurs urbanistes, les

écologistes, les archéologues etc. En effet, les cartes qui résultent des images SRTM sont de 1

bonne qualité et se rapprochent de la réalité. Cela pourrait expliquer pourquoi les cartes

issues des images SRTM sont de précieux outils dans de nombreux domaines (hydrologie,

géographie). Ces domaines exigent une connaissance précise de la topographie des lieux, à

savoir le suivi des inondations (meilleure analyse des écoulements des eaux de surface), les

mouvements des glaciers, la surveillance des volcans, le reboisement, la conservation et la

protection de la nature, etc.

Tableau II: Capteur et caractéristiques des images STRM

Satellite Capteur Taille de la capture Taille du pixel

1 seconde d'arc 30 mètres

SpaceShuttleEndeavor Bande C et bande X 3 secondes d'arc 90 mètres

30 secondes d'arc 1 kilomètre

Type de la scène Taille de la scène Projection 1

Degré ·. 1 degré latitude sur 1 degré longitude géographique

WRS-2 185 kilomètres sur 185 kilomètres UTM

Mosaïque global géographique

Parmi les images SRTM disponibles, nous avons utilisé des SRTM-3, version 2,

disponible auprès de l'United States Geological Survey (USGS). Leur résolution est de 90

mètres, soit 3 arcs secondes, couvrant toute la zone d'étude.

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Mas ter Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

20

Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dons un écetene forêt-savane :Cos de la rêserve scientifique de Lomto (C8te-d'Ivoire) '

Les références des images SRTM ayant servi à l'étude sont: N06W006 et N06W005

4.2. Images optiques Google Earth est un logiciel et une propriété de la société Google. Il permet d'avoir une

visualisation de la Terre avec un assemblage de photographies aériennes ou satellitaires.

Auparavant produit par Keyhole inc, il était d'accès payant. Ce logiciel donne à tout utilisateur

le moyen de survoler la Terre et de zoomer sur un lieu de son choix. A partir des régions

géographiques choisies, l'on peut obtenir des informations plus ou moins précises. Google

Barth est également pourvu de données topographiques rassemblées par la NASA lors de la

mission SRTM, ce qui permet d'afficher la surface de la Terre en 3D.

Ainsi dans Je cadre de notre étude, nous allons utiliser ces images pour observer la

corrélation entre la répartition des végétaux et celles des milieux humides.

4.3. Logiciels

' 4.3.1. QGIS 2.6 Quantum GIS (QGIS) est un logiciel SIG libre et gratuit qui a permis de visualiser les

dalles SRTM, de produire les cartes (cartes de la zone d'étude, des pentes, du relief) ainsi que

les fichiers vecteurs et rasters de la zone d'étude. Par ailleurs, il a été utilisé pour géoréférencer

les images.

4.3.2. ENVI 4.7 ENVI (Environment for Visualizing Images) est un logiciel de télédétection. II a permis

le traitement et la visualisation des images : la mosaïque des deux dalles SRTM couvrant la

zone d'étude en une image unique, le rehaussement et le filtrage de l'image issue de la

mosaïque des dalles.

4.3.3. GRASS GIS 6.4.4 GRASS, communément appelé GRASS (Ressources géographiques Analyse Support

System), est un libre et open source Système d'information Géographique suite (SIG) du

logiciel utilisé pour la gestion, géospatiale et analyse de données, traitement de l'image, des

graphiques et des cartes de production, la modélisation spatiale, et visualisation. II a permis de

déterminer la valeur de l'indice topographique et de la densité de drainage.


21

V.MÉTHODES

Dans le cadre de notre étude, nous avons utilisé une zone tampon constituée entièrement

des deux scènes qui couvrent la réserve scientifique de Lamto afin de mieux interpréter nos

résultats.

5.1. Méthodes de traitement de donnée de télédétection

S.1.1. Étapes de traitement des images SRTM

La méthodologie de traitement des données SRTM présentée ci-dessous fait intervenir

les logiciels suivants: ENVI dans sa version 4.7, Arc GIS dans sa version 10.2.2. Les étapes

sont les suivantes.

S.1.2. Méthodes de traitement des images et d'extraction

A partir de l'image fusionnée, nous avons procédé à l'extraction du réseau de drainage,

des pentes, du relief. Pour ce faire, il est important de présenter dans un premier temps de

manière succincte la méthode que nous avons utilisée, avant de passer aux opérations

proprement dites.

• Description de l'approche utilisée L'approche utilisée pour cette étude est l'algorithme de connexité huit (D8) qui considère

huit directions (figure 9).

Figure 9: Directions de calcul de l'algorithme de connexité huit (D8)

1- Est, 2- Nord-Est, 3- Nord, 4- Nord-Ouest, 5- Ouest, 6- Sud-Ouest, 7- Sud, 8- Sud-Est

L'intérêt pour cette approche réside dans la rapidité d'obtention de l'information et dans

son systématisme qui permet d'obtenir des informations pertinentes pour les plans d'eau

utilisés pour l'aménagement de toute une région (Puech, 1997). Elle apparaît d'autant plus

intéressante qu'elle peut être appliquée à de grandes surfaces sans contrainte juridique ni

frontière. Avec cet algorithme la principale difficulté se situe dans l'approche typologique qui

est la prise en compte des liaisons existantes entre les différents ensembles (liaisons qui règlent

le fonctionnement hydrologique) est contournée. KOUAKOU Koffi Abdelaziz Master Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

22

Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dans un êeerene forêt-savane :CClS de la rêserve scientifique de Lamto (Côte-âlvoire)

Ces ensembles peuvent se'présenter soit sous la forme d'une hydroséquence continue avec

un ordonnancement amont-aval (corniche, versant, piémont, glacis, vallée), soit sous la forme

d'un ensemble discontinu dont les éléments fonctionnent séparément du fait de la présence de

plusieurs reliefs.

5.1.2.1. Mosaïque et formatage de l'image de base

La zone d'étude est couverte par deux dalles SRTM. Avec le logiciel de traitement

d'image ENVI nous avons commencé par faire une mosaïque avec les différentes dalles

pour constituer une image unique de notre zone. d'étude. Ensuite, nous avons converti le

fichier mosaïqué d'extension hgt au format grid qui est un format raster. Enfin nous avons

intégré le fichier grid dans l'environnement de traitement de Arc GIS. Le format de fichier

grid est le format utilisé par l'algorithme D8. Il est codé en 32 bits ce qui permet d'avoir

plus de 4 milliards de possibilités de valeur pour chaque cellule alors qu'un codage 24 bits

n'offre que 16 millions (exemple du TIFF) (Coulibaly, 2009). Les valeurs de ces cellules

peuvent être des nombres entiers, on parle alors de raster entier ou intégrer .Ces cellules 1

peuvent être aussi des ... nombres réels ou à virgule on parlera de raster flottant ou "float". Mais ce raster n'est pas un raster multibandes comme le sont la plupart des images TIFF

avec trois canaux RVB (Source http:llwww.portailsig.org/faq/faq-esrilraster/item-spatial

analyslhtml, 07/11/2008).

Diverses opérations d'extraction sont basées sur la mise en œuvre de traitements de

l'algorithme (08) (Jenson & Domingue 1988).

5.1.2.2. Prétraitement du fichier grid Cette étape vise à effacer l'effet de puits dû aux imperfections du fichier grid. Sur la

grille du fichier, les points bas peuvent empêcher l'écoulement de l'eau et fausser le réseau

hydrographique. Le modèle procède à la localisation de la cellule qui a la valeur plus faible

que les cellules voisines et l'appliquer à la valeur minimale de l'une des cellules voisines

(figure 10) (Payraudeau, 2002).

22

19

9

Grille brute Grille après fermeture

Figure 10: Exemple de comblement de trou ou de fermeture de puits par l'algorithme D8

KOUAKOU xern Abdelaziz Mastcr Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

23

Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dans un êeetene forlt-savnne :Ccis de la ruerve scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

5.1.2.3. Détermination des directions d'écoulement

Le calcul des pentes permet de déterminer les pentes fortes et faibles. La direction des

écoulements se fait des plus fortes pentes vers les plus faibles. L'algorithme D8 considère

les directions d'écoulement s~ivant un flux unidirectionnel en huit connexités. Il prend

également en compte les huit cellules voisines du point considéré (Ch a r 1 eux

De m a r g ne , 2 0 0 1 ) . Il lui affecte un code par rapport à la position relative de la

cellule qui a l'altitude la plus faible. Une matrice de direction d'écoulement est ainsi

obtenue (figure 11).

Figure 11 : Schéma de la direction de l'écoulement.

5.1.2.4. Calcul des surfaces drainées Pour le calcul des surfaces' de drainées, on recherche pour chaque pixel le nombre cumulé

à l'amont à partir des directions d'écoulements.

La valeur du nombre de pixel amont traduit ainsi la surface de zone drainée pour chaque

pixel (figure 12).

ll* bz X== 10000 (1)

X=Surface drainée (ha)

a=Surface cumulé (pixel)

b= Résolution spatiale du MNE

:3. S«rfà,c~ wa-1.n~ • ..•.•.•.•..•.•.•... .••...... •,• ••o..v.,,.., • .,.,.,.,.,.,.,.,.,,.,..._

1 ·1· $

1 ,4 ·4 , ·1 1 '-11 1 ,.. 1 1 2 f $ 1 1i

Figure 12 : Surface drainée

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Mas ter Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015

24

Analyse spcrlele du mode de distribution des arbres dans un êceteoe forEt-savan• :Cas de la ruerve scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

5.1.2.5. Extraction du réseau hydrographique Pour déterminer le réseau hydrographique, l'algorithme de connexité utilise un seuil

d'apparition de l'eau, ou surface drainée critique. Un pixel du MNT est considéré comme une

rivière s'il dépasse un certain seuil fixé par l'utilisateur. L'extraction du réseau

hydrographique est précédée par le calcul des surfaces drainées. Chaque pixel du MNT se

voit attribué du nombre de pixel situé en amont à partir des directions d'écoulement.

Pour un pixel donné, la valeur des pixels situés en amont va déterminer l'importance de

la zone drainée (figure 13).

1n ~ 4S 4

53 ,« 37 38

5~ 55 22 31

~~ 47 21 1$ ,.:uu, ,( ,(,(,(,(,(,( 'o'.o'.o'.U(( .... , ... L ..... l .. ,.. .. E

l' Surl-.im r-trs:~ ~r ~

Figure 13: Schéma d'interprétation d'un fichier à partir de l'algorithme de connexité huit

5.1.2.6. Ordre des cours d'eau selon Strahler

La numérotation des cours d'eau selon Strahler part des tronçons sourciers, auxquels

on attribue le numéro 1. Au confluent de deux cours d'eau, le numéro augmente d'une

unité si les deux afflu~_~ts ont le même numéro. Dans le cas contraire, l'on prend le numéro

du cours d'eau le plus élevé. L'attribution des numéros hydrographiques dépend de l'échelle

utilisée. Autrement dit, le numéro attribué à un cours d'eau peut varier en fonction de l'échelle considérée. Les numéros exigeraient un réseau hydrographique comprenant tous les

cours d'eau existant sur le terrain.

L'application de la méthode de Strahler au réseau hydrographique permet de supprimer

les cours d'eau de faible numéro d'ordre et de simplifier la représentation du réseau

hydrographique (Figure 14).

(Sourcehttp://www.bafu.admin.cltlhvdrologie/01835!02118/02120/index.html?lang=fr,

06/06/2008).

KOUAKOU Koffi Abdclaziz .

FigureJ4: Ordre des cours d'eau selon Strahler Mastcr Géosciences et Environncment-ufr-SGE-UNA-2015

25

ÀnQlyse spatiale du mode de distribution des arbres dQns un fcotone forlt-savane :Cas de la rutrVe scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

5.2. Indices topographique ou indices de saturation

La méthodologie générale de l'étude s'appuie sur l'utilisation d'indices dérivés du MTN

au pas de 50 m qui estiment le niveau de saturation en eau des sols .Ces dérivées nécessitent

d'être seuillées grâce à des données pédologiques et hydrogéologiques. Ces dérivées sont ensuite combinées afin de produire les enveloppes des milieux potentiellement humides.

Les milieux potentiellement humides peuvent être identifiés par l'utilisation de dérivées

complexes des MNT: les indices topographiques. Ils correspondent à des indices d'estimation

des zones saturées par l'eau. Ils donnent des renseignements sur les étendues en un temps j

limité. Les indices pré~entés dérivent souvent du concept de l'indice de Beven-kirkby (Beven

et Kirkby, 1979). Ces indices ont notamment été utilisés en Bretagne mais également sur

plusieurs bassins versant européens au Pays-Bas en Pologne, en Espagne, en suisse et au

royaume uni dans des contextes climatiques, géologiques et topographique contrastés (Merot

et Durand, 1995). Des modèles numériques de terrain à des résolutions qui s'échelonnent de

30 à 90 m ont été utilisés.

Le traitement du MNT comprend plusieurs phases : calculs et correction (automatique

ou contraintes par Je réseau hydrographique. réel) des arbres de drainage mono et

multidirectionnels.

Cet indice est en fait un indice d'engorgement. 11 traduit la proportion d'un pixel à se

saturer plus ou moins facilement. Pour le calcul des indices topographiques, nous avons utilisé

la relation suivante déterminée par (Tarboton 1997)

.w == Min( R_a 1,.. l) (2) Tsin

W : indice topographique de saturation (sans unité) Min : Minimum R: recharge (m/h) a: surface spécifique (m2/m) T : transmissivité du sol (m2/h) Sinb : sinus de la pente

5.3. Densité de drainage

La densité de drainage (Dd) peut permettre d'identifier les zones humides et les zones

potentiellement humides. Les zones qui présentent de faibles densités de drainage vont

stocker les eaux. La densité est définie comme la longueur du réseau hydrographique par


26

Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dons i.w, icotone forlt-saVG11e :Cos de la ruerve scientifique de l..41nto (Côte-d'Ivoire)

unité de surface. La densité dans une maille est déterminée par la formule suivante:

1 n AL Li i=1

(3)

Da : densité de drainage en km/ km2

Li : longueur des talwegs en km A : surface du bassin versant en km2

Pour la réalisation de cette méthode, des mailles carrées de l km2 ont été appliquées au

réseau hydrographique. A l'intérieur de chaque maille, les longueurs des drains sont

additionnées et divisées par .la surface de la maille pour avoir la densité de drainage.


27

VI. RESULTATS

6.1. Identification des milieux humides et favorables au développement des

végétaux

6.1.1. Réseau de drainage (ordre des cours d'eau selon Strahler)

La classification de Strahler montre la ramification du réseau hydrographique (figure

15). Le réseau extrait à partir des images SRTM correspond aux lignes de talweg incluant les

cours d'eau permanents ou temporaires. Les traitements nous ont permis de déterminer que,

jusqu'à l'ordre 7, nous avons des cours d'eau permanents. Au-delà de cet ordre les cours d'eau

sont intermittents ou correspondent à des chemins de ruissellement d'eau pluviale (ligne de

talweg, drains, fossés).

S'(!0\1

,..

__ Odre1 19

----Kilometers

6'0C

Figure 15: Répartition des cours d'eau

6.1.1.1 Cours d'eau permanent

La figure 16 a été obtenue en cartographiant le cours d'eau permanent et la végétation

autour d'elle. Elle nous présente en ligne bleu, le cours d'eau permanent. En tenant compte des

coordonnées géographiques de la réserve, on conclut à une portion du fleuve Bandama. La

figure présente parallèlement, en vert, une végétation de forêt bordant ce cours d'eau.

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Master Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015 29

r" lUQQQ_ 21-1000 1Z5000 276_Q!l!!_ 2770Q!! 2zeooo 2790QQ_ 2_ff_OOOQ

i i

§j :\, 1§ $ 272000 273000 27~000 275000 276000 277000 278000 279000 >AMnll §

Légende 1so

Figure 16: Cours d'eau permanent

6.1.1.1.1. IDustrations schématiques

La figure 17 illustre, d'une part, le profil en plan d'un cours d'eau permanent et d'autre

part, le profil en travers de ce cours d'eau, en mettant en relief la répartition des arbres.

L'analyse spatiale de la végétation bordant les cours d'eau de la réserve de Lamto montre que

la distribution végétale observée est semblable à celle illustrée par cette figure.

Vue en plan Vue de travers

('

Figure 17: Répartition spatiale des arbres au voisinage des cours d'eau permanents (vue en plan et en travers)


6.1.1.1.2. Confrontation des cours d'eau permanent à la répartition des végétaux

Les cours d'eau permanents favorisent le développement des forêts galeries; c'est le cas

du fleuve Bandama où l'on observe la présence de forêts aux abords du cours d'eau (figure

18).

Figure 18 : Forêt galerie aux abords du fleuve Bandama

6.1.1.2. Cours d'eau temporaires

La figure 19 illustre la zone d'accumulation obtenue en cartographiant le cours d'eau

temporaire et la végétation repartie autour d'elle. Elle nous présente, en ligne bleu, le cours

d'eau temporaire et en vert, une végétation constituée d'ilots de forêt et de bosquets.

:.,v,.

Légend - COUR!> D bW c:::J fo,

100 100 m

Figure 19: Principale zone d'accumulation

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Master Gëosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015 31

6.1.1.2.1. Illustration schématique

La figure 20 illustre de façon schématique le profil en plan d'un cours d'eau temporaire

en mettant en relief la répartition des arbres.

L'analyse spatiale de la végétation de Lamto montre que la distribution végétale observée

est semblable à celle illustré par cette figure.

Vue en plan

Figure 20 : Répartition spatiale des arbres au voisinage des cours d'eau temporaires (vue en

plan)

6.1.1.2.2 Confrontation des cours d'eau temporaire avec l'image spot

Les cours d'eau temporaires favorisent le développement des ilots de forêts et des

bosquets (figure 21).

Uot de forêt

Bosquets

,_

Figure 21 : Mise en place d'ilots de forêts et de bosquets

KOUA.KOU Kofti Abdelaziz Master Géosciences et EnviroMement-ufr-SGE-UNA-2015 32

6.1.2. Disposition générale de l'organisation des cours d'eau

1-----------------~Zone humide

~----------------~Forêt galerie

7-·d • , Coun d'eau temporaires

.... - - - -

Îlot de forêt

Zone d'accumulation

Figure 22: Schéma de l'organisation des cours d'eau et de la répartition de la végétation

6.1,3, Classes d'altitude

On a un relief assez monotone. Les altitudes les plus basses (31 à 112 m) sont plus dominant (figure 23). Les zones de basses altitudes sont des sites potentiels de

localisation des zones humides.

1 ,.. 1 1 ,..

,.. ~ ,.

1 . -i 1 ,,il.a~

. : ,.i·~t ~~~•,;" Legend ~;~ ·_ .·, -~ 6. 1 Altitudes (m)I · 650 . ~~~-.~ 1 • 276 1 ,., r l"'t,. t - 236 ' ~.-.. .•. ~ .•. ·...-:-• . ;:.

;:. ~" :..,r . •... ' .·~· - •.. ~, ~J ,-.·~· -: • J '•· i· 1 1 !,~ "'1-. Y:.-.,:..· ..:,- '.'-. ;:..~e..-. . ••. -" "'::."'- .... ,.. ~ - ,.f ~-1' . ••• -- ::-,

i/!~(i,::."· 1 1 ... ~--L"t ..••. :: :,(•·. ~~.

Figure 23 : Classe de variation des altitudes


33

6.1.4. Densité de drainage

Les valeurs de densité de drainage, comprises entre O et 6,26 km/ km2, sont reparties en

trois classes de densités (figure 24). Les valeurs de la classe très faible varient de O à 2,088

km/km", dans cette étude, et couvre une bonne partie de notre scène. Les zones avec de

fortes densités de drainage évacuent facilement les eaux. Alors que les zones de faibles

densités de drainage auront tendance à les stocker, favorisant ainsi le développement des

milieux de rétention d'eau donc des zones humides.

11111 Tres faible CJ Moyenne D Forte

19 ---•IKilometera

•

Figure 24 : Carte de la répartition spatiale des densités de drainage


34

6.1.S. Indice de saturation

Les indices de saturation calculés à partir des paramètres topographiques et géomorphologiques, ont été regroupés en cinq classes. Ils donnent des informations sur les zones saturées, les zones potentiellement saturées, les zones non saturées et les zones intermédiaires. On observe que les zones humides sont reparties sur la majorité de la scène

(figure 25).

22.5

17,5

12.5

7,7

2.7 19 -----K,lo,,,.1tro

Figure 2S : Répartition spatiale des indices de saturation

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Master Géosciences et Environnement-ufr-SOE-UNA-2015

35

6.1.6. Confrontation de la densité de drainage et du réseau hydrographique

Les zones de faible densité (en bleu) se superposent aux cours d'eau permanents tandis

que celles de densité élevée (en jaune) correspondent aux cours d'eau temporaires (figure 26).

Cette observation confirme l'hypothèse selon laquelle, plus la densité est faible et plus la zone

retient de l'eau.

r 0 Cours d'eau temporaire O Cours d'eau permanent

Figure 26: Superposition des cours d'eau et de la carte représentative de la densité de

drainage

6.1.7. Confrontation de l'indice de saturation et du réseau hydrographique

Les zones d'indice topographiques élevées (en bleu) correspondent au cours d'eau

temporaires. Par contre ceux d'indice topographique faible (en vert) s'allient au cours d'eau

permanents (figure 27).

0 Cours d'eau temooralres 0Cours d'eau permanents

Figure 27 : Superposition des cours d'eau et de la carte représentative de l'indice de saturation


36

6.1.8. Proposition de zone favorable au reboisement

Les zones propices au développement de la végétation pourraient être situeé au voisinage des

cours et dans les milieux de faible altitude susceptible d'accumuler des éléments nutritifs aux

arbres

•

Légende - Route

LJ1Me Admln1strat,ve • Locabtê - Reseau hydrograohique A,pe CJS Cl C] lSI C] 267 C]353

O lm -

- rJIJII· t,t.N,Jœ)r,, •.•

Figure 28 : Zone favorable au reboisement


37

Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dons un écoto~ forêt-savane :Cos de la rberve scientifique de uimto (Côte-d'Ivoire)

DISCUSSION

L'analyse menée dans le cadre de notre étude révèle un environnement propice pour le

développement de végétaux.

Cette étude montre que l'ordre des cours d'eau de la zone est de l'ordre de 7. Cela révèle

que la zone est suffisamment drainée, donc propice au développement des forêts situées

aux environs des cours d'eau. Ces résultats sont similaires à ceux de Lebrun (1936) qui a

montré que les sols hydromorphes sont situés principalement le long du réseau hydrographique

favorisant la prolifération des arbres. Cependant, tous les sols hydromorphes ne sont pas

forcément favorables au développement des arbres. En effet, Levy et al. (1986) ont montré

qu'une grande accumulation d'eau dans le sol pourrait s'avérer toxique pour certaines plantes

terrestres. Par ailleurs, de nombreuses zones de basses altitudes, à pente faible ont

également été observées. Ces zones à écoulement faible sont susceptibles d'accumuler des

sédiments, des nutriments et de l'eau selon (Masselink & Andrew, 1993) Ces éléments sont

essentiels à la croissance et au développement des végétaux. Ainsi ces zones pourraient être

choisies comme des lieux favorables pour le développement des arbres. Cette hypothèse se

confirme avec l'observation ci''ilots de forêt au niveau des zones d'accumulation. La classe

élevée de l'indice topographique et la classe faible de la densité de drainage montrent que la

zone d'étude est susceptible d'accumuler de l'eau tout en favorisant la création de zones

humides. Ce qui pourrait engendrer les forêts. Ces résultats épouses les idées de David

Lafarge (2012) qui affirme que les milieux humides permettent un développement rapide de la

végétation.

La répartition de la végétation en fonction des cours d'eaux permanents révèle que les

arbres se développent de part et d'autre des berges car elles constituent des zones humides

riveraines de par leur positionnement à l'interface entre les cours d'eau et le milieu terrestre.

Selon (Mitsch & Gosselink, 1993), ces zones ont la capacité de réguler le régime

hydrologique. En effet, elles sont capables, pour certaines d'entre elles, de réduire les pics de

crues en aval en stockant l'eau en période de crue et en période d'étiage, de soutenir le débit

aval en restituant progressivement l'eau stockée en période de hautes eaux.

\

KOUAKOU Korn Abdelaziz Mnstcr Géosciences et Environncment-ufr-SGE-UNA-2015 38

Analyse spatiale du mode de distribution des arbres dans un «otone fOl'it-savane :Cas de la rauve sclentlf1<1Je de Lamto (C6te-d'Ivoire)

CONCLUSION

Au terme de notre travail, il serait important de signaler que la télédétection et en

particulier les images SRTM (MNl) se sont révélées très efficaces quant à la reconnaissance

des milieux propices au développement des arbres et nous donner une idée de la répartition

spatiale des arbres. ·

Les différentes méthodes de traitements numériques appliquées telles que la densité de

drainage, l'indice topographique et l'extraction des cours d'eau temporaires et permanents ont

permis de localiser et cartographier les milieux potentiellement humides favorables aux

développements des végétaux.

Ces méthodes nous ont permis dans un premier temps d'extraire un réseau

hydrographique dense, cela montre que la région est suffisamment drainée et donc il pourrait

avoir assez d'espaces favorables au reboisement.

Ensuite, les résultats du calcul de la densité de drainage montrent que les zones de faible

densité correspondent au cours d'eau permanents, tandis que les zones de forte densité sont

liées au cours d'eau temporaires, tandis que les résultats du calcul de l'indice topographique

ont révélé que les indices topographiques élevés coïncident aux cours d'eau temporaires, par

contre ceux dont l'indice topographique est faible s'allient aux au cours d'eau temporaires.

Par ailleurs, les zones de basse altitude inférieure à 100 m sont susceptibles d'accumuler

des sédiments, des nutriments et de l'eau. Ces zones représentent des endroits favorables pour

le développement des arbres

Si cette étude est approfondie, elle pourra nous permettre d'expliquer l'invasion des forêts

dans les savanes.

KOUAKOU Koffi Abdelaziz Mas ter Géosciences et Environnement-ufr-SGE-UNA-2015 39

Analyse spatiale du mode de distribution du arbres dans un écotone forêt-savane :Cas de la rtserve scientifique de Lamto (Côte-d'Ivoire)

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KOUAKOU Kofli Abdclaziz Master Géoscicnccs et Environnemcnt-ufr-SGE-UNA-2015

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