MEMOIRE

POUR L'OBTENTION DU DIPLOME DE

MAGISTER

Option : Sciences de l’Environnement & Climatologie

THEME

IMPACT DE LA SALINITE SUR LA PRODUCTION AGRICOLE

CAS DE LA GRANDE SEBKHA D'ORAN

Présenté par :

ALLAM Abdelfathi

Soutenu le 11/10/2011

Devant le jury:

Mr SEBBANI Mohamed Professeur Président Université d'Oran Mr HAMOU Ahmed Professeur Rapporteur Université d'Oran Mr YOUSFI Djaffar Chargé de recherche Co-rapporteur CTS d'Arzew Mr MANSOUR Hamidi Maître de conférence Examinateur Université d'Oran Mr ZANOUN Yahia Maître de conférence Examinateur Université d'Oran SOMMAIRE

DEDICACES

REMERCIEMENTS

AVANT PROPOS

PROBLEMATIQUE

INTRODUCTION------1 CHAPITRE I

DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX- SALINISATION

I-1- DESCRIPTION D'UN SOL------3 I-2- CAUSES DE LA DEGRADATION DES SOLS------4 I-2-1- LA CONTAMINATION CHIMIQUE------5 I-2-2- L'ACIDIFICATION ------5 I-2-3- L'ÉROSION------5 I-2-4- L'ÉPUISEMENT ------5 I-2-5- LE COMPACTAGE------6 I-2-6 L'URBANISATION------6 I-2-7- LA SALINITE ------6 I-3- COMPORTEMENT DES VEGETAUX AVEC LA SALINISATION ------9

CHAPITRE II

OUTILS D'INVESTIGATIONS

II- OUTILS D'INVESTIGATIONS ------15 II-1- OUTIL TELEDETECTION------15 II-1.1- PRINCIPE DE LA TELEDETECTION ------15 II-1.2- LE SPECTRE ELECTROMAGNETIQUE------16 II-1.3- L'ONDE ELECTROMAGNETIQUE------16 II-1-4- LES FONDEMENTS DE LA TELEDETECTION ------17 II-1-4-1- ÉMISSION------17 II-1-4-2- REFLECTANCE------17 II-1-4-3- DIFFUSION ------18 II-1-4-4- ABSORPTION------18 II-1-5- LES METHODES DE LA TELE ANALYSE ------18 II-1-6- ORIGINE DU RAYONNEMENT ------18 II-1-7- LES PRINCIPALES ETAPES DE LA CHAINE DE TRAITEMENT EN TELEDETECTION------19 II-1-7-1- ACQUISITION DES DONNEES------19 A- LES VECTEURS ------20 B- LES CAPTEURS------24 C- NOTION DE RESOLUTION------26 D- NOTIONS DE REFLECTANCE ------27 II-1-7-2- TRAITEMENTS DES DONNEES ------33 II-1-7-3- INTERPRETATION DES RESULTATS ------35 II-2- SYSTEMES D'INFORMATIONS GEOGRAPHIQUES (SIG) ------36 II-2-1- DEFINITION D'UN SIG ------37 II-2-2- LES FONCTIONNALITES D'UN SIG------38 II-2-2-1- ACQUISITION DE LA BASE DE DONNEES------38 II-2-2-2- LE SYSTEME DE GESTION DE LA BASE DE DONNEES ------39 II-2-2-3- CLASSIFICATIONS DES SGBD ------39 1- LE MODELE HIERARCHIQUE ------40 2- LE MODELE RESEAU ------40 3- LE MODELE RELATIONNEL ------40 II-2-2-4-LES MODELES DE REPRESENTATION D'UNE BASE DE DONNEES ------41 1- LE MODELE CONCEPTUEL ------41 2- MODELE LOGIQUE ------42 3- MODELE PHYSIQUE ------42 II-2-2-5- LE SYSTEME D'ANALYSE SPATIALE ------42 II-2-2-6-LE SYSTEME DE RESTITUTION CARTOGRAPHIQUE ------43 II-2-2-7- MODE DE REPRESENTATION DES DONNEES A CARACTERISTIQUES SPATIALES - 43 1- LE MODE OBJET (mode vecteur) ------43 2- LE MODE IMAGE (mode raster) ------44 II-2-2-8- LES APPROCHES IMAGE OU OBJET ------45 1- LA CONVERSION DES DONNEES------46 A- VECTORISATION ------46 B- RASTERISATION ------46 2- CONCEPTS GENERAUX DE BASE DE DONNEES GEOGRAPHIQUES A REFERENCE SPATIALE ------47 A- LE GEO REFERENCEMENT ------48 B- ANALYSE DES TYPES DE DONNEES------48 C- LES OUTILS------48

CHAPITRE III

ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-1- PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE------51 III-2- SITUATION GEOGRAPHIQUE ET DELIMITATION DE LA ZONE D'ETUDE ------51 III-3- ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE------52 III-3-1- LA TOPOGRAPHIE------52 III-3-1-1- LE MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN ------53 III-3-1-2- LA CARTE HYPSOMETRIQUE ------54 III-3-1-3- LA CARTE DE PENTE ------55 III-3-1-4- LA CARTE D'EXPOSITION------56 III-3-2- L'HYDROGRAPHIE ------57 III-3-3- LA GEOLOGIE------59 III-3-4- LA PEDOLOGIE ------63 III-3-5- LA VEGETATION ------65 III-3-6- LE CLIMAT ------71 III-3-6-1- VARIATIONS DES PRECIPITATIONS ------71 III-3-6-2- VARIATIONS DES TEMPERATURES ------72 III-3-6-3- L'EVAPORATION------72 III-3-6-4- VARIATION DE L'HUMIDITE------72 III-3-6-5- LE VENT ------72 III-3-6-6- L'INSOLATION ------74 III-3-6-7- ETUDE DES INDICES CLIMATIQUES------75 1- INDICE DE DEMARTONNE------75 2- INDICE DE MORAL ------76 3- METHODE PLUVIOMETRIQUE ------77 III-3-6-8- SYNTHESE CLIMATIQUE ------78

CHAPITRE IV

SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES

OBJECTIF : ------79 IV-1- INTRODUCTION ------80 IV-2- PROSPECTION TERRAIN------82 IV-3- DESCRIPTION DES DONNEES UTILISEES ------83 IV-3-1- DESCRIPTION DES DONNEES SATELLITAIRES LANDSAT TM-5 ------83 IV-3-2- DESCRIPTION DES DONNEES AU SOL ------84 IV-4- METHODOLOGIE DE TRAVAIL------85 IV-4-1 CHOIX DES IMAGES ET DES CANAUX------86 IV-4-2- EXTRACTION DE LA ZONE D'ETUDE------89 IV-4-3- TRAITEMENT DES IMAGES ------91 IV-4-3-1- CLASSIFICATION SUPERVISEE DES IMAGES------91 IV-4-3-2- CALCUL DES SURFACES SALINISEES ------94 IV-4-4- RESULTATS ET DISCUSSIONS------95 IV-4-5- CROISEMENT DES RESULTATS ------98 V- CONCLUSION & PERSPECTIVES------100

BIBLIOGRAPHIE

ANNEXE

DEDICACES

A ma mère,

A mes défunts Père & frère.

A ma Femme & mes enfants.

A mes frères, mes sœurs, mes neveux et mes nièces. A toute ma famille.

Je dédie ce modeste travail.

REMERCIEMENTS

Après avoir élaboré ce travail, je remercie Monsieur le directeur du Centre des Techniques Spatiales (C.T.S), ainsi que Monsieur YOUSFI Djaffar Directeur de la division d’Observation de la terre au C.T.S, de m’avoir autorisé a poursuivre mes études en post graduation.

Je tiens à remercier particulièrement mon encadreur le Professeur HAMOU Ahmed, directeur de la post-graduation ; « Sciences de l’Environnement et Climatologie » au sein de l’université d’Oran, pour avoir accepté de m’encadrer et de suivre mon travail continuellement. Je le remercie encore une fois pour son accueil, sa gentillesse et sa sympathie. Qu’il trouve aussi ma reconnaissance pour l'aide qu'il m'a apportée pour mener à bien cette tâche et d'avoir mis à ma disposition tous les moyens qu'il possède.

Mes remerciements vont également à mon collègue et mon ami DIF Amar, de m'avoir aidé et manifesté sa contribution totale pour l'élaboration de mon travail, Je le remercie aussi pour sa gentillesse, sa sympathie et de m'avoir soutenu moralement durant cette formation.

Mes remerciements vont aussi à mes Ami(e)s de la promotion, et en particulier Mr RAHILA Mourad et Mr IDDA Salem, avec qui j’ai passé une très bonne période durant notre formation. Je remercie pareillement toutes les personnes que j’ai connues durant cette formation.

Qu'il me soit aussi permis de remercier le personnel enseignant, les collègues des autres spécialités avec qui on a suivi ensemble le cours de Monsieur BOUTIBA, ainsi que tout le personnel du département de physique de la faculté des sciences.

Je porte ma gratitude à tous ceux qui m'ont aidé de près ou de loin.

ALLAM. A AVANT PROPOS

L'environnement est défini comme, l'ensemble des éléments biotiques ou abiotiques qui entourent un être vivant ou une espèce et dont certains contribuent directement à subvenir à ses besoins. Il est aussi considéré comme étant l'ensemble des conditions naturelles (physiques, chimiques, biologiques) et culturelles (sociologiques) susceptibles d'agir sur les organismes vivants et les activités humaines.

La notion de milieu naturel, souvent désignée par le seul mot environnement, a beaucoup évolué ces derniers temps. Aujourd'hui l'environnement est devenu l'ensemble des composants naturels de la planète Terre, qui englobe l'air, l'eau, l'atmosphère, les roches, les végétaux, les animaux, et tous les phénomènes ainsi que les interactions qui s'y déroulent, aux alentour de l'homme et ses dynamismes.

Au XXIe siècle, la protection de l'environnement est devenue un enjeu majeur, en même temps que s'est imposée l'idée d'une dégradation à la fois globale et locale de l'environnement, à cause des activités polluantes humaines. La préservation de l'environnement est un des trois piliers du développement durable et a été désignée comme l'un des huit objectifs du millénaire pour le développement.

Parler de dégradation, ou de menaces de dégradation, revient nécessairement à établir une comparaison entre deux états. Un premier état jugé dégradé et un deuxième état de référence jugé plus satisfaisant, selon une certaine échelle de valeur. En toute détermination, il faudrait donc toujours préciser par rapport à quel état (physico-chimique, biologique et écologique) de référence on se place, et par rapport à quels usages de référence. Il faudrait aussi préciser quels points de vue et quelles valeurs on adopte. Les différents spécialistes comme, le géologue, l'écologue, le forestier, le pédologue, l'agronome, l'urbaniste, le mineur, le paysagiste, le paléontologue, etc. n'ont pas nécessairement la même conception de ce qui fait la valeur d'un sol, et donc de ce qui peut le menacer ou le dégrader.

On adoptera un point de vue agronomique et écologique, et on considérera comme des dégradations toutes les formes de changements physiques, chimiques et biologiques du sol affectant ses capacités à assurer une ou plusieurs de ses fonctions. Il peut s'agir d'une perte quantitative de sol (en surface ou en profondeur), d'une diminution de sa fertilité ou de différents types de pollution, salinisation, acidification, excès d'engrais ou de pesticides, métaux lourds, etc.

On peut encore distinguer les dégradations permanentes, ou irréversibles, de celles que l'on peut considérer comme provisoires ou réversibles, quand les fonctions du sol peuvent être réhabilitées dans un délai raisonnable et à un coût acceptable. Le sol est une des pièces qui forme l'environnement, on le considère donc comme une ressource fondamentale à protéger de la dégradation en urgence, car plusieurs études estime que la population mondiale devrait atteindre neuf (09) milliards d'ici 2050. La dégradation est un processus qui peut prendre plusieurs formes, érosion éolienne, érosion hydrique, modification de la composition chimique du sol, ou dégradation physique.

La terre offre aux êtres vivants, l'alimentation, fibres et combustibles. Elle est le support de la vie sauvage et des activités rurales et urbaines. Depuis la fin des années 40 jusqu'au début des années 90, la dégradation des terres productives est à attribuer, pour plus de 90 %, au surpâturage, à la déforestation et à des pratiques agricoles inappropriées. Les sols sont des milieux incontournables dans les mécanismes de l'écosystème.

Le développement des technologies agricoles et une meilleure appréciation de la connaissance existante mais sous-utilisée, de gestion de ressources, seront les points cruciaux pour satisfaire les besoins écologiques et les demandes alimentaires prévues de la population croissante. Un défi important pour les prochaines décennies réside dans le fait que les environnements de production sont instables et dégradés. À moins que les politiques et les approches changent, de nombreux pays ne pourront pas réaliser une agriculture durable dans l'avenir proche.

La salinisation a été désignée comme un processus majeur de la dégradation des terres. Les causes techniques les plus importantes à l'origine de la diminution de la production sur de nombreux périmètres irrigués, particulièrement dans les zones arides et semi-arides, ou de désastre sur de grandes surfaces en agriculture pluviale, sont l'engorgement, la salinisation et la sodication. Il a été estimé que le monde perd au moins 03 hectares (ha) de terres arables chaque minute à cause de la salinité du sol.

Bien que de nombreux pays utilisent les terres salinisées en raison de leur proximité aux ressources en eau et de l'absence d'autres contraintes environnementales, il y a un besoin clair d'une base scientifique solide afin d'optimiser leur utilisation, de déterminer leur potentiel, productivité et durabilité pour cultiver diverses cultures, et d'identifier les pratiques de gestion intégrées appropriées.

La gestion des terres salinisées exige une combinaison de pratiques agronomiques spécifiques dépendant d'une définition précise des conditions basées sur une étude préalable détaillée et complète des caractéristiques du sol, de la qualité de l'eau et des conditions locales, incluant le climat, les cultures, l'environnement économique, social, politique et culturel, et les systèmes de cultures existants. Le contrôle de la salinité peut généralement se réaliser de diverses façons, particulièrement en agriculture irriguée. Cependant, plusieurs pratiques peuvent être combinées au sein d'un système intégré qui fonctionne de manière satisfaisante [Mashali, Suarez, Nabhan & Rabindra, 2005]. PROBLEMATIQUE

Les êtres humains influent sur l'environnement et continuent à exercer leurs impacts sur l'environnement. La multiplication rapide de la population, augmente l'exploitation des ressources de la Terre et l'ambition humaine de modifier au lieu d'adapter à nos environnants, devrait nécessairement défier la capacité assimilative de nos systèmes naturels pour recourir à un tel stress. Environ la moitié de l'environnement terrestre a déjà été modifié de son état naturel par l'activité humaine et on se base sur le fonctionnement de ses processus pour survivre.

Les problèmes capitaux sont le changement de climat, la pollution de l'air, la perte de biodiversité, la dégradation du sol, la déforestation, la pénurie de l'eau douce et sa pollution, la pollution marine, la manipulation génétique, les déchets radioactifs et aléatoires.

La protection de l'environnement est négligée par les lois et par les politiciens. Le financement pour exécuter des stratégies environnementales est réduit ou négligeable. Dans les pays développés, les gouvernements ne signent pas les accords qui risquent de réduire leurs productions et qui mène à une baisse économique. Les Etats-Unis, le plus grand producteur de gaz à effet de serre, a refusé de signer le Protocole de Kyoto. Vu que cela lui demandera de réduire ses émissions plus que n'importe quel pays et il ne désire pas prendre cette responsabilité économique.

Les multinationales contribuent à la destruction de l'environnement. En essayant de changer les directives qui protègent l'environnement. Elles bloquent les lois environnementales proposées et les accords internationaux comme le Protocole de Kyoto.

La plupart des cultes mondiaux contribuent à la destruction de l'environnement. Elles favorisent les humains sur les autres espèces et pensent que Dieu leurs a offert l'autorité de faire ce qu'ils veulent à l'environnement.

L'existence de sels solubles dans la terre, les eaux souterraines et les eaux de surface, constitue le primordial problème mondial de la dégradation de la terre. La salinité exige un coût économique et environnemental. Cela inclus la réduction de la productivité agricole, le déclin de la qualité des approvisionnements en eau potable, l'irrigation et l'utilisation industrielle, le dégât de l'infrastructure urbaine et la perte de la biodiversité dans les écosystèmes terrestres et aquatiques.

Comme beaucoup de procédés de dégradation de la terre, incluant l'érosion par le vent et l'eau, la salinité est un processus naturel. Cependant, la terre utilise des pratiques telles que le défrichement et l'irrigation, qui ont augmentées significativement la durée du problème. Mondialement, des millions d'hectares de terre arable sont perdus chaque année à cause d'une irrigation saline. La salinité de terre sèche est le résultat de l'augmentation des niveaux des eaux souterraines par le défrichement d'une végétation native à enracinement profond et son remplacement par des récoltes annuelles à enracinement peu profond et de variétés pour le pâturage. L'irrigation de salinité a résulté d'une sur-irrigation de terre agricole, de l'utilisation d'une eau d'irrigation de faible qualité et de types de sols agricoles non convenables.

Il y a un nombre d'approches pour contrôler la salinité, incluant la protection de la végétation restante, les mesures agronomiques et les solutions chimiques. Les mesures agronomiques organisent la plantation des récoltes en fonction des conditions climatiques et de terre favorables et utilisent les méthodes de rotation des cultures où des récoltes tolérantes au sel peuvent être utilisées. Les options techniques impliquent des travaux de drainage et de pompage. Plusieurs techniques existent pour lutter contre la sur-irrigation, une irrigation de goutte à goutte et le contrôle du taux d'humidité de la terre peut être utilisés pour déterminer quand les sols ont besoin d'irrigation. Cette dernière peut être adaptée aux exigences en eau des plantes.

La salinité est un problème difficile à gérer en raison de la complexité du problème d'équilibre de l'eau, le coût des mesures de contrôle de la salinité et le fait que les stratégies de gestion mises en place aujourd'hui peuvent prendre beaucoup d'années pour avoir un quelconque effet. Cependant, les stratégies doivent être mises en place pour réduire l'impact de la salinité sur nos ressources en terre et en eau. INTRODUCTION INTRODUCTION

Le sol est une ressource naturelle indispensable et précieuse à bien des points de vue. Ses fonctions sont multiples, à la fois économiques, sociales et environnementales. Le sol permet l'agriculture, accueille et offre l'espace nécessaire à l'habitat et aux diverses activités humaines, stocke lui-même d'autres ressources naturelles (eau, minerais, ressources et combustibles fossiles). C'est un milieu composite qui résulte de facteurs abiotiques (indépendants de l'action des êtres humains) à savoir l'altération de la roche mère (qui fournit les éléments minéraux du sol) et les apports atmosphériques (fixation de l'oxygène, cycle de l'azote, cycle de l'eau) et de facteurs biotiques (liés à l'action des êtres vivants) comme les apports de la couverture végétale et de la décomposition des êtres vivants. L'examen d'un sol en coupe montre une superposition d'horizons qui sont formés de couches de couleur, composition chimique et taille des matériaux différents. Chaque superposition d'horizons forme un profil pédologique. Or la qualité des sols s'est fortement dégradée ces dernier temps à l'échelle de la planète, particulièrement dans les pays touchés par la désertification et la sécheresse. Plus d'un milliard d'individus y sont tributaires du sol pour subvenir à leurs besoins quotidiens de base (énergie, alimentation, habitat, etc.) et sont aujourd'hui touchés de plein fouet par les risques de dégradation.

La dégradation des sols est un enjeu fort de développement durable, ses effets sont environnementaux, à la fois locaux (érosion des sols, dégradation de la fertilité et de la structure des sols, pollutions des nappes souterraines) et globaux (appauvrissement de la biodiversité, réduction de la capacité des sols à fixer le carbone, pollution des eaux internationales). Ils sont également fortement sociaux, la dégradation des sols fragilise les populations pauvres, leur retirant parfois leur dernier moyen de subvenir de manière autonome à leurs besoins, accroissant les risques épidémiques, freinant le développement de bien des régions.

L'importance d'une gestion de l'écosystème des sols, notamment dans la recherche des solutions pour lutter contre les différentes formes de dégradations des sols. Il s'agit là de prendre le système sol comme un élément s'inscrivant dans un tout. Tel est l'enjeu proposé par plusieurs auteurs pour une meilleure gestion des risques liés à la dégradation des sols.

Plusieurs causes sont à l'origine de la dégradation des sols. Cette dégradation s'exprime sous plusieurs formes, selon le climat, les pratiques agricoles ou forestières, l'activité industrielle environnante et le niveau de richesse économique des régions affectées.

La teneur du sol en sels solubles préjudiciable à la production végétale se traduit par salinité; on parle de salinité chaque fois que les sels viennent modifier la vie des végétaux ou touche aux caractéristiques des sols. La liste des sels en cause varie selon le cas de salinité, le

1 INTRODUCTION plus fréquent en zone semi-aride est d'avoir des chlorures ou des sulfates de sodium ou de magnésium.

La salinité est un problème capital. Il est considéré comme l'un des problèmes graves qui frappe les terres agricoles. Il se manifeste doucement en fonction du temps, dégradant ainsi les caractéristiques intrinsèques et extrinsèques des sols. En dehors de l'origine des sels, plusieurs phénomènes peuvent contribuer à l'apparition ou à l'accentuation de cet événement, le climat et les techniques relatives aux travaux des sols, sont parmi les principaux facteurs engendrant largement la salinisation des terres.

La salinisation est un processus d'enrichissement du sol en sels solubles qui aboutit à la formation d'un sol salin. Elle peut aussi être définit comme un processus d'accumulation des sels solubles. Elle entraîne l'accroissement de la pression osmotique, ce qui rend l'eau difficilement mobilisable par les plantes. Elle provoque la toxicité de certains ions pour les végétaux (Cl-, Na+, etc.); produisant la modification de l'état structural et la diminution de la conductivité hydraulique, etc.), menant à une dégradation totale du sol et ainsi à une stérilisation parfaite des terres.

Nos zones agricoles n'ont pas échappé à ce fait, en connaissant des dégradations importantes.

La zone de la grande sebkha d'Oran constitue un exemple concret, elle est connue par ses plaines juxtaposées au nord (Messerghine, Boutlelis, etc.) et la vaste plaine du Sud connue sous le nom de la grande plaine de M'léta. Le couvert végétal de cette région a connu une dégradation importante au fil des temps et continue à subir cette dégradation jusqu'à nos jours.

Les outils actuels comme la Télédétection et les systèmes d'informations géographiques peuvent aider à chercher les origines, les causes, les facteurs renforçant ce problème et permettent éventuellement le suivi de son évolution.

La plaine de la M'léta d'une superficie d'environs 520 Km² (approximativement 52.000 hectares), fait partie du bassin versant d'Oran. Elle est considérée comme une des plus importantes plaines du nord-ouest algérien, faisant partie des plaines intérieures de l'Algérie occidentale, elle renferme plusieurs nappes, dont le débit est variable d'une nappe à l'autre.

2 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

I-1- DESCRIPTION D'UN SOL

Le sol est la couche superficielle de la Terre, épaisse de quelques millimètres à plusieurs dizaines de mètres. Le sol se constitue à partir d'une roche mère, qui s'altère et se transforme sous les effets conjugués de la vie animale et végétale, de l'eau et de l'air. Le naturaliste français Yves Coineau [Courrier-UNESCO, 1999], dit qu'au début il n'y a que de la roche; puis un lichen s'installe dessus, des animaux viennent le manger et des poussières continuent de s'accumuler. Alors, une herbe peut apparaître, qui va attaquer un peu la surface de la roche avec ses racines. Elle va fabriquer de la matière organique, qui se décomposera sur place et se mélangera aux débris de la roche. Petit à petit, une petite plaque de terre va se constituer. C'est un processus très lent. Pour atteindre un centimètre d'épaisseur, un sol peut mettre entre 50 ans et 1 000 à 2 000 ans, suivant sa localisation. C'est donc une ressource difficilement renouvelable.

Les sols sont des milieux vivants et fragiles, qui abritent d'intenses échanges biologiques et physico-chimiques. Ils se dégradent quand l'érosion entraîne plus de terre et de matière vers les rivières ou les mers que ce que la nature produit. Les sols s'épuisent aussi lorsque leurs propriétés n'ont pas la possibilité de se régénérer naturellement ou grâce à des apports externes, de fumier par exemple.

Les sols sont incontestablement remarquables, ils permettent l'ancrage des racines; ils retiennent l'eau le temps nécessaire pour que les plantes puissent l'utiliser; ils stockent les éléments nutritifs nécessaires à la vie. Ils abritent des micro-organismes innombrables, qui accomplissent de multiples transformations biochimiques comme la fixation de l'azote atmosphérique et la décomposition des êtres vivants morts. Les sols abritent aussi des légions d'animaux, microscopiques et plus gros (vers de terre, fourmis, termites, taupes…). En fait, la majeur partie de la biodiversité terrestre vit dans les sols et non au-dessus. L'activité biologique contribue à fabriquer les sols; donc le sol n'existe pas sans vie et la vie n'existe pas sans sol.

Les hommes construisent sur les sols, dans les sols et avec du sol. Les sols n'étant pas les mêmes partout, la grande diversité des occupations de l'espace par l'homme reflète l'extraordinaire diversité des sols.

La répartition des sols dans les paysages n'est pas aléatoire; le pédologue russe Vasiliy Dokuchaev (1846-1903) a montré que les sols se répartissent en fonction des roches, des climats, des reliefs, des êtres vivants, du temps et également l'intervention de la société humaines.

- Les agriculteurs fabriquent des sols agricoles. S'ils sont fertiles, ces sols permettent le développement de systèmes agraires durables.

3 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

- L'empreinte de l'action humaine est encore plus marquée dans les zones urbaines, où les contraintes sur les sols sont fortes.

- Les changements climatiques agissent sur les sols. Il faut signaler que les sols sont, par rapport aux changements climatiques, le seul milieu tampon que nous soyons en mesure de gérer.

Dans l'ensemble, les sols réagissent différemment selon leur nature aux aménagements et aux méprises des sociétés humaines. On ne peut pas tout faire partout pareil. La cartographie des sols permet de les identifier et de comprendre leur répartition au sein des paysages; d'autres branches de la science du sol permettent de caractériser les sols et leur fonctionnement, et ainsi de définir les meilleures conditions de leur utilisation, irriguer les uns, drainer les autres, fertiliser les sols qui en ont besoin, ou prévoir des fondations solides pour les constructions dans les sols gonflants ...

En faites, la vie, les sols, l'atmosphère, l'eau, les reliefs évoluent ensemble; aucun ne serait le même si l'un des autres était différent. Les sols sont en relation avec l'atmosphère, donc avec le climat qui les influence et qu'ils influencent; ils mettent en relation les eaux de surface avec les eaux profondes.

Le sol peut être épuisé et aminci, mais il reste toujours l'épiderme vivant de la Planète, dont dépend toute la vie terrestre. Nous avons tendance à le considérer comme une ressource inépuisable et à l'exploiter sans y prendre garde.

I-2- CAUSES DE LA DEGRADATION DES SOLS

Sur le plan mondial, une superficie d'environ 200 000 km2, s'érode chaque année, rappelle W. BLUM. « Mais l'érosion n'est pas le problème principal », ajoute A. RUELLAN. Il souligne la gravité des phénomènes de tassement des sols, qui modifient leur activité biologique et la circulation de l'eau. De manière plus générale, le bilan de la dégradation des sols dressé par l'International Soil Reference and Information Centre (ISRIC), basé aux Pays- Bas, n'est guère rassurant. Le phénomène touche actuellement plus de 20 millions de km2. Au moins 12 millions, se sont dégradés sous l'effet d'activités humaines depuis 50 ans, estime la FAO. Le surpâturage en aurait endommagé 6,8 millions (dont 2,4 en Afrique et deux en Asie) et la déforestation près de six millions. Ces deux phénomènes entraînent un appauvrissement du sol en le privant notamment de la matière organique que lui apportait le couvert végétal et en supprimant les obstacles à l'érosion. Par ailleurs, la mauvaise gestion agricole a malmené 5,5 millions de km2 et la collecte de bois de feu 1,4 million. Quant aux villes et à l'industrie, elles se sont étendues au détriment de plusieurs centaines de milliers de km2 de bons sols. Parmi les causes qui sont à l'origine de la dégradation des sols, on n'évoque ces quelques exemples qui relevaient les plus essentielles :

4 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

I-2-1- LA CONTAMINATION CHIMIQUE

Diverses sources sont à l'origine de la contamination chimique. Des rejets industriels, des déchets de consommation, ou également de tous les rejets impropres. Cette contamination arrive également à la terre par multitudes voies, comme les déversements accidentels, la pollution atmosphérique (dépôts des particules de matières dangereuses) ou encore par épandage des engrais chimiques utilisés en l'agriculture. Un grand nombre de ces polluants est persistant, ne se dégradent pas ou se détériore très lentement, et ont des effets nocifs sur l'environnement et se reproduit sur la santé humaine. Les végétaux vivant sur des sols contaminés peuvent devenir non propre à la consommation.

I-2-2- L'ACIDIFICATION

Les dépôts atmosphériques d'origine généralement anthropique, sont les premiers responsables de la contamination des sols par les produits chimiques, ou encore par l'ajout d'engrais azotés dans les champs, ce qui crée l'acidification des sols. L'augmentation de l'acidité affaiblit la disponibilité de certains éléments nutritifs et favorise l'absorption de métaux toxiques par les végétaux. On désigne parmi les effets de l'acidification, la réduction des rendements agricoles et sylvicoles, des différences dans la composition chimique des végétaux et une diminution de l'activité biologique.

I-2-3- L'ÉROSION

Le déplacement des particules de sol, se fait par le biais de deux vecteurs, l'eau et le vent. Ces deux agents provoquent le phénomène naturel qui est l'érosion, relativement, érosion hydrique, érosion éolienne. L'érosion devient problématique lorsqu'elle est activée par des mauvaises pratiques de gestions des sols qui les mettent à nu. Un travail du sol inadapté, un surpâturage ou une coupe de bois laissant un couvert végétal insuffisant en sont les principaux exemples. La diminution de la quantité de sol d'un endroit désiré vers un autre lieu non souhaité (ruisseaux, bâtiments, etc.) découle de l'érosion.

I-2-4- L'ÉPUISEMENT

La diminution de la quantité et de la diversité des nutriments nécessaires à la croissance des végétaux engendre l'épuisement des sols. La surexploitation des terres (peu de repos accordé) et l'insuffisante quantité de végétaux laissés sur le sol par les activités forestières et agricoles en sont les causes. Il est possible d'y remédier par un ré ravitaillement du sol en nutriment à l'aide d'engrais naturels (les fumiers) ou chimiques. Ces derniers produisent toutefois d'autres problèmes s'ils sont mal gérés. De plus, ils sont faiblement abordables par leur prix élevé.

5 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

I-2-5- LE COMPACTAGE

L'utilisation des engins lourds pour effectuer les travaux agricoles et sylvicoles, provoque l'entassement des sols. La compaction se traduit par la diminution de la porosité des sols sous l'effet des pressions externes. Les fortes pluies peuvent aussi être la cause du problème et créent naturellement cette compaction. Toutefois, le tassement naturel n'atteint pas le degré de compacité du tassement provoqué par les engins lourds. On parle alors de compactage des sols. Ce phénomène survient là où ce genre d'engins est fréquemment utilisé. L'imperméabilité des terres affecte négativement la disponibilité de l'air et de l'eau, ce qui entraîne la diminution du nombre de racines profondes et bien développées affectant l'émergence des végétaux hors de la terre.

I-2-6- L'URBANISATION

Les villes se construisent généralement sur des terres de qualité convenable ainsi des superficies parfois importantes aux pouvoirs agricole et sylvicole. Facilement, les sols se dégradent irréversiblement sous la construction de bâtiments et d'infrastructures routières. L'urbanisation est visible sur tous les continents, mais plus nettement par l'expansion urbaine nord-américaine, l'évolution de nouvelles villes dans les pays émergents et l'accroissement de la surface des villes dans les régions connaissant une très forte poussée démographique.

I-2-7- LA SALINITE

La salinité des sols s'exprime par une augmentation de plusieurs sels dans le sol qui amoindrissent la mobilisation de l'eau par les plantes. Deux pratiques sont essentiellement en cause, soit la mauvaise utilisation de l'irrigation, soit le remplacement de la végétation naturelle par des cultures ayant des besoins en eau inférieurs. Celles-ci créent localement un surplus d'eau qui entraînera l'élévation des nappes souterraines. Quand le niveau des nappes s'approche de la surface du sol, à la rencontre de la chaleur, l'eau s'évapore et abandonne sur place les sels minéraux qu'elle contenait. Le phénomène de salinisation apparaît généralement en milieu sec, là où l'irrigation des terres est employée et dans les endroits où le sol est naturellement riche en sels. L'origine du phénomène de salinité se distingue par trois hypothèses commodes : - Premier cas : les horizons supérieurs du sol sont préalablement salés, avant toute intervention humaine. Il est hors de sujet de traiter ici la genèse de cette salinité qui peut avoir différentes causes, marines ou continentales. - Deuxième cas : il résulte de l'emploi d'eau salée sur des sols originellement sains. Il est commode de comprendre qu'il y a accumulation de sel que la végétation n'a pas absorber, si le sol reçoit, une quantité d'eau parfaitement correspondante aux besoins des plantes et à l'évaporation du sol, par irrigation et par pluie, vu qu'une eau d'irrigation, est toujours

6 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION minéralisée ne serait-ce que très faiblement, quel que soit son origine, de surface ou de profondeur.

La salinisation par irrigation n'apparaît pas en zone humide car les eaux employées ne sont pas riches en sels, sauf cas exceptionnel et, qu'en outre, les pluies sont assez abondantes pour lessiver les sols. I1 n'en est pas de même en zone aride ou semi-aride car la concentration en sel des eaux utilisées est souvent non négligeable du fait d'une faible pluviométrie, conjuguée à une forte évaporation, et les pluies ne provoquent pas un lessivage suffisant.

- Troisième cas : les horizons supérieurs sont indemnes de sels au début de la mise à l'irrigation, les eaux employées ne sont pas riches en sel - moins de 1 g/l mais il existe des couches sous-jacentes salées. Or, il est inévitable en irrigation que l'eau percole en profondeur : même si la dose à l'hectare correspond exactement à la consommation de la culture, il est impossible de la répandre de façon rigoureusement uniforme, ce qui signifie que certains points seront sous-alimentés, tandis qu'en d'autres endroits de l'eau s'infiltrera au delà de la zone prospectée par les racines. A partir de ce schéma, nous voyons que si le sous-sol n'est pas assez perméable, une nappe d'eau souterraine va se constituer et son niveau s'élèvera avec le temps, un jour viendra où une communication capillaire s'établira entre cette nappe salée et les horizons cultivés. Ainsi une migration d'humidité vers le haut va entraîner vers les couches supérieures les sels contenus dans la solution; l'eau s'évaporera, directement ou en transitant à travers la végétation, et la couche arable deviendra de plus en plus salée. Dans une telle situation, on peut dire que les apports d'eau d'irrigation ont permis la mobilisation des réserves de sel du proche sous sol. [M. de Forges, Professeur de Génie Rural à 1'E.N.S.H. Versailles, 1972].

Enfin, on peut dire que la salinisation se présente sous deux aspects, primaire et secondaire comme suit :

La salinisation primaire se produit naturellement là où la roche mère du sol est riche en sels solubles ou bien en présence d'une nappe phréatique proche de la surface. Dans les régions arides et semi-arides, où les précipitations sont insuffisantes pour lixivier les sels solubles du sol et où le drainage est restreint, des sols salins vont se former avec des concentrations élevées de sels (les sols salinisés). Plusieurs processus géochimiques peuvent également avoir comme conséquence la formation de sols salinisés. La sodisation désigne un excès de sodium à l'origine du processus de salinisation.

La salinisation secondaire induite par l'activité humaine, liée aux pratiques agricoles et en particulier à l'irrigation, se produit lorsque des quantités significatives d'eau chargée de sels sont apportées par irrigation. Sans réseau de drainage adéquat pour la lixiviation et l'élimination des sels, ces apports entraînent une augmentation de la teneur en sels des sols, ce qui diminue leur productivité. La capacité des cultures à capter l'eau et les micronutriments 7 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION est réduite. Des ions toxiques se concentrent dans les végétaux et peuvent dégrader la structure du sol.

La contamination par le sel, peut être due aussi par le passage des eaux de pluie sur un terrain salin, ou proviennent des endroits marqués par une présence de diapirs de sel. C'est le cas des monts de Tessala où ils existent plusieurs diapirs de sel qui affleurent les sommets des collines, localisés à des endroits d'où passent toutes les eaux de pluie.

Photo. 1- EXEMPLE DE TERRE SALINISEE

(Conférence électronique sur la salinisation – du 6 février au 6 Mars 2006)

8 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

I-3- COMPORTEMENT DES VEGETAUX AVEC LA SALINISATION

La plante a besoin de se nourrir comme tout être vivant, la nutrition végétale est le processus qui permettra aux plantes d'absorber dans l'environnement ambiant et d'assimiler les éléments nutritifs nécessaires à leurs différentes fonctions physiologiques. Le carbone est l'élément principal nutritif intervenant dans la nutrition végétale, provenant du dioxyde de carbone de l'air par les plantes autotrophes grâce au processus de la photosynthèse. Les plantes non chlorophylliennes, dites allotrophes ou hétérotrophes dépendent des organismes autotrophes pour leur nutrition carbonée.

La nutrition fait appel à des processus d'absorption de gaz et de solutions minérales soit directement dans l'eau pour les végétaux inférieurs et les plantes aquatiques, soit dans le cas des végétaux vasculaires dans la solution nutritive du sol par les racines ou dans l'air par les feuilles.

Les racines, la tige et les feuilles sont les organes indispensables de la nutrition des végétaux vascularisés. Ils constituent l'appareil végétatif. Par les poils absorbants de ses racines, la plante absorbe la solution du sol, c'est-à-dire l'eau et les sels minéraux, qui constituent la sève brute, il arrive que les racines s'associent à des champignons pour mieux absorber la solution du sol, on parle alors de mycorhize.

Par les feuilles, siège de la photosynthèse, la plante acquiert des acides aminés et des sucres qui constituent la sève élaborée. Sous les feuilles, les stomates permettent l'évaporation d'une partie de l'eau absorbée et l'absorption du dioxyde de carbone (CO2). Dans la tige, les deux types de sève circulent : la sève brute par le xylème et la sève élaborée par le phloème.

Les macronutriments et les micronutriments sont les deux éléments nutritifs indispensables dans la vie de la plante.

Les macronutriments se différencient par leurs concentrations qui dépassent 0.1 % de matière sèche. Les principaux éléments nutritifs nécessaires à la nutrition des plantes sont le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. Ces quatre éléments qui constituent la matière organique représentent plus de 90 % en moyenne de la matière sèche végétale, auxquels on ajoute les éléments utilisés comme engrais et amendements qui sont ; le potassium, le calcium, le magnésium, le phosphore, ainsi que le soufre.

L'oxygène, l'hydrogène, le carbone, sont puisés dans l'air et dans l'eau. L'azote, bien que représentant 78 % de l'air atmosphérique, ne peut pas être exploité directement par les plantes qui ne peuvent, à l'exception de certaines bactéries et algues, l'assimiler que sous - forme minérale, principalement sous forme d'ions nitrate (NO3 ). Cela explique l'importance de la nutrition azotée en nutrition végétale et son ajout comme engrais par les producteurs.

9 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

Macronutriments essentiels à la majorité des plantes vasculaires et concentrations internes considérés comme adéquates

Concentration Forme disponible conforme dans Élément Symbole Fonctions pour les plantes un tissu sec en mg/kg

L'hydrogène est nécessaire à la construction des sucres et Hydrogène H H2O 60000 par conséquent à la croissance. Il provient de l'air et de l'eau.

Le carbone est le constituant majeur des plantes. On le retrouve dans le squelette de nombreuses biomolécules comme l'amidon ou la cellulose. Il est fixé grâce à la Carbone C CO2 450000 photosynthèse, à partir du dioxyde de carbone provenant de l'air, pour former des hydrates de carbone servant comme stockage d'énergie à la plante

L'oxygène est nécessaire à la respiration cellulaire, le mécanisme de production Oxygène O O2, H2O, CO2 450000 d'énergie des cellules. On le retrouve dans de très nombreux autres composants cellulaires. Il provient de l'air.

L'azote est le composant des acides aminés, des acides Azote N 15000 nucléiques, des nucléotides, de la chlorophylle, et des coenzymes.

10 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

Le potassium intervient dans l'osmose et l'équilibre ionique,

+ ainsi que dans l'ouverture et la Potassium K K 10000 fermeture des stomates; active également de nombreuses enzymes

Le calcium est un composant de la paroi cellulaire; cofacteur d'enzymes; intervient dans la perméabilité 2+ Calcium Ca Ca 5000 des membranes cellulaires ; composant de la calmoduline, régulateur d'activités membranaires et enzymatiques.

Le magnésium est un

2+ composant de la chlorophylle; Magnésium Mg Mg 2000 activateur de nombreuses enzymes.

On retrouve le phosphore dans les composés phosphatés transporteurs d'énergie (ATP, Phosphore P , 2000 ADP), les acides nucléiques plusieurs coenzymes et les phospholipides.

Le soufre fait partie de certains acides aminés Soufre S 1000 (cystéine, méthionine), ainsi que de la coenzyme A.

Les micronutriments appelés aussi oligo-éléments ne dépassent pas les 0.01 % de la matière sèche. Ce sont le chlore, le fer, le bore, le manganèse, le zinc, le cuivre, le nickel, le molybdène, etc. Le défaut de certains de ces éléments peut déterminer des maladies d'insuffisance.

11 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

Micronutriments essentiels à la majorité des plantes vasculaires et concentrations internes considérés comme adéquates

Concentration Forme conforme dans Élément Symbole disponible pour Fonctions un tissu sec en les plantes mg/kg

Le chlore intervient dans l'osmose et l'équilibre ionique;

− probablement indispensable Chlore Cl Cl 100 aux réactions photo- synthétiques produisant l'oxygène

Le fer est nécessaire à la

3 + 2 + synthèse de la chlorophylle; Fer Fe Fe , Fe 100 composant des cytochromes et de la nitrogénase

le bore intervient dans l'utilisation du calcium, la Bore B H3BO3 20 synthèse des acides nucléiques et l'intégrité des membranes.

le manganèse est l'activateur de certaines enzymes;

2 + nécessaire à l'intégrité de la Manganèse Mn Mn 50 membrane chloroplastique et pour la libération d'oxygène dans la photosynthèse

Le zinc est l'activateur ou 2 + Zinc Zn Zn 20 composant de nombreuses enzymes

Le cuivre est l'activateur ou

+ 2 + composant de certaines Cuivre Cu Cu , Cu 6 enzymes intervenant dans les oxydations et les réductions

2 + Le nickel forme la partie Nickel Ni Ni - essentielle d'une enzyme

12 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

fonctionnant dans le métabolisme

le molybdène est nécessaire à Molybdène Mo 0,1 la fixation de l'azote et à la réduction des nitrates

Tout ce mécanisme de nutrition peut être altéré par un phénomène déterminant dont le sel joue le rôle de l'élément primordial dans son fonctionnement, appeler phénomène de salinisation :

Le phénomène de salinisation agit sous deux formes sur la nutrition des végétaux, soit par la toxicité directe avec une accumulation des ions dans les tissus, soit par un déséquilibre nutritionnel provoqué par le surplus de certains ions. Les concentrations en sel excessivement fortes dans le milieu provoquent une altération de la nutrition minérale des plantes (Levigneron et al, 1995).

L'absorption des cations essentiels tels que K+ et Ca2+ est limité par l'accumulation des ions de sodium (Na+) dans la plante. Na+ et Ca2+ font une compétition pour les mêmes sites de fixation. Ce phénomène d'interaction entre ces deux ions à son impact sur le développement des racines de l'orge (Heyder, Greenway, 1965 cités par Jendoubi, 1997).

L'absorption de K+ est en fonction de l'accumulation des ions Na+, une forte concentration de Na+ fait diminué la présence de K+ et une faible concentration de Na+ favorise l'absorption de K+ et ça chez la plante de riz (Levitt, 1980), ainsi que pour la canne à sucre (Nimbalkar, Joshi, 1975). Cette absorption peut aller jusqu'à s'arrêter pour d'autre plante comme les haricots (Hamza, 1977) et les lauriers roses (Hajji, 1980) cultivés en présence de chlorure de sodium (NaCl) à 12 g.l-1.

Chez le blé, tout comme chez le riz et la canne à sucre, la concentration élevée de NaCl diminue également l'absorption de Ca2+. Chez Brassica campestris L., qui est relativement tolérante au sel, l'augmentation de la concentration en Na+ s'accompagne d'une réduction de la concentration en Mg, K, N, P et Ca dans la plante (Levitt, 1980). Ce déséquilibre nutritionnel est une cause possible des réductions de croissance en présence de + 2+ - sel lorsque des ions essentiels comme K , Ca ou NO3 deviennent limitants (Soltani, 1988).

Selon Ehret et al. (1990), les céréales représentent les plantes les plus sensibles à l'insuffisance en Ca. Chez le triticale cultivé sous stress salin, le calcium est plus limitant que le potassium (Yakoubi-Tej, 1992).

13 Chapitre N°1 DEGRADATION DES SOLS & INTERACTION VEGETAUX - SALINISATION

- - La présence de Cl inhibe l'absorption de NO3 (Smith, 1973). Le chlorure diminue la concentration en phosphore dans les feuilles de blé (Piri, 1991).

La protection contre la toxicité des ions se fait par plusieurs mécanismes qui diffèrent selon la catégorie de la plante. Chez les plantes sensibles à NaCl, Na s'accumule dans les racines mais il est exclu des feuilles (Slama, 1986). Ces plantes sont dites « excluder » vis-à- vis de Na. A l'inverse, les plantes tolérant NaCl sont dites « includer » car elles ont en général des feuilles plus chargées en Na que les racines lorsqu'elles sont cultivées en présence de sel (Slama, 1986).

14 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

II- OUTILS D'INVESTIGATIONS

Pour mener à bien l'étude sur la salinité des terres agricoles, plusieurs outils doivent être utilisés. Parmi ces outils vient l'outil Télédétection qui se caractérise par ces principes fondamentaux relatifs au captage à distance des images par le satellite, la transformation des données analogiques aux données numériques. Réception de ces données au niveau des stations de réception, pour finalement être traité par des logiciels destiné uniquement au traitement des images. Cela nous permettra de faire ressortir toutes les informations recherchées sur le site en question. Exemple le logiciel ENVI (THE ENVIRONNENT FOR VISUALIZING IMAGES) Version 4.7.

A cela vient s'ajouter d'autres logiciels, de systèmes d'informations géographiques et de base de données. MAP-INFO version 7.0 est utilisé pour la numérisation des différentes couches nécessaires, pour l'étude du milieu de la région considérée. Il peut aussi être utilisé pour la réalisation de la base de données de la région. La base de données est un document indispensable à la gestion du milieu de la région. Ce document aide éventuellement aux aménagements et aux suivis du changement de la situation agronomique de la région par les décideurs.

D'autres logiciels ont été utilisés pour d'autres différentes taches, comme le Paint et Paint Shop Pro 6 pour la finition et l'esthétique des schémas et des photos, l'Excel pour la réalisation des tableaux et éventuellement des graphes et le Word pour le traitement de texte et la finalisation du document final.

II-1- OUTIL TELEDETECTION

Plusieurs définitions ont été attribuer à la Télédétection, elle est définit comme étant une technique qui permet de détecter à distance, sous forme de photographies, d'enregistrement donnant lieu à image, ou de profils, les variations d'absorption, de réflexion et d'émission des ondes électromagnétiques. La télédétection est principalement fondée sur la notion de spectre électromagnétique, (Scanvic.J-V, 1983).

La télédétection est un ensemble de techniques se différenciant les unes des autres par le type de vecteur, avion, satellite ou navette spatiale, le mode d'acquisition analogique ou numérique, passif ou actif, la résolution spatiale, la gamme spectrale utilisée et les surfaces observées » (Scanvic.J-V, 1993).

II-1.1- PRINCIPE DE LA TELEDETECTION

La télédétection est principalement fondée sur la notion du spectre électromagnétique, qui est une continuité d'énergie rangée sous forme de longueurs d'onde. Le spectre électromagnétique s'étend des rayons cosmiques aux ondes radio, une infime partie d'entre

15 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS elles sont visible a l'oeil humain. On distingue, en partant des longueurs d'ondes inférieures, les rayons cosmiques, les rayons gamma, les rayon X, le domaine des ultra violet, le spectre du visible, infra rouge (IR), les micro-ondes ou hyperfréquences le domaine radar et faisceaux hertziens, les ondes métriques (TV) et radio de 10 m à quelques kilomètres.

II-1.2- LE SPECTRE ELECTROMAGNETIQUE

Le spectre électromagnétique représente la distribution des fréquences ou des longueurs d'ondes depuis les rayons gamma jusqu'aux ondes hertziennes comme nous l'indique la Figure 1.

La relation qui existe entre la longueur d'onde et la fréquence est :  c/f

Avec :

 La longueur d'onde exprimée en m ; f : la fréquence exprimée en hz ; c : la célérité de la lumière dans le vide c= 3 108 m/s.

Figure.1- SPECTRE DE RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE.

II-1.3- L'ONDE ELECTROMAGNETIQUE

L'onde électromagnétique est l'ensemble de deux vecteurs orthogonaux indissociables, le champ électrique E et le champ magnétique H, se propageant dans l'espace et dont l'amplitude varie périodiquement (sinusoïdalement) avec le temps comme le montre la Figure.2.

16 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Figure.2- PROPAGATION DE L'ONDE ELECTROMAGNETIQUE

II-1-4- LES FONDEMENTS DE LA TELEDETECTION Les éléments constitutifs de l'écorce terrestre, roches, sols, végétation et eau, ainsi que les objets qui la recouvrent absorbent, réfléchissent ou émettent une quantité d'énergie qui dépend de la longueur d'onde, de l'intensité du rayonnement incident, des caractéristiques des objets et des éléments par rapport au soleil, ou à la source d'éclairement.

II-1-4-1- ÉMISSION Toute matière dont la température est supérieure au 0 °C absolu, émet un rayonnement électromagnétique qui lui est propre du fait de l'agitation thermique de ses particules. Le spectre d'émission d'un corps est donc fonction de sa température. Le corps noir constitue un cas particulier ; car il correspond à un émetteur thermique idéal parfaitement émissif et parfaitement absorbant.

II-1-4-2- REFLECTANCE C'est le rapport entre la quantité d'énergie réfléchie dans une direction donnée par une surface (Luminance) et la quantité d'énergie reçue par cette même surface (Irradiance) pour une longueur d'onde donnée. Elle se manifeste à l'interface séparant deux milieux où les vitesses de propagation sont différentes. Si la surface est plane par rapport à la longueur d'onde considérée, la réflexion est dite spéculaire (angle de réflexion égale à l'angle d'incidence). Si la surface est rugueuse par rapport à la longueur d'onde, la réflexion est dite diffuse et l'énergie incidente peut être rediffusée dans toutes les directions de l'hémisphère.

17 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

II-1-4-3- DIFFUSION La diffusion repose sur le fait que les particules constituant le milieu, soumises à un rayonnement peuvent jouer le rôle d'une source secondaire de rayonnement susceptible d'émettre à nouveau dans toutes directions.

II-1-4-4- ABSORPTION Un rayonnement électromagnétique traversant un milieu, communique de l'énergie aux particules le constituant. Il s'ensuit une absorption de l'énergie. Plus la fréquence de vibration des particules exposées sera proche de la fréquence du rayonnement incident, plus absorption sera élevée.

II-1-5- LES METHODES DE LA TELE ANALYSE L'analyse de l'image est fondée sur l'analyse de la tonalité et couleurs, l'analyse des structures et textures et analyse des formes.

La tonalité est fonction de la quantité de la lumière réfléchie par l'objet. Elle est un élément fondamental de l'interprétation car l'œil humain peut différencier des changements très subtils dans la gamme de gris, mais elle est perturbée par : les variations d'humidité, les différences d'éclairement et les changements des textures.

La couleur, plus encore que la gamme des grisés, est un élément très utile de reconnaissance car l'œil peut théoriquement distinguer mille fois plus de nuances dans la gamme couleurs que dans la gamme des gris.

La texture et la structure sont crées par l'existence d'une certaine fréquence de changement de tonalité, de couleurs, de forme, de taille, de type d'érosion, associés à des objets trop petits pour être individuellement observés. Elle dépend donc de l'échelle et de la résolution, une texture définie pour une petite échelle (elle apparaît lisse, soit à grain fin, soit à grain moyen, soit à grain grossier) devient une structure à plus grande échelle.

Un certains nombre de formes du relief, ou plutôt du paysage sont suffisamment caractéristiques pour être directement associés, pour qui connaît par ailleurs, à des évènements géologiques particuliers.

II-1-6-ORIGINE DU RAYONNEMENT Les origines du rayonnement sont principalement deux sources : les Sources naturelles et les sources artificielles. Le rayonnement ne peut provenir que soit directement du soleil, soit sous forme d'infrarouge à partir de la terre.

18 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Le soleil est la plus importante source énergie radiante, elle s'étend depuis les rayons X (0.1 nm) aux ondes radio (les ondes décimétriques) en fait 99% de l'énergie solaire arrive au sol entre 0.2 et 4 µm. La puissance de rayonnement dépend de : - La transparence atmosphérique est fonction de la quantité de gaz ou particules contenue dans l'atmosphère que l'énergie solaire pénètre lors de son acheminement vers la terre. Il existe des portions du spectre électromagnétique qui sont totalement absorbées par l'atmosphère, ce sont des fenêtres d'absorption; ces bandes sont utilisées comme indicateurs de certains pollution tel que CO2. D'autre qui sont entièrement transmises, ce sont les fenêtres de transmissions; elles sont à l'origine des données de télédétection; qui sont en nombre de cinq, représentées dans le visible, proche infrarouge, moyen infrarouge, lointain et micro onde. - L'élévation du soleil dans le ciel, et l'angle d'incidence de ses rayons sont les paramètres qui affectent la quantité de l'énergie reçue par la surface du globe, ils sont en fonction de la localisation géographique, de la saison, de l'heure, de la date et de la latitude. - La réfléctance est le rapport entre la quantité de radiation réfléchie par un matériau et la quantité d'énergie reçue pour une longueur d'onde donnée. La réflectance de la plupart des objets a été mesurée sur toute la gamme du spectre solaire aussi bien en laboratoire que sur le terrain. La terre est la deuxième source d'énergie, mais à cause de sa température (inférieur a celle du soleil), elle émet dans les longueurs d'ondes de l'infrarouge thermique ; en nuit à radiation 9.7 µm et en journée se radié 0.5 µm; ceci est expliquée par la loi de Wien : « Plus la température d'un corps noir est élevé, plus il émet dans les courtes longueurs d'ondes ».

Les sources artificielles sont constituées par les différents appareils tel que les Radars. Ces appareils ont la particularité d'émettre des radiations et d'enregistrer le signal réfléchi.

II-1-7- LES PRINCIPALES ETAPES DE LA CHAINE DE TRAITEMENT EN TELEDETECTION On distingue trois étapes : Acquisition des données; Différents traitements et Interprétation des résultats.

II-1-7-1- ACQUISITION DES DONNEES La télédétection a pris son essor grâce à l’invention des vecteurs (ballons, avions, satellites) capables de s’élever à une altitude suffisante au dessus de la surface terrestre et grâce au perfectionnement des capteurs susceptibles d’enregistrer le rayonnement électromagnétique permettant de discerner les particularités des surfaces de la Terre et de l’atmosphère. Au début, les scientifiques utilisaient l'avion comme vecteur principal et l’appareil photographique en guise de capteur. Les photographies aériennes analogiques étaient produites à partir d’émulsions chimiques photosensibles à la lumière visible. Les surfaces étaient directement analysées par photo-

19 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS interprétation (analyse visuelle des photographies aériennes). Depuis trente ans, les capteurs ont été perfectionnés. Aujourd’hui, la plupart des images de télédétection de la Terre sont réalisées à partir de satellites le plus souvent spécialisés dans un domaine d'étude. La plupart des capteurs utilisés enregistrent les signaux captés sous une forme numérique. Il existe deux principaux types de capteurs : les capteurs passifs et les capteurs actifs. Les capteurs passifs ou radiomètres enregistrent directement le rayonnement naturel réfléchi par les surfaces (lumière visible, proche infrarouge et micro-ondes réfléchies). Les capteurs actifs ou radars émettent un rayonnement afin de mesurer les interactions avec le corps ou la surface à étudier (micro-ondes) ou enregistrent les ondes directement émises par les surfaces (infrarouge moyen et infrarouge thermique).

A- LES VECTEURS Pour enregistrer adéquatement l'énergie réfléchie ou émise par une surface ou une cible donnée, on doit installer un capteur sur une plate-forme distante de la surface ou de la cible observée. Ces plates-formes peuvent être situées près de la surface terrestre, comme par exemple au sol, dans un avion ou un ballon ; ou à l'extérieur de l'atmosphère terrestre, comme par exemple sur un véhicule spatial ou un satellite. Les plates formes d'observation les plus utilisées sont :

- Les avions, Selon leur altitude de vol, ils y'a deux types. Les plus utilisés volent entre 3 000 et 8000 m, permettent l'acquisition de photographies aériennes à grandes et moyennes échelles (1/2.000 à 1/8.000). Les avions à grandes altitudes volant à 12.000 m, permettent l'acquisition de photographies à petites échelles entre (1/100.000 et 1/120.000); Ce type de plate-forme à un coût d'exploitation élevé.

- Les satellites, Les géométriques se définissent à l'aide de trois paramètres. Ils présentent la plate forme idéale pour l'observation de la terre, ils survolent dans des orbites théoriques, qui sont des courbes fermées dans l'espace, obtenues après son positionnement : - Éloignement de la terre, - Angle de détection, - Rythme de survol. Ces satellites fournissent des informations très utiles pour l'étude des ressources terrestre, ils sont deux catégories, à défilement et stationnaire.

- Les satellites a défilement, ont une orbite caractérisée par une inclinaison non nulle. Les satellites de télédétection évoluent surtout sur des orbites dites polaires, leur inclinaison peu éloignée de 90° leur permet de survoler des régions proches des pôles. Ils survolent de la même façon et dans les mêmes conditions toute la surface terrestre. Un satellite à défilement effectue des révolutions de période T survolerait l'équateur en des points distants de d tel que :

20 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS d = v.T, ou v est la vitesse d'un point à l'équateur, et T est la période de révolution. Les satellites d'observations à défilement évoluent à des basses altitudes, leur période de révolution est courte, inférieure à 2 heurs, ce qui l'oblige à effectuer au moins une douzaine de fois le tour de la terre en 24 heures. Ils sont équipés de caméras, de radiomètres, ou de radars pour mesurer des rayonnements émis ou réfléchis par la surface de la terre. Ils permettent une observation cyclique de la terre, exemples de satellites : Landsat et Spot.

Ces satellites dérivent des orbites Héliosynchrones (c'est-à-dire des orbites qui préconisent dans le même sens et à la même vitesse angulaire que le mouvement du soleil moyen autour de la terre. Cette vitesse est légèrement inférieure à 1° par jour. Ces types de satellites donnent une télédétection passive. Parmi ces satellites, on décrit Landsat et spot comme suit :

- Landsat est un satellite dont le programme d'observation de la surface terrestre est le plus ancien des Etats Unis. Sept satellites Landsat ont été lancés depuis juillet 1972. Le dernier d'entre eux, Landsat7, marque une nouvelle orientation dans le programme, afin de réduire le coût des données et d'augmenter la couverture globale de la Terre, ceci dans la perspective de recherches concernant le changement global. Les satellites Landsat 4, 5 et 7 évoluent à une altitude moyenne de 705 km, sur des orbites circulaires quasi polaires caractérisées par une inclinaison de 98,2° (ce qui permet l'héliosynchronisme). Un tour de la Terre leur prend 98,9 min, si bien qu'ils décrivent 14,5 révolutions par jour. Un cycle orbital complet dure 16 jours. Les caractéristiques orbitales ont des conséquences sur l'acquisition des images :

- la couverture est complète entre les parallèles 81° nord et sud.

- le recouvrement des images s'accroît avec la latitude (7% à l'équateur, 54% par 60° de latitude).

Tableau 1 : Les différents satellites Landsat

date de altitude Cycle Satellite Fauchée Capteurs, canaux et résolution spatiale lancement moyenne orbital Caméra RBV (3 canaux, 80 m) Landsat 1 juillet 1972 910 km 18 jours 185 km Radiomètre MSS (4 canaux, 80 m) Caméra RBV (3 canaux, 80 m) Landsat 2 janvier1975 910 km 18 jours 185 km Radiomètre MSS (4 canaux, 80 m) Caméra RBV (3 canaux, 80 m) Landsat 3 mars 1978 910 km 18 jours 185 km Radiomètre MSS (5 canaux, 80 m) Radiomètre MSS (5 canaux, 80 m) Landsat 4 juillet 1982 705 km 16 jours 185 km Radiomètre TM (7 canaux, 30 m)

21 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Radiomètre MSS (5 canaux, 80 m) Landsat 5 janvier1984 705 km 16 jours 185 km Radiomètre TM (7 canaux, 30 m) Landsat 6 octobre1993 détruit après lancement Radiomètre ETM + (7 canaux, 30 m, Landsat 7 avril 1999 705 km 16 jours 185 km plus canal panchromatique, 15 m

L'instrumentation embarquée a évolué au fil des satellites, depuis la caméra RBV (Return Beam Vidicon) et le radiomètre multispectral MSS (Multi Spectral Scanner) de 1972 jusqu'au radiomètre ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) de 1999.

La résolution spatiale est passée de 80 m à 30 m (ou 15 m en mode panchromatique) et les domaines spectraux explorés concernent le visible, l'infrarouge proche et moyen ainsi que l'infrarouge thermique. Le radiomètre ETM+ permet ainsi d'offrir des images couvrant un champ d'observation de 185 km x 185 km, avec une résolution spatiale de 30 m en mode multispectral.

Tableau 2 : Caractéristiques du capteur TM de LANDSAT

Longueurs d'ondes canal 1 0, 45 à 0, 52 μ m (bleu) canal 2 0, 52 à 0, 60 μ m (vert) canal 3 0, 63 à 0, 69 μ m (rouge) canal 4 0, 76 à 0, 90 μ m (proche infrarouge) canal 5 1, 55 à 1, 75 μ m (infrarouge moyen) canal 6 10, 40 à 12, 50 μ m (infrarouge lointain et thermique) canal 7 2, 08 à 2, 35 μ m (infrarouge) IFOV 0,043 mrad (sauf canal 6 : 0,170 mrad) Largeur de la scène 185 km Résolution du pixel 30 m × 30 m (sauf canal 6 : 120 m × 120 m).

Le capteur TM a la capacité de surveiller une large gamme de bandes spectrales, allant du bleu jusqu'à l'infrarouge. En effet il apporte plusieurs perfectionnements notamment à :

- L'identification de la végétation saine par réflectance verte (Bande 2),

- La différenciation des plantes par la cartographie de chlorophylle (Bande 3),

- La délimitation des plans d'eau (Bande 4),

- La cartographie thématique (Bande 6),

- La cartographie hydro-thermique (Bande 7).

22 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Les données fournies par les satellites LANDSAT font actuellement l'objet d'une vaste série d'examens de la part de nombreux chercheurs (géologues, pédologues, hydrologues, forestiers, aménagistes, etc.). Le satellite LANDSAT a lancé la télédétection à travers le monde, en offrant à des coûts raisonnables une grande quantité de données numériques.

Les données des capteurs TM sont utilisées pour la cartographie, la surveillance et la détection des changements du milieu (par exemple la coupe à blanc en forêt).

- Spot, est une série de satellites d’observation de la terre qui ont été conçus et lancés par le Centre Nationale d’Etudes Spatiales (CNES) de France en 1986. Il a une résolution spatiale de 10 m en mode panchromatique (1 seul canal) et de 20 m en mode multi spectrale (3 canaux), la fauchée est de 60 km. Les données des 3 bandes multi spectrales Xs1, Xs2 et Xs3, sont utiles pour afficher des images en fausses couleurs et la bande panchromatique peut être utilisée pour améliorer le détail des données multi spectrales.

Le système Spot dispose d’une capacité de revisite quotidienne (chaque point du globe peut être vu une fois par jour par au moins un des satellites). Il a une orbite héliosynchrone proche-polaire avec un angle d'inclinaison de 99° et une période de 101 minutes. Il effectue 14 à 15 révolutions par jour et recouvre la même trajectoire tous les 26 jours avec une distance à l'équateur, entre deux traces consécutives de 2 818 km. Son altitude est de 820 à 840 km. Le capteur à bord est le radiomètre à barrette de détecteur HRV (haute résolution visible).

La particularité de ce capteur HRV est qu'il a une résolution au sol multi bandes (3 bandes) de 20 mètres. Les capteurs sont également orientables par commande du sol afin de permettre l'imagerie de la même scène à partir de différentes trajectoires orbitales avec un angle d'incidence de 0° (nadir) à un maximum de 27°. On obtient les images en utilisant deux radiomètres HRV "a barrette de détecteur" identiques qui permettent une imagerie stéréoscopique. Les caractéristiques de la HRV sont énumérées au tableau suivant :

Tableau 3 : Caractéristiques du HRV de SPOT

Mode Panchromatique Multicanaux Longueur d'ondes 0,51–0, 73 μm XS1 : 0,50–0,59 μm (vert) XS2 : 0,61–0,68 μm (rouge) XS3 : 0,79–0,89 μm (PIRouge) Largeur de la bande HRV 60 km 60 km Couloir exploré au total : 117 km 117 km recouvrement de 3 km recouvrement de 3 km résolution au sol : 10 m × 10 m 20 m × 20 m

23 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Les images Spot permettent d’en produire une cartographie des contours des parcelles, elles sont utilisées en agriculture et elles permettent la réalisation de l'occupation du sol. L’acquisition d’images stéréoscopiques sont appliquées également en cartographie pour établir le model numérique de terrain (MNT).

- Les satellites géostationnaires, sont caractérisés par une inclinaison nulle (I = 0°). Les satellites Géostationnaires évoluent dans le plan équatorial. Ils apparaissent immobiles à un observateur terrestre, d'ou le terme « Géostationnaires ». En fait sont animés d'un mouvement circulaire qui dans le référentiel Géométrique présente une vitesse égale à celle de la terre. L'orbite géostationnaire est donc d'inclinaisons nulle et géosynchrone. Elle est circulaire; pour qu'ils présentent ces caractères, leurs altitudes doivent être d'environ 36000 Km.

Les meilleurs exemples de ce type de satellites sont ceux utilisés par l'expérience météorologie mondiale. Ils opèrent dans le Visible, Infrarouge moyen et Infrarouge thermique avec des prises de séquences toutes les demi-heures. Exemple le satellite Météosat.

- Le radar, émet un rayonnement propre vers la zone à observer et enregistrer le rayonnement que lui réfléchis cette zone.

Ce sont des capteurs actifs utilisés essentiellement dans le domaine des hyperfréquences. Les images radar ouvrent de grandes perceptives pour les études géologiques et structurales à venir. Outre l'acquisition en mode actif, les ondes en hyperfréquences présentent une capacité de pénétration variable selon la bande utilisée ou la nature du sol, permettant d'éviter certaines difficultés tel que la végétation ou les sables. Pour ce qui est de ERS1, SAR (synthétic Aperture Radar), mis sur orbite en Juillet 1991, la bande de fréquence concernée est (3.5 GHZ).

La résolution spatiale est de 30 m et la vision synoptique est conservée (orbite à 785 km) avec une scène de 100 km x 100 km (rapport ESA 1992).

B- LES CAPTEURS

Ils sont transportés par les vecteurs, ils constituent des appareils capables de recevoir le rayonnement provenant des sols, et de le transmettre sous forme codée à des stations de réceptions, en le transformant en un signal permettant la mémorisation de l'information.

Les principales photographies sont les suivantes :

- Appareil photographies (permettant une vision stéréoscopique d'une portion du paysage).

24 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

- Radiomètres (ou scanner) à balayage multispectrale (visible et proche infra rouge).

- Radiomètres thermiques à balayage mono ou multispéctraux (infrarouge thermique).

- Le radar latéral (micro-onde).

Les trois premiers agissent en mode passif tandis que le dernier agit en mode actif.

Le capteur est un appareil qui détecte les rayonnements électromagnétiques émis ou réfléchis et les convertit en une valeur physique qui peut-être enregistrée et traitée. Les capteurs peuvent être divisés en deux grandes catégories :

- capteurs passifs, ils enregistrent le REM réfléchi ou émis à partir de sources naturelles. Ils mesurent la radiation produite naturellement (l’énergie solaire renvoyée, soit l'énergie terrestre émise).

Un capteur peut détecter le REM seulement sur une gamme limitée de longueurs d'ondes, dite bande spectrale. La largeur de la bande spectrale, c'est-à-dire l'étendue de la gamme réduite aux longueurs d'ondes détectées, est dénommée résolution spectrale. Certains capteurs comprennent un certain nombre de détecteurs dont chacun est sensible à une bande spectrale différente. Ces capteurs s'appellent capteurs multi-spectraux ou multi-bandes. Quand nous observons la terre dans deux ou plusieurs bandes simultanément, il est possible de distinguer une plus large gamme de caractéristiques. L'ensemble des réponses types émanant d'une cible spécifique vue par un capteur dans différentes bandes spectrales, constitue la signature spectrale de cette cible.

La base de la télédétection est axée sur les dispositifs d’enregistrement de ces rayonnements électromagnétiques à savoir les capteurs portés sur les plates formes, vecteurs ou navettes spatiales. Les capteurs constituent l’ensemble des moyens assurant la transformation des informations recueillies en données facilement assimilables pour l’interprétation. Ils enregistrent des luminances provenant de la terre et qui renferment les informations sur les caractéristiques de la surface réfléchissante, les facteurs atmosphériques et la géométrie du système (Soleil-Cible –Capteur).

Utiliser un capteur sensible à de petites variations dans les valeurs de réflectance, dote d'une bonne résolution radiométrique. Ces techniques peuvent également servir à détecter des variations ou des changements à l'intérieur d'un type donné de matériau. Par exemple pour différentes espèces de plantes, on peut effectuer la saisie des données à partir d'une bande très étroite ou les différences de réflectance sont maximisées.

Exemple de capteurs Landsat: MSS (Multi spectral scanner) et TM (Thematic Mapper).

25 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

- capteurs actifs, ils illuminent un objet avec leur propre source de rayonnement et enregistrent “l'écho”. Ils transmettent la radiation pour “illuminer” la surface et pour recevoir et mesurer la quantité de radiation qui est réfléchie;

Pendant la construction des capteurs, on assortit autant que possible les détecteurs de la sensibilité. Comme celle-ci se modifie peu à peu avec le temps, il arrive qu'un détecteur devienne plus ou moins sensible à la radiance qu'un autre. En conséquence, la même cible sera représentée avec des luminosités différentes par des détecteurs à sensibilités différentes. Les données auxiliaires du capteur sont utilisées au stade de prétraitement (au sol) pour corriger ce défaut d'image.

C- NOTION DE RESOLUTION

La résolution fait appel à la notion du pixel. Le pixel étant la plus petite surface distinguée par le capteur. Par exemple, LANDSAT TM distingue des surfaces d'environ 30m×30m.

1- RESOLUTION SPATIALE

Le détail qu'il est possible de discerner sur une image dépend de la résolution spatiale du capteur utilisé. La résolution spatiale est fonction de la dimension du plus petit élément qu'il est possible de détecter. La résolution spatiale d'un capteur passif dépend principalement de son champ de vision instantanée (CVI). Le CVI est défini comme étant le cône visible du capteur et détermine l'aire de la surface "visible" à une altitude donnée et à un moment précis. La grandeur de cette aire est obtenue en multipliant le CVI par la distance de la surface au capteur. Cette aire est appelée la superficie de résolution ou cellule de résolution et constitue une étape critique pour la détermination de la résolution spatiale maximale du capteur. Pour pouvoir différencier un élément de la surface observée, l'élément en question doit être de dimension égale ou supérieure à la cellule de résolution. Si l'élément est plus petit, il ne sera généralement pas différencié puisque c'est l'énergie moyenne des éléments de la cellule de résolution qui sera captée. Cependant, dans certaines conditions, un élément plus petit peut être détecté si sa réflexivité domine celle des autres éléments présents dans la cellule de résolution. On parle alors de détection plus fine que la résolution.

2- RESOLUTION SPECTRALE

La résolution spectrale d'un capteur est son aptitude à différencier les longueurs d'ondes du spectre électromagnétique. Elle fait référence au détail perceptible dans une image. La résolution spectrale fait référence à la largeur ou l’étendue de chaque bande enregistrée. Les classes spectrales sont des groupes de pixels qui ont les mêmes caractéristiques. Il est souvent possible de distinguer des classes de caractéristiques et de détails dans une image en comparant leurs réponses différentes sur un ensemble de longueurs d'onde. Des classes très 26 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS larges, comme l'eau et la végétation, peuvent être séparées en utilisant un intervalle de longueurs d'onde assez grand (le visible et l'infrarouge par exemple). Des classes plus spécifiques comme par exemple différents types de roche ne sont pas aussi faciles à différencier et nécessitent l'utilisation d'un intervalle de longueurs d'onde beaucoup plus fin. Pour ce faire, nous devons utiliser un capteur ayant une résolution spectrale beaucoup plus grande. La résolution spectrale décrit la capacité d'un capteur à utiliser de petites fenêtres de longueurs d'onde. Plus la résolution spectrale est fine, plus les fenêtres des différents canaux du capteur sont étroites.

3- RESOLUTION RADIOMETRIQUE

C'est la capacité de distinguer les différents niveaux d'intensité du REM dans une bande spectrale donnée. Les caractéristiques radiométriques décrivent l'information contenue dans une image. Chaque fois qu'une image est captée par une pellicule ou un capteur, sa sensibilité à l'intensité de l'énergie électromagnétique détermine la résolution radiométrique. La résolution radiométrique d'un système de télédétection décrit sa capacité de reconnaître de petites différences dans l'énergie électromagnétique. Plus la résolution radiométrique d'un capteur est fine, plus le capteur est sensible à de petites différences dans l'intensité de l'énergie reçue. La plage dynamique est la gamme de longueurs d'onde à l'intérieur de laquelle un capteur est sensible.

4- RESOLUTION TEMPORELLE

En plus de la résolution spatiale, spectrale et radiométrique, l'autre concept important en télédétection est celui de la résolution temporelle. C'est le temps que prend un satellite pour effectuer un cycle orbital complet. Cette période est généralement de quelques jours. Il faut donc quelques jours à un tel satellite pour qu'il puisse observer de nouveau exactement la même scène à partir du même point dans l'espace. La résolution temporelle absolue du système de télédétection est donc égale à cette période. Toutefois, certaines régions de la surface peuvent être observées plus fréquemment puisqu'il y a chevauchement entre les couloirs-couverts adjacents et que ces zones de chevauchement deviennent de plus en plus grandes en s'approchant des pôles. Certains satellites ont aussi la possibilité de pointer leurs capteurs en direction du même point pour différents passages du satellite. La résolution temporelle effective du satellite dépend donc d'une variété de facteurs dont la grandeur de la zone de chevauchement entre les couloirs-couverts adjacents, la capacité du satellite et de ses capteurs et également la latitude.

D- NOTIONS DE REFLECTANCE

Quand le REM frappe un objet, certaines longueurs d'ondes sont réfléchies tandis que d'autres sont absorbées ou transmises. Dans le spectre visible, cette réflectance sélective de

27 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS certaines longueurs d'ondes est perçue en termes de couleur. La quantité d'énergie réfléchie par un objet dans les différentes longueurs d'ondes (par rapport à l'énergie qu'il reçoit) s'appelle la réflectance spectrale, celle-ci étant une propriété intrinsèque de chaque matériau. La réflectance spectrale est le rapport de l’énergie réfléchie dans toutes les directions à l’énergie incidente dans un intervalle de longueur d’onde donnée. Les données recueillies sur les images sont quantifiables. Elles représentent l’intensité relative des différentes longueurs d’ondes. Ces valeurs enregistrées simultanément représentent la signature spectrale des objets (GIRARD et al. 1977). Cette énergie ou signature spectrale est donc propre à chaque objet et rend sa distinction possible (STONNER et al.1981). La réflectance est définie comme étant une grandeur qui dépend de :

- La nature, la composition, la structure, l’humidité, la dimension et l'environnement de la cible.

- Des conditions atmosphériques.

- De la géométrie de l’éclairement et de celle de la visée.

- De la rugosité du sol, de la réflectance diffuse de la végétation et de l’importance des ombres.

Figure 3- SIGNAL MICRO-ONDE PASSIF.

(D'après T.M. Lillesand et R.W. Kiefer, 1979).

1- LA REPONSE SPECTRALE DES SOLS

Les signatures spectrales des sols sont moins variées que celles des végétaux. L'objectif est de déceler un nombre maximum de singularités pour chaque sol afin de le différencier des autres.

28 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Les sols présentent un spectre continu où la réflectance progresse lorsque la longueur d’onde augmente.

Le visible : l’absorption d’énergie dans le visible est due à l’excitation des vibrations dans les liaisons fondamentales des groupes anioniques tels que OH, CO3, …etc.). Les ions ferriques Fe3+ produisent 2 bandes à 0,4 et à 0,7 μm.

Le proche infrarouge : un sol blanc (calcaire fins) peut ainsi avoir des réflectances très fortes dans le PIR. Les ions ferreux Fe2+ produisent une forte bande d’absorption à 1,1 μm. La présence de fer est donc détectable dans le visible et le PIR grâce aux ions Fe2+ et Fe3+

L’infrarouge thermique : l’émissivité des sols varie très sensiblement en fonction de la longueur d’onde et de leur composition minérale.

Les argiles présentent une réflectance très faible et très stable dans tout l’infrarouge thermique (0,8 à 1,3 μm)

Les sables présentent un pic de réflectance vers 0,8 – 0,9 μm. Les bandes d’absorption de l’eau vont 1,4 à 1,9 μm.

Les facteurs affectant la réponse spectrale des sols sont :

- La texture (teneur en sable, limon, argile),

- L'humidité,

- La présence d'oxyde de fer,

- La rugosité de surface,

- La teneur en matière organique.

La réflectance des sols dépend de la granulométrie des particules, elle augmente contrairement à la taille des particules. La rugosité agit directement sur la réflectance par le phénomène de réflexion diffuse. Plus le sol est rugueux, moins il réfléchit. Éléments grossiers, augmentant la réflectance des sols :

- Pierrosité (surface de cible),

- Roches ou affleurement (patine),

- présence de lichen (chlorophylle),

- présence de l’eau (humidité). 29 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

2- LA DROITE DES SOLS

Quelle que soit la teneur en matière organique, en eau et la rugosité des sols; le sol nu présente toujours une courbe de réflectance croissante et pratiquement linéaire dans les courtes longueurs d’ondes ce qui définit la droite des sols et qui exprime la corrélation très forte entre les réflectance d’un sol mesuré dans le rouge et le PIR.

Figure. 4- SPECTRE D’ABSORPTION D’UN LIMON SABLEUX (humidité : 8,8 %)

3- L’INDICE DE BRILLANCE

La brillance est le caractère réflectant d’un sol. Elle est mesurée par des indices de brillances calculés à partir des mesures de réflectance dans le rouge et le PIR, la formule la plus utilisée est (R2 + PIR2)0,5 , il sert à caractériser les sols nus.

4- LE COMPORTEMENT SPECTRAL DE LA VEGETATION

La signature spectrale de la végétation est complexe. La complexité croit de la feuille vers la plante en fonction de la phénologie (variation en fonction des saisons et des phases de croissance). La signature spectrale de la feuille vivante qui se traduit par une couleur verte dans le visible, est attribuable aux pigments foliaires comme la chlorophylle. Cette dernière a une forte absorption dans le bleu et le rouge et un maximum de réflectance dans le vert vers 0.55 µm. En revanche, dans le proche infrarouge, les feuilles se caractérisent par une forte réflectance, la transition entre le rouge et le proche infrarouge est très forte et se traduit par une pente abrupte de la courbe de réflectance. Dans le moyen infrarouge, ce sont les bandes

30 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS d’absorptions de l’eau à 1.45 et 1.95 µm qui commandent l’absorption de la feuille, ce qui génère des pics de réflectance à 1.650 et 2.2 µm.

- Dans le visible (0,4 - 0,7 µm), les végétaux réagissent en fonction de leur composition en pigments foliaires.

- Dans le proche infrarouge (0,8 à 0,9 µm), les pigments ont peu d’influence sur la réflectance des végétaux ; c’est alors la structure interne des feuilles, à savoir la densité des parenchymes foliaires, qui prend de l’importance. La réflectance dans ce domaine, bien supérieure à la réflectance dans le visible, présente donc une bonne corrélation avec la biomasse verte.

- LES PROPRIETES OPTIQUES DES FEUILLES

La réflexion d’une feuille est de nature diffuse. Les mécanismes qui interviennent sont très complexes car les réfractions qui se produisent à tous les changements d’indice ; paroi cellulaire – protoplasme, chloroplastes contribuent à la diffusion et donc à la réflexion.

Figure. 5- REPONSE SPECTRALE D’UNE FEUILLE DE BLE

31 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

On peut distinguer trois domaines :

- le visible (0,4 – 0,7 µm). Les feuilles ont, dans ce domaine, une faible réflectance (15% maximum) et une très faible transmittance. La majeure partie du rayonnement reçu est absorbée par les pigments foliaires : chlorophylle, carotène, xantophylle, anthocyanes. Les principaux d’entre eux sont les chlorophylles a et b (65 % des pigments des plantes supérieures) qui possèdent 2 bandes d’absorption dans le bleu et le rouge. Cela se traduit par un maximum de réflectance dans le jaune-vert à 0,55 µm environ,

- le proche infrarouge (0,7 – 1,3 µm). Dans ce domaine, les pigments foliaires, ainsi que la cellulose qui constitue les parois cellulaires, sont transparents. C’est pourquoi la quantité de rayonnement qui est absorbée par la feuille est très faible (inférieure ou égale à 10 %). Le rayonnement reçu est soit réfléchi, soit transmis. La réflectance passe ainsi brutalement de quelques % à près de 50 %. Le niveau de ce plateau de réflectance dépend de la structure interne des feuilles : il est d’autant plus élevé que les tissus sont constitués de cellules aux formes irrégulières et que le nombre d’assises cellulaires est grand,

- l’infrarouge moyen (1,3 – 2,5 µm). Dans ce domaine, le facteur essentiel est la teneur en eau. En effet, au-delà de 1,3 µm, il existe des bandes d’intense absorption du rayonnement par l’eau, en particulier à 1,45, 1,95, et 2,5 µm; mais même entre ces bandes, l’absorption par l’eau n’est pas nulle, aussi le niveau des deux maxima relatifs observés à 1,65 et 2,2 µm est-il également influencé par la teneur en eau des feuilles (les bandes 5 et 7 de Thematic Mapper sont centrées sur ces deux maxima).

- LES MECANISMES DE DIFFUSION DE LA LUMIERE PAR LES FEUILLES

La réflexion d’une feuille est surtout une réflexion diffuse. Cette diffusion est plus importante dans le parenchyme lacuneux où les orientations des parois cellulaires sont quelconques et où il existe de nombreuses interfaces air-parois cellulaires. Le rôle joué par le parenchyme pallissadique (situé près de la face supérieure) serait peu important.

La réflectance d’un couvert végétal dépend de l’angle d’inclinaison des feuilles ; lorsque les feuilles sont dressées, il faut un indice foliaire beaucoup plus élevé pour masquer le sol que lorsqu’elles sont étalées. Cette réflectance est plus grande dans le PIR que dans le visible.

- L'INDICE DE VEGETATION

L’indice de végétation proposé par Rouse et al. (1973) est défini par la formule suivante : NDVI = PIR-R/PIR+R.

32 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Cet indice permet de faire la différence entre la végétation boisée et sénescente.

La création d'indice de végétation vise plusieurs objectifs :

- l'estimation de la masse végétale recouvrant le sol,

- la description de l'état phénologique de la couverture végétale,

- la prévision des récoltes,

- l'évolution de la couverture végétale.

II-1-7-2- TRAITEMENTS DES DONNEES

Pour être exploitables, les données numériques brutes issues des capteurs doivent subir des traitements. Elles peuvent être restituées sous forme de photographie que l’on peut analyser par photo-interprétation. Parfois, elles sont traitées par informatique pour servir à établir une cartographie automatique des surfaces. Le calibrage et la correction des données numériques permettent de les transformer en mesures géophysiques. La résolution spatiale des capteurs ne cesse de s’améliorer, ils peuvent discerner des objets et surfaces de plus en plus petits.

Enfin, plusieurs traitements peuvent être effectués sur une image, sauf que chaque traitement est spécifique à la résolution d'un problème, ou d'un thème bien défini. Ces traitements se base sur des formules mathématiques, qu'à travers on peut faire apparaître une information facile à interpréter ou déceler un objectif recherché et faire ressortir une thématique. Plusieurs principes sont à la base de ces traitements dont on site :

- L'ETALEMENT DE LA DYNAMIQUE

C'est la technique la plus utilisée, elle vise à augmenter le contraste entre les différents objets, sans tenir compte de leur nature. C'est ce qu'on appelle « STRECHING » en anglais, qui consiste à réaliser un rééquilibrage de l'histogramme des densités de l'image, en étalant linéairement les données originales vers les faibles et fortes valeurs de façons à séparer avantageusement des objets ayant une tonalité très proche. Sachant que les données sont enregistrées sur 8 bits, donnant lieu à 256 niveaux de gris : l'image étant codée entre 0 (le noir) et 255 (le blanc).

- ANALYSE EN COMPOSANTE PRINCIPALE

C'est la moins utilisée, le but de ce traitement est de condenser les données originelles en un nouveau groupement de variables qui sont décorrélées entre elles, après avoir été hautement corrélées. 33 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

La plupart des données se retrouvent dans la première composante (95 %) qui représentent la moyenne de toutes les bandes spectrales initiales.

- CLASSIFICATION

Un analyste qui tente de classer les caractéristiques d'une image, utilise les éléments de l'interprétation visuelle pour identifier des groupes homogènes de pixels qui représentent des classes intéressantes de surfaces. La classification numérique des images utilise l'information spectrale contenue dans les valeurs d'une ou de plusieurs bandes spectrales pour classifier chaque pixel individuellement. Ce type de classification est appelé reconnaissance de regroupements spectraux. Les deux façons de procéder (manuelle ou automatique) ont pour but d'assigner une classe particulière ou thème (par exemple : eau, maïs, blé, etc.) à chacun des pixels d'une image. La "nouvelle" image qui représente la classification est composée d'une mosaïque de pixels qui appartiennent chacun à un thème particulier. Cette image est essentiellement une représentation thématique de l'image originale. Lorsqu'on parle de classes, il faut faire la distinction entre des classes d'information et des classes spectrales. Les classes d'information sont des catégories d'intérêt que l'analyste tente d'identifier dans les images, comme différents types de cultures, d'espèce d'arbres, différents types de caractéristiques géologiques ou de roches, etc. Les classes spectrales sont des groupes de pixels qui ont les mêmes caractéristiques (ou presque) en ce qui a trait à leur valeur d'intensité dans les différentes bandes spectrales des données. L'objectif ultime de la classification est de faire la correspondance entre les classes spectrales et les classes d'information. Il est rare qu'une correspondance directe soit possible entre ces deux types de classes. Des classes spectrales bien définies peuvent apparaître parfois sans qu'elles correspondent nécessairement à des classes d'information intéressantes pour l'analyse. D'un autre côté, une classe d'information très large (par exemple la forêt) peut contenir plusieurs sous-classes spectrales avec des variations spectrales définies. En utilisant l'exemple de la forêt, les sous-classes spectrales peuvent être causées par des variations dans l'âge, l'espèce, la densité des arbres ou simplement par les effets d'ombrage ou des variations dans l'illumination. L'analyste a le rôle de déterminer de l'utilité des différentes classes spectrales et de valider leur correspondance à des classes d'informations utiles.

Les méthodes de classification les plus communes peuvent être séparées en deux grandes catégories : les méthodes de classification supervisée et les méthodes de classification non supervisée. Lors de l'utilisation d'une méthode de classification supervisée, l'analyste identifie des échantillons assez homogènes de l'image qui sont représentatifs de différents types de surfaces (classes d'information). Ces échantillons forment un ensemble de données- tests. La sélection de ces données-tests est basée sur les connaissances de l'analyste, sa familiarité avec les régions géographiques et les types de surfaces présents dans l'image. L'analyste supervise donc la classification d'un ensemble spécifique de classes. Les informations numériques pour chacune des bandes et pour chaque pixel de ces ensembles sont 34 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS utilisées pour que l'ordinateur puisse définir les classes et ensuite reconnaître des régions aux propriétés similaires à chaque classe. L'ordinateur utilise un programme spécial ou algorithme afin de déterminer la "signature" numérique de chacune des classes. Plusieurs algorithmes différents sont possibles. Une fois que l'ordinateur a établi la signature spectrale de chaque classe à la classe avec laquelle il a le plus d'affinités. Une classification supervisée commence donc par l'identification des classes d'information qui sont ensuite utilisées pour définir les classes spectrales qui les représentent.

La classification non supervisée procède de la façon contraire. Les classes spectrales sont formées en premier, basées sur l'information numérique des données seulement. Ces classes sont ensuite associées, par un analyste, à des classes d'information utile (si possible). Des programmes appelés algorithmes de classification sont utilisés pour déterminer les groupes statistiques naturels ou les structures des données. Habituellement, l'analyste spécifie le nombre de groupes ou classes qui seront formés avec les données. De plus, l'analyste peut spécifier certains paramètres relatifs à la distance entre les classes et la variance à l'intérieur même d'une classe. Le résultat final de ce processus de classification itératif peut créer des classes que l'analyste voudra combiner, ou des classes qui devraient être séparées de nouveau. Chacune de ces étapes nécessite une nouvelle application de l'algorithme. L'intervention humaine n'est donc pas totalement exempte de la classification non supervisée. Cependant, cette méthode ne commence pas avec un ensemble prédéterminé de classes comme pour la classification supervisée.

II-1-7-3- INTERPRETATION DES RESULTATS

L'interprétation et l'analyse de l'imagerie de télédétection ont pour but d'identifier différentes cibles dans une image pour pouvoir en extraire l'information utile. Une cible est relative à toute structure ou objet observable dans une image. Les cibles peuvent être des points, des lignes ou des surfaces. Elles peuvent donc présenter des formes variées, comme un avion sur une piste, une route, une parcelle, ou une étendue d'eau Etc. La cible doit être distinctive, c'est à dire qu'elle doit contraster avec les structures avoisinantes. En télédétection l'interprétation et l'identification des cibles sont souvent faites de façon visuelle (interprété par l'être humain). Dans plusieurs cas, l'imagerie est présentée dans un format photographique, indépendamment du type de capteurs et de la manière dont les données sont acquises. Dans ce cas, nous dirons que les données sont en format analogique. Les images de télédétection peuvent être représentées au moyen d'un ordinateur par une matrice de pixels, où chaque pixel correspondant à un nombre, représentant le niveau d'intensité du pixel. Dans ce cas, les données sont en format numérique. L'interprétation visuelle peut aussi être faite en examinant l'imagerie numérique sur un écran d'ordinateur. Les imageries analogique et numérique peuvent toutes deux être représentées en noir et blanc 35 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

(images monochromatiques) ou en composés couleurs, en combinant différents canaux ou bandes représentant différentes longueurs d'onde. Quand des données de télédétection sont disponibles en format numérique, le traitement et l'analyse numériques peuvent être faits au moyen d'un ordinateur. Le traitement peut servir à rehausser les données en prévision d'une interprétation visuelle. Des traitements et analyses numériques peuvent être faits automatiquement afin d'identifier des cibles et d'extraire l'information sans l'intervention d'un interprète humain. Cependant, le traitement et l'analyse numériques sont presque toujours utilisés en appui et en complément à l'interprétation humaine. L'interprétation et l'analyse visuelle datent du début de la télédétection avec l'interprétation de photos aériennes. Le traitement et l'analyse numériques sont plus récents avec la venue des enregistrements numériques des données de télédétection et le développement des ordinateurs. Les techniques analogiques et numériques pour l'interprétation des données de télédétection ont leurs avantages et désavantages respectifs. En général, l'interprétation visuelle requiert peu ou pas d'équipement, tandis que l'analyse numérique requiert de l'équipement spécialisé et parfois coûteux. L'interprétation visuelle est souvent limitée à un seul canal de données ou une seule image à la fois, en raison de la difficulté d'effectuer une interprétation visuelle avec plusieurs images. Les ordinateurs étant en mesure de traiter des images plus complexes, l'analyse numérique peut s'effectuer à partir de données provenant de plusieurs canaux. Dans cette optique, l'analyse numérique, est utile pour l'analyse simultanée de plusieurs bandes spectrales et elle peut traiter des banques de données plus rapidement qu'un interprète humain. L'interprétation humaine est un procédé subjectif, ce qui veut dire que les résultats peuvent varier d'un interprète à l'autre. L'analyse numérique, puisqu'elle est basée sur la manipulation de nombres par un ordinateur est plus objective, ce qui donne des résultats reproductibles. Cependant, la précision des résultats provenant de traitements numériques peut être difficile, puisqu'elle doit être validée par les analystes. On rappelle que les analyses visuelles et numériques de l'imagerie de télédétection ne s'écartent mutuellement. Les deux méthodes ont chacune leurs mérites, et c'est en combinant les deux que se font la plupart des analyses de l'imagerie. La décision finale quant à l'importance et l'utilité de l'information extraite à la fin du processus d'analyse, revient toujours aux analystes.

II-2- SYSTEMES D'INFORMATIONS GEOGRAPHIQUES (SIG)

Les Systèmes d'Information Géographiques (SIG), sont conçues pour répondre aux questions du choix d'un site, gérer une ressource, gérer des espaces et cartographier une zone …etc. Une telle utilité est d'une grande importance de manière à permettre d'analyser ou de visualiser de l'information géographique. Lier l'information à la localisation géographique est un processus qui s'applique à de très nombreux domaines d'activité.

36 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Un SIG ne permet pas le gain de temps. Il nécessite tout d’abord une durée d’apprentissage du logiciel utilisé, puis une phase de réflexion pour déterminer la manière optimale d’organiser les données, ainsi qu’une durée de saisie des données. En réalité, la durée de la mise en place d’un SIG risque d'être assez longue (des semaines ou des mois suivant l’ampleur du travail à réalisé). Particulièrement, la comparaison avec la cartographie manuelle, de laquelle provient l’impression de gain de temps, n’a pas lieu d’être dans la mesure où l’apport d’un SIG ne se réduit pas à produire des cartes. C’est une des dimensions du SIG, mais ce n’est pas essentiellement sa raison d’être.

J. Denègre et F. Salgé indiquent qu’un SIG vise à « rassembler des données diverses, mais localisées dans le même espace géographique, relatives à la fois à la Terre et à l’homme, à leurs interactions et leurs évolutions respectives » (Denégre et Salgé, 1996). Toutes les données de type géographique, peuvent être mises en relation dans la mesure où elles ont toutes un point commun, qui est l’espace qu’elles décrivent.

Un SIG permet donc d’aborder et de corréler entre elles des thématiques différentes par une entrée commune d’ordre spatial. Le but premier d’un SIG est de croiser des données, qui ont une dimension géographique, afin de tester des hypothèses établies au préalable. Il ne s’agit donc pas d’une cartographie automatisée, mais d’une structuration de l’information géographique, qui permet la réutilisation des données par plusieurs utilisateurs, en fonction de leur propre recherche.

La notion de SIG a fait apparition aux alentours des années soixante, elle découle de l'extension du système de base de données vers tous les genres de données géographiques.

Les améliorations récemment réalisées dans le domaine des systèmes d'information géographique (SIG) ont permis d'accumuler, de compiler et de reproduire n'importe quelles données cartographiques à l'aide d'un ordinateur.

II-2-1- DEFINITION D'UN SIG

Un système d'information géographique (SIG) est un système informatique permettant à partir de diverses sources, de rassembler, d'organiser, de gérer, d'analyser, de combiner, d'élaborer et de présenter des informations localisées géographiquement contribuant notamment à la gestion de l'espace. (Buche et al, 1992)

Un SIG est un ensemble de matériels et de logiciels permettent le recueil, la saisie, la codification, la correction, la manipulation, l'analyse et l'édition graphique des données géographiques spatiales; points, lignes, poly lignes, pixels de différentes valeurs. La gestion des données est un autre aspect du système, il prend toute son importance quand la base de données est en phase avec l'actualité (Dargone et al, 1990).

37 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

D'une façon générale c'est un considérable outil d'aide à la décision. Il permet de stocker de manière centralisée et durable, sous forme numérique, des bases de données géographiques volumineuses. Il sert à afficher et consulter des données à l'écran sous forme de cartes. Il a la possibilité de superposer des couches d'informations, et de les interroger par le biais de requêtes qualitatives et quantitatives. Il peut ajouter, extraire, échanger et transformer des données dans une logique pluridisciplinaire. Capable d'éditer des plans et des cartes à la demande et à un prix réduit.

II-2-2- LES FONCTIONNALITES D'UN SIG

Les fonctions de gestion de données d'un SIG sont principalement celles d'un système de gestion de la base de données (SGBD). Elles incluses le stockage, l'édition, l'extraction des données et la mise à jour.

La gestion de base de données est assurée par le Système de Gestion de Base de Données (SGBD). Le SGBD doit être responsable :

- Des fonctionnalités de gestion, responsables du maintien et de l'exploitation d'une base de données (saisie, correction, suppression, extraction, interpolation, etc.).

- Des tâches liées à la topologie (recherche sur la localisation, sur l'inclusion, etc.).

- La gestion des droits d'accès.

Parmi les logiciels SIG les plus populaires et performants, on peut citer celui Map Info. C'est un logiciel modulaire qui s'articule autour du logiciel MapInfo Professional qui peut être fourni aussi bien en version mono poste que multi utilisateurs accessible par réseau.

II-2-2-1- ACQUISITION DE LA BASE DE DONNEES

Plusieurs définitions sont attribuées à une base de donnée, parmi ces définitions on site :

Une base de données sur un certain sujet est un ensemble de renseignements sur ce sujet qui répond aux trois conditions suivantes :

- La non redondance, aucun renseignement ne doit être stocké plus d'une fois.

- La structure, les données sont organisées en fonction de leur exploitation.

- L'exhaustivité, la base de données contient tous les renseignements sur le sujet.

38 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Une base de données est un ensemble structuré de données enregistrées sur des supports accessibles par l'ordinateur pour satisfaire simultanément plusieurs utilisateurs de façon sélective et en temps opportun (Delobel C. et Adiba M., 1982).

L'ensemble des informations formant la base de données est relié et utilisé par des applications à travers un logiciel du type Système de Gestion de Base de Données (S.G.B.D).

La Base de Donnée Géographique est formée d'un ensemble numérique composé de cartes et d'informations associées. Cette dernière décrit les objets à la surface de la terre. Elle est formée de deux éléments :

- Une base de données décrivant les objets spatiaux (localisation, forme) par exemple, un groupe ou ensemble de parcelles.

- Une autre définissant la superficie ou le volume de la parcelle, la nature de l'occupation du sol.

L'acquisition se fait par la saisie numérique d'une information à caractère spatial. Elle s'effectue généralement à partir des documents cartographiques. Celle-ci permet de convertir l'information analogique d'une carte en une information numérique.

II-2-2-2- LE SYSTEME DE GESTION DE LA BASE DE DONNEES

Les SIG contiennent non seulement un SGBD traditionnel, mais aussi une variété d'outils capables de gérer à la fois les dimensions thématiques et spatiales de l'information.

A l'aide d'un SGBD, il est possible d'introduire des informations thématiques, sous forme de tables ou de statistiques et ultérieurement pour extraire des éléments spécifiques sous les deux formes. Le SGBD permet l'analyse du contenu thématique. Le produit final, la carte, sera certes spatial, mais l'analyse elle-même n'a pas de caractéristique spatiale. Ainsi, la flèche bidirectionnelle qui lie le SGBD à la composante thématique de la Base de Données met en évidence ce caractère spatial de l'analyse.

L'utilisation de photographies aériennes ou d'images satellitaires peut être une aide précieuse dans le maintien d'une base de données fiable et actualisée.

II-2-2-3- CLASSIFICATIONS DES SGBD

Vu que la base de données est l'ensemble des données quantitatives et qualitatives réparties dans des fichiers, suivant une certaine organisation de ces fichiers, on pourra classer les SGBD en trois principaux modèles :

39 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

1- LE MODELE HIERARCHIQUE, ce modèle obéit à la loi de liens hiérarchiques (père - fils) entre les fichiers.

Figure.6- LE MODÈLE HIÉRARCHIQUE

2- LE MODELE RESEAU, basé sur l'établissement, par l'utilisateur, de liens multiples entre les fichiers.

Figure.7- LE MODELE RESEAU.

3- LE MODELE RELATIONNEL, basé sur la manipulation de fichiers indépendants, appelés tables ou relations, construits de telle sorte que les liens entre fichiers sont implicites, peuvent être multiples, associent des collections d'objets de cardinalité quelconque et n'ont pas à être déclarés par l'utilisateur.

Figure.8- LE MODELE RELATIONNEL.

40 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Le modèle relationnel a pour principaux avantages sa grande flexibilité et sa facilité d'emploi.

Le modèle relationnel est en fin déclaré comme modèle adéquat, La méthode la plus adoptée à ce modèle est la méthode MERISE, elle n'est pas uniquement une méthode d'analyse, Mais c'est beaucoup plus une démarche de construction du système d'information (Tableau n°1).

Tableau n° 4 : Démarche MERISE

NIVEAU TRAITEMENT DONNEES CHOIX Conceptuel Modèle conceptuel Modèle conceptuel de gestion Organisationnel Modèle organisationnel Modèle logique d'organisation Opérationnel Modèle opérationnel Modèle physique technique

Cette méthode se base sur la règle "entité / relation", comme outil conceptuel de la structuration des données.

II-2-2-4-LES MODELES DE REPRESENTATION D'UNE BASE DE DONNEES

L'objectif du concepteur de base de données est l'organisation automatique et parfaite des données rassemblées, pour satisfaire ces applications.

Le modèle physique est le responsable principal de l'organisation des enregistrements sur les supports informatiques dans une base de donnée.

Les formalismes des systèmes informatiques, ne permettent pas la réalisation directe du modèle conceptuel. Pour y aboutir il faut passer par plusieurs modèles intermédiaires notamment le modèle logique.

1- LE MODELE CONCEPTUEL

Le modèle conceptuel, est la partie fondamentale dans l'architecture d'un système de base de données. Il consiste en trois éléments de base appelés « entités », « attributs » et « relations entre entités ». Le passage du monde réel au modèle conceptuel correspondant à un processus de modélisation où les objets du monde réel sont classés en catégories et désignés par des noms.

41 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

2- MODELE LOGIQUE

Le modèle logique est une représentation du (MCD) en fonction des possibilités de l'état de l'art technologique. Le modèle conceptuel qui est indépendant des formalismes des S.G.B.D, sera transformé en un modèle dépendant du choix organisationnel.

Dans le modèle logique, on ne intéresse qu'aux fichiers logiques, c'est à dire aux fichiers tels qu'ils sont pensés par le concepteur, sans préjuger sur les méthodes de stockage (indexe, pointeurs, etc.) et sans ignorer toutefois les limites et les possibilités de ces fichiers selon le logiciel utilisé.

Plusieurs types de relations existent :

- Relation plusieurs à plusieurs,

- Relation un à un,

- Relation un à plusieurs.

3- MODELE PHYSIQUE

Le modèle physique correspond à la structure de stockage des données. Il permet donc, de décrire les données telles qu'elles sont stockées dans la machine, par exemple :

- Les fichiers qui les contiennent (nom, organisation, etc.),

- Les articles de ces fichiers (longueur, champ composant, etc.),

- Le chemin d'accès à ces articles (indexe, chaînages, etc.).

Le modèle physique dépend des caractéristiques des matériels et des logiciels dont on dispose.

II-2-2-5- LE SYSTEME D'ANALYSE SPATIALE

L'analyse spatiale de l'information est une extension des capacités d'interrogation des bases de données traditionnelles, prenant en compte la localisation des observations.

Le système d'analyse spatiale a une liaison bidirectionnelle avec la Base de Donnée pour effectuer un traitement de type analytique. Ainsi, il prélève à la fois l'information de la Base de Donnée et la complète à l'aide des résultats de l'analyse. Les capacités analytiques d'un système d'analyse spatiale et du SGBD jouent un rôle essentiel dans l'extension de la base de données, à travers les connaissances sur les relations qui existent entre les objets.

42 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Les techniques de traitement d'images telles que les procédures de classification permettent de transformer les données optiques de télédétection en une information au contenu thématique exploitable.

II-2-2-6-LE SYSTEME DE RESTITUTION CARTOGRAPHIQUE

La représentation cartographique s'affiche à l'écran et par des simples manipulations, l'opérateur peut sélectionner des éléments de la Base de Donnée aux fins de visualisation, d'amélioration ou d'impression sur des supports film ou papier.

II-2-2-7- MODE DE REPRESENTATION DES DONNEES A CARACTERISTIQUES SPATIALES

Les objets spatiaux peuvent être définis par ce qui suit :

- Leur position à la surface de la terre ;

- Les relations spatiales qu'ils entretiennent avec d'autres objets ;

- Leurs attributs (caractères descriptifs non graphiques)

Ces trois propriétés peuvent avoir lieux quelle que soit la structure de données adoptée dans le SIG. Comme les attributs d'un objet peuvent changer dans le temps sans qu'il y ait modification de la position ou de la forme de l'objet.

Deux sources essentielles de données spatiales entretiennent les SIG : les images numériques Raster et les structures vectorielles cartographiques avec pour corollaire l'émergence de SIG dit Raster ou vecteur. (Balent et al, 1991).

La cohabitation dans les SIG de ces deux types de données nécessite une bonne connaissance de leurs caractéristiques et de leurs propriétés (Claramunt in INR1991). Un système d'information géographique stocke les deux composantes de l'information décrite dans une carte; la description des objets spatiaux et leurs thématiques. Tous les systèmes n'utilisent pas la même approche pour réaliser cette gestion; la grande majorité use toutefois l'une des deux techniques fondamentales de représentation : l'approche en mode objet (à structure vecteur) en l'approche en mode image (à structure raster ou en maille).

1- LE MODE OBJET (mode vecteur)

Un système basé sur le mode vectoriel affiche les données graphiques comme étant des points, des lignes, des courbes, ou des surfaces (aires) avec des attributs. Ceci voudrait dire qu'il est plus facile de représenter les formes complexes ou linéaires dans le format vectoriel. La plupart des cartes produites à partir des SIG le sont dans le format vectoriel. Les 43 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS données de télédétection en mode raster doivent être converties avant utilisation dans un SIG en format vectoriel.

Dans une représentation en mode objet, les limites ou les contours des objets sont décrits comme une séquence de points (exemple : arbre isolé, points cotés, point d'eau), des lignes (exemple : réseaux hydrographiques, voies de communications) ou des polygones (exemple : parcelles agricoles, zones humides, etc.).

Les points sont décrits par leurs coordonnées X, Y dans un système de référence global, sous un type de projection connu. Les attributs ou caractéristiques thématiques de ces objets spatiaux sont stockés dans une base de données thématique contenant le numéro, le nom, le volume ou la surface. Le lien entre ces types d'information qui constituent deux fichiers de données consiste en un simple identificateur qui est un nombre unique assigné à chaque objet de la carte et que l'on retrouve dans le fichier des attributs.

2- LE MODE IMAGE (mode raster)

Le format raster des données représente la réalité par des cellules de grille uniformes d'une résolution spécifique. Chaque carré (ou cellule de grille) couvre une aire géographique donnée et une valeur d'attribut est assignée à la cellule. La cellule de grille est la plus petite unité géographique dans un SIG raster, elle est connue comme « l'unité cartographique minimale ».

La résolution dépend de la taille de la cellule de la grille, Plus la cellule est grande, moins l'information est précise, plus la grille est petite, plus la résolution est grande et plus la base de données est grande parce qu'il y a plus de détails.

Visuellement, les formes et objets géographiques sont représentés par la combinaison de cellule de grille. Ceci signifie que les formes complexes (limites administratives) ou les objets linéaires (traits de côtes) peuvent apparaître non naturel. La plupart des données de télédétection sont collectées dans le format raster, ce qui veut dire qu'on n'a pas besoin de les convertir avant de les utiliser dans un SIG en format raster.

Les informations de type raster sont issues de traitements élaborés d'images satellitaires (télédétection), de photographies numériques aériennes ou du processus de scanarisation de documents cartographiques. Une image raster prend la forme d'une matrice à deux dimensions où le pas de la maille (cellule) représente l'indicateur de résolution spatiale. Chaque cellule (pixel) est répertoriée en ligne et en colonne.

Le mode raster reproduit de manière satisfaisante une variable à distribution continue (Caloz, 1990).

44 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Cette variable est en général numérique et entière. Chaque cellule contient une valeur numérique qui peut représenter soit un identificateur d'appartenance à un objet spatial, soit une catégorie, classe ou valeur thématique. Bien que l'information stockée dans cette structure en maille (raster) ne soit pas nécessairement visible dans le paysage. Elle est appelée image et les éléments qui la constituent (les cellules) sont appelés pixels. Pour visualiser ces images à l'écran ou sur support papier, les valeurs de leurs pixels sont simplement remplacées par les symboles graphiques tels que des couleurs, des tons de gris ou des textures.

II-2-2-8- LES APPROCHES IMAGE OU OBJET

Les systèmes d'approche image gèrent de grandes quantités d'information (bien que des techniques efficaces de compression existent). Ils stockent l'information de toutes les cellules des images, quelque soit son intérêt. Par contre, l'avantage est que la zone d'étude est découpé de manière régulière et uniforme en unités d'observations arbitraires. De ce fait, ces systèmes sont plus performants que l'approche alternative objet; pour des tâches d'analyse, et particulièrement pour l'analyse de distributions spatialement continues telles que l'altitude, la distribution de quantité de précipitation ou de biomasse. Le second avantage de la structure raster est sa similitude avec l'architecture interne des ordinateurs; ainsi l'évaluation de problèmes faisant appel à la combinaison mathématique de plusieurs grilles (images) est rapide. Cette approche est efficace pour l'application de modèles numériques environnementaux tels que l'aptitude à la gestion parcelles agricole. De plus, comme les données de télédétection ont cette structure raster, elles peuvent être directement traitées par un tel système.

Les systèmes en mode objet offrent une plus grande efficacité dans la gestion de cette information spatiale.

Ces derniers stockent l'information de manière compacte, ils ne retiennent que la description des contours des objets et non pas celle de leur intérieur. La représentation cartographique des objets est directement liée à leurs contenus thématiques stockés dans la base de données, ce qui permet aux systèmes vecteurs d'interroger chaque objet spatial, de manière interactive à l'écran, juste en pointant dessus pour connaître ses caractéristiques spatiales et thématiques. Ils produisent des cartes thématiques simples à partir d'interrogations ou de requêtes.

En comparaison à l'alternative image, l'approche objet n'offre pas de grandes capacités d'analyse de distribution spatialement continue. Par contre elle est très performante pour l'analyse de flux de réseaux et est aussi capable de réaliser les opérations fondamentales spécifiques aux SIG. Pour beaucoup d'utilisateurs, ce sont ces qualités de gestion de la base de donnée globale et de représentation cartographique qui rendent l'approche vecteur attractive. Il existe une grande similitude entre la logique de représentation numérique et cartographique

45 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS de l'approche vecteur à celle de la cartographie traditionnelle, le traceur à plume remplaçant le dessin manuel. C'est une des raisons de son attrait dans les applications cadastrales où les tâches de production de cartes et de gestion des données sont prédominantes.

Aucune des deux structures de données (raster et vecteur) ne convient pour toutes les applications. Le choix d'un mode de représentation se fait en fonction des types de traitements. Mais il apparaît évident que les points faibles des SIG raster sont les points forts des SIG vecteurs et inversement. Ce qui veut dire que se sont deux modes complémentaires. L'un complète l'autre, de là, le problème du choix est simplifié dés lors qu'il existe des algorithmes de conversions de l'un a l'autre, du vecteur au raster et inversement.

1- LA CONVERSION DES DONNEES

Cette démarche consiste à faire passer des informations d'un mode à l'autre, suivant l'objectif du travail et le besoin en interprétation des données. Le passage du mode raster au mode objet et inversement sont nécessaire dans plusieurs situations.

A- VECTORISATION

Vectoriser une image sur un ordinateur consiste à redessiner tous les tracés qui la composent, par l'intermédiaire d'un logiciel permettant d'utiliser les vecteurs (vecteur : segment de droite orienté sur lequel on clique pour définir un point d'origine et un point d'extrémité, afin de lui donner une forme.)

Le passage du raster au vecteur est beaucoup plus délicat, complexe et coûteux. Il existe des algorithmes qui permettent de lisser les contours crénelés obtenus après vectorisation.

B- RASTERISATION

La conversion de vecteur à raster est très facile et fait appel à des algorithmes simples. Il en résulte une modification des contours des polygones qui peut conduire à une perte d'information.

L'utilisateur de SIG devra donc choisir, cas par cas, en fonction des données disponibles et de ses objectifs, les démarches méthodologiques optimales. Certaines analyses peuvent faire appel aux deux sources de données, vecteur et raster.

- Drapage d'une carte vectorielle sur un modèle numérique de terrain (MNT) ;

- Mise à jour d'une carte vectorielle par superposition d'images raster;

- Aide à la classification d'images satellitaires par superposition de cartes vectorielles. 46 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

La nature différente des données vecteurs et raster est donc complémentaire et permettent d'élargir l'éventail des possibilités de traitement et d'investigation de l'utilisateur de SIG.

L'ensemble de ces particularités fonctionnelles amène une adaptation des modes raster et vecteur aux applications.

Tableau 5 : Domaines d'application des SIG (C.Claramunt in INRA, 1991)

Exemples d'applications S.I.G Faible densité de données Haute densité de données - Aménagement du territoire Raster Vecteur-raster

- Hydrologie Raster Vecteur-raster

- Environnement ressources naturelles Raster Vecteur-raster

2- CONCEPTS GENERAUX DE BASE DE DONNEES GEOGRAPHIQUES A REFERENCE SPATIALE

Une base de données géographique sur une région d'étude, est organisée de façon semblable à un ensemble de cartes de la région. Les systèmes en mode objet représentent bien les informations d'une zone, en superposant plusieurs couches d'informations (cartes) qui contiennent la description des objets spatiaux et leurs tables d'attributs associés. Ces couches d'informations se différencient cependant des cartes de deux manières; la première ne contient qu'un seul type d'objets spatiaux, tels que les courbes de niveaux, voirie, etc. La deuxième est qu'à chaque objet, on peut être associée plusieurs attributs décrivant toutes les caractéristiques thématiques.

Les systèmes en mode image se basent aussi sur la logique des cartes, mais subdivisent l'information en une série de couches. Chaque couche contient les variations spatiales d'un seul phénomène, c'est-à-dire une seule variable. Ainsi, on aura une couche des types de sol, une couche pour les routes et une autre couche pour l'utilisation du sol. Dans certains cas, les systèmes raster peuvent associer une couche identifiant les objets spatiaux à une table d'attributs (chaque cellule aura la valeur correspondante à l'objet spatial auquel elle appartient). Habituellement, chaque couche correspond à une variable, la représentation cartographique réunit en une combinaison toutes les couches.

Au-delà des différences qui existent entre l'approche image par couches et l'approche objet par couverture, on retrouve une organisation de la base donnée en carte thématiques élémentaires.

47 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

Les structures en couches ou en couvertures se distinguent des cartes traditionnelles par un aspect important : lorsque des cartes sont codées numériquement (dans l'étape de numérisation), les différences d'échelle de projection sont éliminées et les données font référence à l'unité de terrain. Les couches peuvent être combinées aisément, sans problèmes pour l'impression sur papier. Le problème de la résolution de l'information reste cependant entier et de ce fait les résultats obtenus par un SIG sont sensibles aux erreurs et leurs combinaisons ainsi qu'à la précision de l'information dans chaque couche.

A- LE GEO REFERENCEMENT

Dans un SIG, tous les fichiers d'information spatiale doivent être géo référencés. Le géo référencement est la définition du lien qui existe entre une couche et sa position sur terre, définie par un système de référence. Pour des images, dans un système raster, le géo référencement s'effectue habituellement en définissant le système de référence (par ex. Latitude/longitude), l'unité de référence (par ex. degrés) et les coordonnées des quatre coins de l'image. Il en est de même pour les fichiers à structure vecteur, avec la précision que les quatre coins font référence au rectangle inscrivant tous les objets de la couverture (appelé aussi zone rectangulaire de saisie). Cette zone de saisie est habituellement commune à toutes les couvertures et correspond à la région d'étude. L'information sur le géo référencement est vitale dans le cadre d'un SIG intégré car il garantit l'intégration et le passage d'une information d'un mode à l'autre de façon cohérente. Elle est aussi importante pour établir la relation entre les données et leur localisation sur le terrain.

B- ANALYSE DES TYPES DE DONNEES

L'organisation de la base de données en couches n'a pas pour seul but la clarté ; elle permet aussi l'accès rapide aux éléments d'information nécessaires à l'analyse spatiale.

Les capacités d'analyse des SIG peuvent être considérées de deux points : celui des outils que propose un SIG ou celui des démarches d'analyse. Les SIG travaillent en mode image ou en mode objet, les outils peuvent être regroupés en quatre catégories et les démarches d'analyse sont de quatre types :

C- LES OUTILS

Les outils les plus fondamentaux d'un SIG sont certainement ceux qui permettent l'interrogation de la base de données géographiques. Cela consiste à récupérer une information déjà existante. L'interrogation peut se faire sur des critères spatiaux ou sur des critères thématiques : « ex. Quel type d'utilisation du sol se trouve à cet endroit ? », « Quelles zones ont la plus grande aptitude agricole ? ». Ces critères d'interrogation peuvent être simples comme dans les exemples précédents ou alors composés de conditions plus

48 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS complexes : « Quelles sont les zones marécageuses dont la superficie est supérieure à un hectare et qui sont adjacentes aux zones industrielles ? ».

- OUTILS D'ANALYSE THEMATIQUE

Le deuxième type d'outils est celui qui permet de combiner des couches d'information avec des opérateurs mathématique, tel que :

1- OPERATEUR DE DISTANCE, qui est un groupe d'outils constitué par les opérateurs de distance. C'est l'ensemble des techniques capables d'intégrer la notion de distance dans l'analyse de l'information.

2- OPERATEURS CONTEXTUELS, À l'aide de ces opérateurs contextuels on crée une nouvelle couche d'information sur la base d'une couche existante et du contexte spatiale de chacune des unités d'observation (cellule) ou chacun des objets spatiaux.

- LES DEMARCHES D'ANALYSE

L'interrogation de la Base de Données consiste simplement à sélectionner différentes combinaisons de variables et de zones pour examen.

Dans la plupart des systèmes, les opérations d'interrogation sont réalisées en deux étapes. La première appelée classification, consiste à constituer une nouvelle couche d'information pour chacune des conditions de la requête. Par exemple, si on recherche les zones résidentielles situées sur des sols très instables, il faudra dans un premier temps créer une couche des zones résidentielles en reclassant tous les types d'utilisation du sol en deux catégories, en assignant 1 à l'utilisation résidentielle et 0 aux autres. La couche résultante est appelée couche booléenne, car elle ne retient que les zones qui satisfont au critère mentionné (1 = vrai, utilisation résidentielle) et assigne les autres à 0 (0 = faux, autres utilisations).

Ces couches booléennes sont aussi appelées couches logiques. Une fois la couche des zones résidentielles et celles des sols instables réalisées, il est possible de les combiner en utilisant l'opération de superposition. La superposition est un des points forts des SIG dans la mesure où ils sont les seuls à permettre la combinaison de deux informations à caractère spatial. Cette combinaison fait appel à des opérateurs logiques ou mathématiques appliqués sur deux ou plusieurs couches, dans le cas d'interrogation respectivement l'intersection et la réunion de deux conditions. Dans l'exemple abordé ici, nous nous sommes intéressés aux zones qui sont à la fois résidentielles et situées en terrain instable, c'est-à-dire l'intersection logique des deux couches booléennes.

49 Chapitre N°2 OUTILS D'INVESTIGATIONS

1- CREATION DE NOUVELLES COUCHES

Dans cette démarche, des composantes sélectionnées de la Base de Donnée sont combinées pour produire de nouvelles couches d'information.

2- LA MODELISATION

Elle permet de créer des scénarios (modèles) qui peuvent refléter une image de la réalité projetée dans le futur. Elle nécessite un développement plus poussé des technologies modernes pour pouvoir être employée dans un avenir proche.

50 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-1- PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE

La zone d'étude est relative à la région de la grande sebkha d'Oran, elle englobe les monts du Tessala, la plaine de la M'léta et la sebkha d'Oran. Dans notre étude on ne s'intéresse qu'à la plaine de la M'léta, vu qu'elle représente une grande étendue de terre agricole. Cette étendue est utilisée pour la culture des céréales, le rendement est devenu de plus en plus maigre, cela est dû peut être au problème de salinisation, car cette portion de terre se trouve a proximité d'une dépression saline appelée sebkha.

III-2- SITUATION GEOGRAPHIQUE ET DELIMITATION DE LA ZONE D'ETUDE

La plaine de la M'léta se trouve au Sud Ouest de la ville d'Oran (Voir Figure n°1). Elle s'étale sur la partie méridionale du bassin endoréique de la grande Sebkha d'Oran. Le bassin est localisé entre deux ensembles montagneux, les Monts du Tessala au sud, culminant à 1061 mètres (pic de Tessala) et les monts du Murdjadjo au nord, culminant à 584 m à M'sabih.

Figure .10- DELIMITATION DE LA PLAINE DE M'LÉTA

La plaine de la M'léta est délimité par les longitudes 0°25'et 1°00' Ouest du méridien de Greenwich et par les latitudes 35° 22' et 35°37' Nord. D'une superficie d'environ 520 Km²,

51 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE elle est délimitée au Nord par la grande Sebkha d'Oran, au Sud par les monts du Tessala, à l'Est par la plaine de Tlelat et à l'Ouest par le bassin de l'Oued El Melah. La plaine de la M'léta est influencée par le microclimat de la grande sebkha d'Oran, qui soutient le froid pendant la saison froide, et amplifie la chaleur pendant la période relative à la saison estivale.

La plaine de la M'léta a été délimitée par digitalisation à l'aide du logiciel Map-info version 7.0 à partir de la carte Topographique au 1/200.000 d'Oran.

III-3- ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

L'étude du milieu physique se traduit par l'étude des différents constituants physiques de ce milieu. La topographie qui marque la physionomie du paysage du terrain, les différentes altitudes qui différencient les étages bioclimatiques des végétaux par leur genre et leur densité. La structure contextuelle du terrain et son exposition aux phénomènes naturels sont parmi les causes de la dégradation du sol.

III-3-1- LA TOPOGRAPHIE

Les monts du Tessala forment l'une des chaînes importantes de l'Atlas tellien de l'Algérie au sud et au sud-ouest d'Oran. Allongés sur une centaine de kilomètres entre la Tafna et l'oued Tlelat, ils s'installent au dessus des collines d'Ain Temouchent et de la plaine de la M'léta au nord, le cours du bas Isser et la plaine de Sidi-Bel Abbès au sud. Ils présentent des reliefs assez modestes, de 500 à 1000 mètres d'altitude, où les formes dégagées et aplanies de la plupart des sommets et des crêtes contrastent avec la jeunesse de certaines vallées, les affaissements et les ravinements de certains versants. La structure plissée ne semble guère révélée que par la direction d'ensemble du massif et celle des principales lignes.

L'aspect le plus montagneux, que présente cette chaîne se trouve au coté Est de djebel Tessala, culminant à 1064 m. Etroite et bien dégagée au dessus des plaines de la M'léta et de Sidi-Bel-Abbès, elle est découpée par de nombreuses rivières qui se sont facilement enfoncées dans la masse peu résistante de marnes, d'argiles, de schistes et de grès du Crétacé et de l'Eocène. Le pic de calcaire jurassique du Tafraoui pointe au dessus de ces terrains. Au Sud- Ouest le trias intrusif est riche en gypse et en sel. La couverture néogène, discordante et faiblement plissée, plonge sous les alluvions des plaines encadrantes. Le Tessala occidental étale plus largement ses collines modestes (500 à 800 m). Ses terrains, presque tous éogènes, offrent assez peu de résistance sauf les calcaires et les poudingues (agglomérations) du Lutétien (période de l'éocène). Les surfaces nivelées s'y étenduent plus largement qu'à l'Est.

Enfin la région de Sebaa Chioukh prolonge le Tessala proprement dit jusqu'à la Tafna; elle forme une seule crête émoussée par des aplanissements entre 550 et 650 m. Leurs terrains éogènes disparaissent au Nord sous de puissantes coulées basaltiques. 52 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-3-1-1- LE MODEL NUMERIQUE DE TERRAIN

Figure .11- REPRESENTATION EN TROIS DIMENSIONS DE LA REGION D'ETUDE

Le modèle numérique de terrain (MNT) n'est autre qu'une représentation numérique simplifiée de la surface d'un territoire, en coordonnées altimétriques (exprimées en mètres) et planimétrique, référencée dans un repère géographique. Parmi une grande variété de représentations possibles d'une surface, il existe deux modèles largement utilisés pour les MNT qui s'apparentent aux deux modes de représentation de l'information géographique plane. Le mode vecteur (polygones) et le mode raster (pixels). Dans le cas particulier du relief, les polygones utilisés sont les triangles (le polygone le plus simple pour représenter un élément de surface orienté dans l'espace).

C'est à partir de ce modèle qu'on a pu générer la topographie de la zone d'étude. Le modèle numérique de terrain permet de faire ressortir la carte de pentes (qui donne un aperçu sur l'accidentalité du terrain), la carte des expositions (dévoilant les différentes façades des versants), ainsi que la carte hypsométrique (représentant les différentes classes d'altitudes de la région). La carte hypsométrique a été établie en tenant compte du genre et de la densité de la végétation existante.

53 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

La figure n°11 montre la représentation en trois dimensions de la forme du bassin versant de la grande sebkha d'Oran, à partir du model numérique du terrain. Elle illustre les différentes configurations topographiques de la région en question.

III-3-1-2- LA CARTE HYPSOMETRIQUE

Figure .12- CARTE HYPSOMETRIQUE DE LA REGION D'ETUDE

La carte hypsométrique représente les différentes classes d'altitudes en mètre. Elles ont été choisies en tenant en compte du genre et de la densité de la végétation. Le facteur altitude joue un grand rôle dans l'habitat végétal. Chaque genre de végétation est adapté à un palier d'élévation. La végétation ne se développe pas de la même manière dans n'importe quel endroit. Chaque type de végétation exige un climat pour son développement le long de son cycle.

54 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-3-1-3- LA CARTE DE PENTE

Figure .13- CARTE DES PENTES DE LA REGION D'ETUDE

La figure n°13 représente la carte de pentes des versants orographiques, cette carte est l'unique moyen permettant de mettre en évidence l'état naturel du bassin versant en question. Elle montre la disposition des formes topographiques du milieu étudié en classe de pourcentage, en suivant les normes internationales allant de trois en trois pour cent. C'est cette carte qui nous renseigne sur l'état accidenté du milieu. Notre zone d'étude est relativement plane car elle se trouve dominé par la pente d'ordre allant de 0 % à 3 %, toute la plaine de la M'léta se localise dans cette tranche de pourcentage de pentes. Le reste de la palette est relatif aux montagnes entourant la plaine de la M'léta.

55 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-3-1-4- LA CARTE D'EXPOSITION

Figure .14- CARTE D'EXPOSITION DE LA REGION D'ETUDE

La figure n°14 représente la carte des expositions des versants, par rapport aux huit directions principales. Ce document est un moyen capable de nous renseigner sur les différentes orientations des versants topographiques du milieu étudié. Vu que la région se trouve exposé à un rayonnement solaire, important relativement a sa situation géographique, les versant exposés au secteur Sud reçoivent beaucoup d'énergie solaire par rapport aux autres, donc perçoivent plus de chaleur, ce qui provoque une forte évaporation et évapotranspiration. Cela induit automatiquement à la perte en eau, cette situation se traduit par une influence sur le bilan hydrique, encourageant ainsi le stress hydrique.

56 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

La plaine de la M'léta d'une faible pente, ne dépassant guère les 3% n'est pas très exposé au soleil. Elle reçoit peu d'énergie, la faible évaporation présente une situation stable par rapport au stress hydrique. Cette plaine est un milieu adéquat à l'agriculture, mais le problème de salinité est le facteur principal qui réduit les rendements agricoles dans cette région.

III-3-2- L'HYDROGRAPHIE

Le réseau hydrographique est un ensemble hiérarchisé et structuré de chenaux qui assurent le ruissellement des eaux superficielles, permanentes ou temporaires, dans un bassin versant ou dans une région donnée.

L'hiérarchie du réseau hydrographique se manifeste par l'importance croissante de ses éléments, depuis les ramifications originelles de l'amont dépourvues de tributaires (dites d'ordre 1 dans la classification de Horton - Strahler, 1952), jusqu'au collecteur principal. Le numéro d'ordre de celui-ci croît (ordre 2, ordres 3, 4, 5, etc.) avec la taille du bassin, le nombre de tributaires et la densité du drainage.

La densité du réseau hydrographique est en fonction du climat, de l'abondance des pluies, de l'accentuation des pentes, les roches ou de l'imperméabilité des formations superficielles.

L'agencement des éléments du réseau est en fonction de la structure, de la géologie et du relief. Le dessin, varié, qui en résulte a une grande influence sur la propagation et la composition de l'onde de crue.

On distingue ainsi un type de réseau arborescent, ou dendritique, où la rivière reçoit plusieurs affluents, eux-mêmes alimentés par leurs propres tributaires. Lorsque les branches convergent en patte d'oie vers un même point, le réseau est digité. Le réseau est penné ou en arête de poisson quand, a un axe principal, se raccorde des branches faisant avec lui un angle aigu ouvert vers l'amont.

D'autres types sont encore distingués : radial, en parallèle, en treillis, en éventail, etc. Il est rare que les réseaux hydrographiques des grands fleuves relèvent d'un seul type de structure. D'où l'idée de distinguer différentes échelles de bassins : par exemple, hauts bassins (rang 1 à 3), cours d'eau de taille moyenne (rang 4 à 6), grands cours d'eau (rang supérieur à 6), (Vannote et al, 1980). Dans la dimension longitudinale des grands systèmes fluviaux, on constate généralement que les éléments qui composent le réseau se succèdent par discontinuités et juxtapositions complexes plutôt que par liaisons insensibles entre secteurs homogènes.

57 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

Pour notre région, on aperçoit un réseau hydrographique bien structuré, avec une bonne ramification dont l'ordre va de 01 jusqu'à 06. Ce réseau s'adapte fidèlement à la topographie du milieu. Ce réseau a été digitalisé sur la carte topographique de la région, à l'aide du logiciel Map-info version 7.0. Tous les cours d'eau se dirigent vers le point le plus bas appelé exutoire du bassin versant, se trouvant dans le bassin endoréique de la grande sebkha d'Oran.

On remarque aussi la disposition des différentes sources d'eau à travers tout le bassin. Ces sources alimentent les cours d'eau du bassin et elles sont utilisées pour l'irrigation des cultures. Elles sont bien répartit à travers ce réseau et elles constituent généralement le point de départ du cour d'eau, ce qui signifie que ces eaux représentent le débit initial pour la plupart des oueds couramment alimentés. (Voir figure n° 15).

Figure .15- CARTE DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE ET DES SOURCES D'EAU DE LA REGION D'ETUDE

58 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-3-3- LA GEOLOGIE

La répartition des végétaux dépend, entre autres des facteurs de la roche mère, qui dépend elle-même de la lithologie. Pour la géologie, de l'amont du Murdjadjo à l'aval du bassin de la Grande Sebkha d'Oran, nous distinguons des roches de plus en plus tendres et de plus en plus récentes.

Figure .16- CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA GRANDE SEBKHA D'ORAN

De l'amont à l'aval, nous retrouvons;

- des schistes et calc-schistes (crétacés) qui occupent le plateau du Murdjadjo, leur altération offrant un sol brun où pousse toute sorte de végétation.

- des calcaires (miocènes) occupant le versant à pente raide où l'absence de sol ne laisse pousser que des arbres et plantes calcifuges.

- des grès et sables (plio-quaternaires) occupant le glacis à pente moyenne, leur altération donne un sol de type fersialitique où poussent des céréales (Aïn El Beïda- Misserghin) et des arbres fruitiers (Misserghin-Brédéah) dans des endroits où la nappe d'eau est peu profonde.

59 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

- des limons (argiles et marnes) récents (Rharbiens) offrant un sol de type salinosol (ou vertisol) qui permet par endroit l'étalement de grands champs de blé à la périphérie de la Grande Sebkha d'Oran.

La région est structuralement caractérisée par deux grands ensembles à savoir :

Les massifs schistosés autochtone à para-autochtone (Dj.Murdjadjo) au Nord et Les unités allochtones (Monts des Tessala), séparés tous les deux par un remplissage Néogène dans le bassin au Sud.

D'après les travaux successifs de Gourinard (1957), Perrodon (1957), J.Delfaud et al. (1973), B.Fenet (1975), G.Thomas (1985) et M.I.Hassani (1987), on peut résumer la lithostratigraphie de la région comme suit :

- Les primaires qui sont constitués de schistes, de conglomérats carbonifères et de permo-carbonifères. Ses principaux affleurements sont aux massifs des Andalouses et de Madegh.

- Les secondaires sont représentés par :

Trias, représenté en diapirs, formé surtout de marnes et gypses avec une association d'argiles. Leurs importants affleurements se trouvent, à l'Ouest au Sud de Dj.Santon et au long des falaises de Monté Christo.

Jurassique, tel que les dépôts se manifestent en lambeaux tout autour et sur le sommet de Tafaraoui, où leurs épaisseurs peuvent atteindre environ les 400m.

Lias, formation carbonatée composée de lentilles dolomitiques massives accompagnées de calcaires schisteux et marmoréens (B.FENET, 1975)

Et dont les principaux affleurements sont à Ain Keffri, Santa Cruz, Djorf Halia et Dj.Santon.

Dogger, représenté par des schistes calcaires ardoisiers à posidonies, cette formation est devenue des schistes rougeâtres qui affleurent à l'Est du Dj.Murdjadjou et de Santa-Cruz.

Malm et Tithonique, constitués par des bancs de calcaires intercalés de niveaux argileux.

Crétacé, formé par un faciès schisto-gréseux très plissé, parfois intercalé de bancs de quartzites du Néocomien. Ce faciès passe parfois à des calc-schistes à lentilles de calcaires. Cette formation prend une grande extension dans les monts des Tessalas.

- Les tertiaires formés de Miocène post-nappe, lui-même subdivisé en deux cycles d'après B.FENET (1975) :

60 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

Le premier cycle miocene post-nappe (MI) qui débute du Serravalien au Tortonien inférieur, il est formé par des dépôts continentaux rouges (250 m d'épaisseur) constitués d'alternance de conglomérats à fragments de schistes et de grés et de marnes rouges qui affleurent dans le versant nord du Tessala, et des dépôts carbonatés au versant nord des massifs littoraux.

Plus à l'Est du secteur d'étude, ces dépôts deviennent marins comportant essentiellement des marnes à intercalation détritique (in M.I.Hassani.1987)

Le deuxieme cycle miocene post-nappe qui est la continuité du premier cycle, il débute du Tortonien jusqu'au Messinien dont cinq formations sont identifiées :

Formations de base : Grés marins. Formations médianes : Marnes bleues. Formations terminales : Tripolis, gypses, calcaires à lithothamniées.

La formation de base représentées les grés sableux, parfois à ciment calcaire, à nombreux éléments empruntés au substratum.

Les formations medianes sont constituées en majeure partie de marnes bleues bien développées dans l'ensemble du bassin du Chelif, dont les principaux affleurements sont :

- A Terziza. - Au fond de l'oued Misserghine. - Au fond des carrières des Planteurs. - Dans le versant Sud du Murdjadjo.

Les formations terminales représentent les tripoli qui sont des formations marno- calcaires blancs à Tripoli riches en poissons fossiles qui affleurent largement dans le Dj.Murdjadjou et sa bordure sud : Falaises d'Oran, Ravin blanc, Eckmuhl, Ras El Ain et à oued Misserghine ; par contre, elles sont moins représentées dans les Tessalas.

61 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

Tableau 6 : Nomenclature des termes utilises dans le découpage du néogène de l'Oranie

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62 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-3-4- LA PEDOLOGIE

La pédologie est la science qui explique la formation et la transformation des sols sous l'action du milieu : climat, activité biologique, végétation et dans un paysage donné (plaine, vallée, versants, etc.).

C'est la science qui montre l'image détaillée d'un sol et cherche ses relations avec l'écosystème. Pour le pédologue, le sol est une entité vivante parfois remaniée par l'Homme.

Les pédologues sont les agents capables et indispensables qui donnent des différents renseignements pour connaître précisément les contraintes et les avantages des sols (aptitudes des sols aux cultures, fertilité naturelle, pouvoir fixateur d'éléments fertilisants, sensibilité à l'infiltration, etc.).

Connaître ces atouts et ces contraintes en plus des facteurs climatiques permettent d'envisager certains aménagements afin de préserver l'équilibre écologique.

Photo. 2- PHOTO REPRESENTATIVE DU TRAVAIL D'UN PEDOLOGUE

(SIR Février 2003)

63 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

Le sol est le matériau meuble issu de la décomposition des roches, sous l'action conjuguée du climat et de l'activité biologique pendant un temps donné. Le sol est donc composé de matériau terreux, qualifié de profil pédologique, où se développent les plantes et de matériau meuble qualifié de profil d'altération, composé de la roche altérée jusqu'à la roche. Ce sol ainsi défini peut avoir une épaisseur variant de 5 cm à 10 m selon le climat et la position topographique qui détermine la menace d'érosion des matériaux meubles.

Nos précurseurs considéraient le sol comme une surface supportant les végétaux et réduite à la couche travaillée. Les pédologues ont tendance à considérer le sol comme la partie influencée par la matière organique et colonisée par l'enracinement. La fertilité du sol est étroitement liée au patrimoine géologique. Le sol se développe à partir de la roche qui se décompose sous l'influence du climat, de la végétation, de la faune. La décomposition des débris organiques forme l'humus. Le développement du sol est très lent et s'évalue par les milliers d'années.

On parle d'un sol jeune quand sa position dans le paysage favorise soit une érosion régulière (cas de pente forte), soit un apport régulier (cas des alluvions de rivière et des dunes côtières). Il peut devenir stérile si le ravinement nettoie toute la partie meuble riche en humus (déboisements en forêt équatoriale). Le sol alors devient un sol rajeuni par l'érosion. La roche calcaire, fissurée est partiellement colonisée par les racines.

Un sol devient ancien, épais, et complexe s'il n'a pas été rajeuni par l'érosion (décapé) ou par des apports meubles. Il peut même avoir une histoire pédologique multiple, avec plusieurs évolutions successives sous des climats différents (sol polycyclique). Les sols protégés de l'érosion sont généralement des sols profonds.

La pédogenèse d'un sol est une réaction très lente qui transforme la roche en un matériau meuble, organique et fertile. Plusieurs conditions sont nécessaires pour qu'il y ait cette pédogenèse, dont la stabilité de la zone et le climat adéquat pour permettre une mise en place d'une végétation et d'une faune.

La vitesse de la pédogenèse est en fonction de l'intensité des phénomènes climatiques et du type de végétation installée.

Un climat chaud et humide altérera plus vite la roche et permettra une végétation plus abondante. Par contre certains végétaux comme les pins, ont des débris acidifiants qui ont une influence sur l'évolution du sol.

La reconnaissance d'un sol se fait par les observations sur le terrain. La caractérisation est ensuite précisée à partir d'analyses d'échantillons homogènes, prélevés sur les parois d'une fosse. Certaines caractéristiques sont alors à recherchées à savoir :

64 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

- La succession des horizons ou couches entre la surface et la roche et leur épaisseur. - La couleur qui est l'indicateur visuel de la composition chimique. - La structure qui montre l'arrangement des éléments minéraux du sol, avec la présence ou absence des accumulations et la solidité de cet arrangement. - La texture qui représente la granulométrie qui est une proportion d'argile, de limon et de sable dans l'échantillon. - Les manifestations de l'excès en eau ou hydromorphie, taches de rouille, concrétions de fer, grisons. - La charge en éléments grossiers (silex, meulières, cailloux calcaires....) Enfin, on dit que les sols de la sebkha d'Oran sont de type alluvionnaires à texture argilo- sableuse.

III-3-5- LA VEGETATION

Dans tout pays, la biodiversité est le signe annonciateur de l'état de santé de l'environnement, la forte dégradation montre l'état délabré de l'environnement concerné. La biodiversité, notamment par sa partie végétale contribue au ralentissement du réchauffement climatique, les études récentes ont estimées à 40 % l'absorption de gaz à effets de serre par le couvert végétal. Le reboisement des espaces dénudés forme un meilleur moyen de lutte contre ce phénomène.

La conservation de la biodiversité est une composante essentielle du développement durable. La biodiversité végétale représente l'ensemble des couverts végétaux d'un pays. C'est l'ensemble des activités naturelles (photosynthèse, échanges gazeux, régulation climatique, etc.) et des activités anthropiques ou humaines (industrie de bois, agriculture, etc.).

Vu le rôle important que joue le couvert végétal au profit de l'homme et du climat local, la préservation de la biodiversité végétale s'avère nécessaire, car elle contribue à l'atténuation de la chaleur engendrée par les effets du réchauffement climatique. Toute agression amènerait à une érosion des terrains, particulièrement agricoles, ce qui diminuerait le rendement et les champs d'occupation agricole.

La région d'Oran, considérée comme une vaste étendue géographique, représentée en grande partie par des espaces agricoles fertiles. Au vu de la diversification spécifique des végétaux, une carte végétale a été établie par le Docteur Moussa, en 2007 spécifique au bassin versant de la Grande Sebkha d'Oran, montrant la localisation et l'organisation spatiale des végétaux, celle-ci fera suite d'une interprétation de l'équilibre écologique. Elle nous a permis de reconnaître les grandes catégories d'espèces phytologiques de la région.

Les plaines situées dans le bassin versant de la Grande Sebkha d'Oran, sont occupées par des espèces halophiles. La plaine de la M'léta et la Sebkha sont complètement vierges. A

65 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE l'Ouest approximativement de Hassi El Ghellah, El Amria et Bou Tlélis, ce sont les vignes qui poussent sur les alluvions quaternaires. A l'Est, au niveau du secteur d'El Kerma, ce sont des cultures maraîchères et des vignes qui se prolifèrent. Au niveau de la plaine de Misserghine- Bou Tlélis-Brédéah, ce sont plutôt des arbres fruitiers qui poussent relativement assez bien.

A noter que l'équilibre écologique, en matière de relations espèces végétales nappes d'eau est assez délicat, et ce au vu de multiples contraintes dues au non respect de la spécification des terres agricoles et à la surexploitation excessive d'eaux de nappes phréatiques du secteur, ce qui entraîne en conséquence à la surcharge en sels de ces terrains.

Photo. 3- PHOTO REPRESENTATIVE D'UNE PARTIE DE LA GRANDE SEBKHA D'ORAN

(RAMSAR SITE N° : 1055, le 02/02/2001)

La carte végétale du bassin de la Grande Sebkha d'Oran, nous a montré que, mises à part les régions des hauteurs Murdjadjo et Tessala, les autres parties du bassin de la Sebkha d'Oran, sont occupées par des espèces halophiles (espèces de plantes qui supportent de grandes teneurs en sels des sédiments). A l'Ouest au coté de Hassi El Ghellah, El Amria et Bou Tlélis, les vignes occupent cette zone et poussent sur les alluvions plio-quaternaires. A l'Est de la Sebkha et au-delà de la ville d'El Kerma, nous percevons les cultures maraîchères et de la vigne sur les formations plio-quaternaires.

66 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

Dans la partie nord de la Sebkha suivant le secteur de Bou Tlélis, Brédéah et Misserghin, c'est plutôt la culture des arbres fruitiers qui se développe sur des sédiments quaternaires récents. La flore du Murdjadjo est assez vaste et plus variée que celle des Tessalas, cela est dû au fait que les calcaires et les schistes, faciès dominants dans le Murdjadjo, favorisent la multiplication des végétaux, alors qu'aux Tessala où disposent les marnes, les végétaux trouvent des difficultés à se stabiliser. Nous rencontrons dans le Murdjadjo, une forêt dense et claire, des Matorrals (type de végétation méditerranéenne relativement aérée, reconnaissable particulièrement à la présence de chênes de petite taille, d'oliviers, d'arbousiers , etc., formant des forêts de moindre taille) élevés et moyens et des Matorrals à Thuyas (conifère de haute taille de la famille du cyprès) et Sumacs (arbuste des régions tempérées et tropicales de la famille des anacardiacées) à 5 feuilles, ce qui constitue une formation végétale plus ouverte typiquement méditerranéenne.

Photo. 4- PHOTO DU PAYSAGE FORESTIER DU DJEBEL MURDJADJOU

(G. DURAND, 2004)

Dans le Tessala, ce sont des Matorrals moyens et bas, des Matorrals à Thuyas (Oléastres et Lentisques) et des Matorrals (forêts de moindre taille) élevés.

67 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

Au Nord de la Sebkha et sur le piémont sud du djebel Murdjadjo, se développe une culture assez forte dans le secteur Bou- Tlélis-Brédéah-Misserghin. Les observations de terrain et la détermination des espèces ont permis la réalisation d'une carte de zonation végétale. Du piémont du Murdjadjo à la Sebkha, se distinguent quatre zones essentielles. La zone quatre est spéciale, elle borde le ruisseau qui prend sa source au Murdjadjo et qui aboutit à la Sebkha, en passant par la ville de Brédéah.

Cette zonation végétale indique l'évolution des espèces en fonction du gradient de la salinité des terrains en allant des moins salés aux plus salés de la Sebkha :

Zone 1 : relative aux espèces supportant peu la salinité, ce sont les oliviers, les amandiers, les lentisques (arbustes méditerranéens de la famille des anacardiacées), les mimosées (espèces d'acacia de la famille des mimosacées), Ziziphus mauritania (plantes de la famille des légumineuses) et Phoenix dactylifera (palmier dattier du Sahara) qui poussent sur les limons bruns du Quaternaire récent.

Zone 2 : correspondante aux espèces telles que Chamaerops humilus (Palmier nain), labiées (plantes dicotylédone à fleurs) assurent en quelque sorte la transition entre des espèces ne supportant pas la salinité à des espèces carrément halophiles qui elles supportent bien la salinité.

Zone 3 : relative aux espèces telles que Salicornia (salicornes; plantes de la famille des chénopodiacées, à tiges articulée épaisse, charnue et comestible, qui pousse dans les marais d'eau salée), on en rencontre des espèces comme Sueda, Salsola et Euphorbia.

Zone 4 : représente les mêmes espèces que celles de la zone 3, on les retrouve au niveau des oueds qui alimentent la Sebkha dans la partie nord uniquement. Au Sud de la Sebkha, les oueds sont totalement dénudés. On y distingue Asparagus (asperges ; plantes potagères vivaces de la famille des liliacées) dont l'espèce Imperata cylindrica, Tamarix (arbre ou arbuste à feuillage caduc de la famille des tamaricacées des zones méditerranéennes), lauriers roses, phragmites (roseaux), folle avoine dont le nom scientifique Avena fatua et chardons (plantes de la famille des composées, à feuilles et à tige épineuses et à la fleur généralement pourpre). Ces végétaux, ne supportent pas le sel, Mais ils arrivent à pousser grâce au lessivage des sels par les eaux de l'oued en question.

La végétation dépend principalement de plusieurs facteurs, dont la nature du sol, le milieu et le climat de la région. Elle se différencie de l'amont à l'aval par un gradient végétal, qui dépend de plusieurs paramètres; tels que : 1- La roche mère sur laquelle pousse le végétal, chaque espèce pousse sur un terrain qui le convient, certaines espèces prolifèrent sur les calcaires, d'autres sur les schistes, les limons ou les argiles. Les schistes, couverts de débris de quartzite, se trouvent en hauteur des

68 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE massifs (Murdjadjo et Tessala). Ils favorisent plutôt le chêne-liège (arbre méditerranéen de la famille des fagacées, dont l'écorce souple est utilisée pour la confection des bouchons et de revêtements de liège). On rencontre néanmoins cette espèce plus bas, au niveau des sables pliocènes où la salicorne Halimus halimifolius) lui dispute la place. Le Diss (Ampelodesmos tenax; plante méditerranéenne qui supporte la sécheresse) dont l'espèce Ampelodesmos tenax est présent dans les zones hautes sur les schistes crétacés et également au niveau des zones périphériques de la Sebkha en association essentiellement avec Tamarix et asperges avec l'espèce Asparagus. Le lentisque, le palmier nain et l'alfa dont l'espèce Stipa tenacissima sont communs dans les parties hautes du bassin. La végétation de graminées qui se trouve dans les bas-fonds sablonneux des plateaux pliocènes permet l'élevage saisonnier des moutons et des bœufs. Les bonnes terres propres à la culture des céréales ne se trouvent que dans les vallées occupées par les formations marneuses miocènes à l'amont, et les collines relativement élevées comme celles d'El Djazira et du Hamoul au niveau de la Sebkha. Les grès et sables du plateau de M'sila se couvrent de riches vignobles. Les parties détritiques aux alentours du volcan de Tifaraouine constituent des terres vinicoles de premier choix, malheureusement peu étendus. A la limite versant-glacis, la végétation arbustive est rare, elle est représentée par le thuya qui croît régulièrement sur les calcaires messiniens (Bou Tlélis à Brédéah). - Les genévriers (Juniperus ; Ce sont des arbrisseaux ou des arbustes, parfois de petits arbres). - Les écailles des cônes femelles deviennent plus ou moins charnues et se soudent entre elles ce qui fait que le fruit ressemble à une baie. Les feuilles sont persistantes, étroites et aiguës ou réduites à des écailles), oxycèdres (chêne vert) et le Phénicie (palmier) fixent les dunes littorales. - Le lentisque et le palmier nain viennent bien dans toutes les parties rocheuses.

- L'alfa est abondant par place.

- Le romarin (plante potagère cultivée pour ses feuilles aromatiques dont on extrait une huile utilisée en médecine et en parfumerie). - les cistes (arbustes ou sous-arbrisseau à feuilles persistantes vivant dans les milieux secs et très ensoleillés) dont l'espèce ladanifer de Montpellier et de Munby. - les phyllerens, les arbousiers (arbustes aux feuilles persistantes de la famille des éricacées, parfois appelé arbre aux fraises à cause de ses fruits rouges) poussent sur les plateaux gréseux. - Le Retam de Bové ou Retama retam, les genêts (arbuste très courant dans les landes, de la famille des papionacées, à tiges raides parfois épineuses, aux fleurs jaunes) et le Périploca croissent sur les dunes.

69 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

- Les salicornes (Sueda et Salicorna) poussent sur les limons gris qui se trouvent au niveau des pourtours de la Sebkha.

Du point de vue agraire,

a- Les schistes crétacés sont cultivés en vignes (Tamekrouda et djebel Dechra aux environs d'El Amria). Les plateaux messiniens n'offrent guère de cultures; seules les dépressions nivelées par des argiles de décalcification ou des sables sont propres à la culture des céréales; de même les argiles provenant de décomposition des andésites de Tifaraouine. b- Les dépôts quaternaires anciens du Nord de la Sebkha sont excellents pour la culture de la vigne, Ceux de la M'léta (non salés) sont de riches terres de culture pour les céréales, mais qui demandent des pluies répétées. c- Selon Doumergue (1922), les limons de l'Ouest de la cuvette de la Sebkha pourraient être dessalés, sur le pourtour et cultivés. Les terrains de la région de Hassi El Ghellah sont complantés en vignes ou cultivés en céréales lorsqu'ils sont limoneux. 2- L'altitude qui est aussi un facteur déterminant; on remarque; qu'en partie haute, à l'amont le rafraîchissement climatique et la circulation des courants atmosphériques favorisent les espèces humides, alors qu'au niveau des parties basses (avales), l'aridification se fait sentir à la proximité de la Sebkha, ce sont les espèces plutôt halophiles qui s'y développent.

De haut en bas, nous y trouvons;

- Plus de 400m s'installe une forêt dense, - Entre 200 et 350m des Matorrals élevés et moyens, - Entre 100 et 200m une forêt claire, - Entre 90 et 100m des Matorrals à Thuyas et Sumacs à 5 feuilles, - Entre 85 et 90m des Jujubier ou Ziziphus jujuba Mill, - Entre 80 et 85m des cultures (vigne, céréales, agrumes, arbres fruitiers), - Au niveau de la Sebkha (80m) s'installe un tapis végétal fait de Sueda Halimus.

La partie nord de la Sebkha (mont du Murdjadjo) est plus couverte en végétaux relativement à celle du Sud.

La relation entre nappes d'eau et végétaux, montre que le type des plantes se répercute au niveau de la surface. C'est ainsi qu'au niveau de la nappe d'eau salée, ce sont des plantes halophiles qui se prolifèrent, alors qu'au niveau de la nappe d'eau douce, ce sont plutôt les plantes non tolérantes aux sels qui se mettent en place. [Dr MOUSSA Kacem].

70 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-3-6- LE CLIMAT

Les précipitations atmosphériques caractérisent bien l'équilibre climatique d'une région. Par leur intensité, leur fréquence et leur irrégularité, les pluies ont une influence énorme sur le modèle du paysage.

On peut dire généralement, que plus un paramètre est rare et plus le réseau d'observation doit être dense pour pouvoir l'étudier ; ce n'est malheureusement pas le cas de la pluviométrie en Algérie où on ne dispose pas d'un grand nombre de stations météorologiques. A la faible densité du réseau s'ajoute le manque de continuité des relevés. La longueur de la période d'observation est généralement insuffisante pour assurer la stabilité des paramètres statistiques calculés surtout pour un élément à forte variance comme la pluie.

températures en°c 180 précipitations en mm 160 evaporation en mm humidité en % 140 vitesse du vent en m/s

120

100

80

60

40

20

0 J F M A M J J A S O N D

Graphe : 1 VARIATION INTRA-ANNUELLE DES PARAMETRES CLIMATIQUE

Notre graphe englobe les variations intra annuelles, des cinq paramètres principaux qui décrivent l'état du climat de la région d'Oran. Cas de la station d'Oran Es Senia, durant la période allant de 1995 à 2009.

Les paramètres pris en considérations dans ce graphe sont : Les précipitations, les températures, l'humidité, l'évaporation et le vent.

III-3-6-1- VARIATIONS DES PRECIPITATIONS

On remarque que les précipitations varient d'une manière régulière durant l'année, elles sont fortes pendant l'hiver et faibles à nulles pendant l'été. Les mois de Novembre et décembre sont les mois les plus pluvieux avec respectivement des quantités de 67,79 mm et

71 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

56,99 mm. Les mois de juin, juillet et août sont les mois les plus secs avec des quantités très faibles. La valeur moyenne annuelle de pluie dans cette station est de 351,8 mm classe la région d'Oran dans l'étage bioclimatique semi aride.

La variation saisonnière des précipitations par saison à Oran, Es-Sénia, montre que la saison d'hiver est la plus pluvieuse avec 145 mm, soit 41 % du total annuel, l'automne par 118 mm soit 34 % suivi par le printemps avec 83 mm soit 23 %, en suite et en fin l'été la saison la plus sèche avec une quantité très faible de 6 mm soit 2 %.

III-3-6-2- VARIATIONS DES TEMPERATURES

Les températures varient aussi d'une façon normale durant l'année. Elles varient inversement par rapport aux variations des précipitations. Elles sont fortes pendant la saison estivale et faible pendant la saison hivernale. Le mois de janvier est le plus froid avec 11 °C et août est le plus chaud avec 26 °C.

III-3-6-3- L'EVAPORATION

L'évaporation mensuelle sous abri à la station d'Oran, Es-Sénia est en relation directe avec les températures, elle augmente en allant de l'hiver à l'été.

Le maximum d'évaporation a lieu au mois de juillet et le minimum au mois de janvier et décembre. Le total annuel moyen est de 1203 mm, les fortes évaporations dépassant les 100 mm sont enregistrées d'avril à septembre, soit 6 mois consécutifs durant l'année.

III-3-6-4- VARIATION DE L'HUMIDITE

L'humidité moyenne à la station d'Es-Sénia varie entre 63% (mois de juillet) en été et 74% en hiver (mois de Décembre). La moyenne annuelle est de 68%.

Ces fortes valeurs d'humidité à Es-Sénia sont dues à la proximité de la mer. Ceci cause en hiver, la présence de fréquents brouillards matinaux. L'humidité varie d'un jour à l'autre à cause de la différence de température et de la direction des vents. Quant aux variations journalières, l'humidité atteint son maximum vers les premières heures du jour aux environ de 6.00h, diminue pendant la journée pour atteindre son minimum vers 15.00 h puis augmente de nouveau le soir.

III-3-6-5- LE VENT

L'agent le plus dynamique en surface du sol reste toujours le facteur vent, il est le premier responsable des déplacements de toutes particules fines, y compris les grains de sel, se trouvant sur les surfaces des chotts ou des sebkhas, Il agit en temps que transporteur de

72 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE toutes ces particules. Ils les déplacent à des distances dépendant de sa vitesse, et les déposant à des endroits imposés par sa direction. On défini par direction du vent, la direction d'où souffle ou vient le vent et non pas où va le vent. Une plaine située aux alentours d'une zone salée, risque d'être contaminée au fil des années, en cas où elle joue le rôle de surface réceptrice de dépôt de ces cristaux de sel. Ca peut être le cas de la plaine de la M'léta, qui se trouve juxtaposée à la grande sebkha d'Oran.

A la station d'Oran, Es-Sénia et d'après la rose des vents des huit directions, les vents prédominants sont les vents de direction Ouest, Nord et Sud-Ouest. La vitesse moyenne annuelle du vent est presque stationnaire durant l'année et elle est de l'ordre de 4 m/s.

Figure .17- REPRESENTATION DE LA DIRECTION DES VENTS DE LA ZONE D'ORAN

73 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-3-6-6- L'INSOLATION

En étage bioclimatique sec, l'insolation a un effet important sur la température et l'évaporation. A la station d'Es-Sénia, la durée d'ensoleillement moyenne varie entre 5,8 heures en décembre et 10,9 heures en juillet. Le soleil est présent pendant des heures considérables de la journée, cela provoque de la chaleur et augmente la demande en eau, ce qui influe directement sur le bilan hydrique et crée le stress hydrique.

12

10

8 e r u e h

6 n e

I 4

2

0 J F M A M J J A S O N D mois

Graphe 2: VARIATION DE L'INSOLATION

1800 évaporation annuelle en mm

1600 précipitation annuelle en mm

1400

1200

1000

800

600

400

200

0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Graphe 3 : VARIATIONS INTER-ANNUELLES DES PRECIPITATIONS ET DE L'EVAPORATION

74 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

La variation interannuelle des précipitations nous a montré que l'année la plus arrosée est celle de 2007, par rapport aux autres années prises en considération. L'évaporation est forte de 1995 à 1999 puis elle s'est légèrement atténuée durant le reste des années de la période.

III-3-6-7- ETUDE DES INDICES CLIMATIQUES

Il est possible en utilisant les indices climatiques de définir le type de climat de la région.

1- INDICE DE DEMARTONNE

En se basant sur le régime des précipitations et des températures, Demartonne a défini un indice d'aridité donné par l'expression suivante :

P I  Avec : P = précipitation moyenne annuelle en mm T  10

T = Température moyenne annuelle en °C

Alors pour : 20 < I < 30 climat tempéré 10 < I < 20 climat semi-aride 7, 5 < I < 10 climat steppique 05 < I < 7, 5 climat désertique 01 < I < 05 climat hyper-aride

Pour la station d'Oran, Es-Sénia I = 12,4 donc elle se trouve dans un étage bioclimatique semi-aride.

A l'intérieur de l'année un indice d'aridité mensuel a été défini comme suit :

12 P I  Avec : P = précipitation moyenne mensuelle en mm T  10

T= Température moyenne mensuelle en °C

Les indices d'aridité mensuels de la station d'Oran, Es-Sénia sont :

Tableau 7 : Indices d'aridité mensuels

J F M A M J J A S O N D 23,78 24,65 15,66 13,96 8,25 0,922 0,27 0,854 7,49 11,68 32,21 30,54

75 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

On remarque bien que pour cette station les mois de janvier, février, novembre et décembre jouissent d'un climat tempéré; mars, avril et octobre d'un climat semi aride et le reste de l'année d'un climat hyperaride.

2- INDICE DE MORAL

P. Moral a établi un indice climatique qui correspond aux régions écologiques de l'Afrique de l'ouest. Pour calculer l'indice pluviométrique annuel et faire la limite entre l'humidité et la sècheresse. I (A) = 1 marque cette limite.

(P mm) (I annuel) ²T 10T  200

Pour calculer l'indice pluviométrique mensuel et distinguer entre un mois sec et un mois humide.

(P mm) (I mensuel) ²t  T  20 10

²t Mois pluvieux : P ≥ + t + 30 10

t² ²t Mois humide : + t + 30 > P ≥ - t + 20 10 10

²t ²t Mois sec : - t + 20 > P ≥ - t + 10 10 20

²t Mois aride : P < - t + 10 20

Pour Es-Sénia, P = 351.8 mm et T = 18,4°c alors I (A) = 0,99

Donc un I (A) de 0,99 confirme la semi aridité de la région.

Tableau n° 8 : Indice pluviométrique mensuel de Moral à Oran, Es-Sénia

Paramètres J F M A M J J A S O N D P mm 42,2 45,7 31,8 30,6 20,2 02,5 00,8 02,6 20,9 29,5 67,8 56,9 T °c 11,3 12,3 14,4 16,3 19,4 23,2 25,9 26,3 23,5 20,3 15,3 12,3 I mensuel 01,9 02,0 01,2 01,0 00,5 00,1 00,0 00,0 00,4 00,7 02,4 02,5 Catégorie H H H H S A A A A S H H

76 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

D'après ce tableau, on remarque que l'humidité est présente au début et à la fin de l'année, par contre la sécheresse s'étale du mois de mai jusqu'au mois d'octobre, ce qui délimite la période sèche.

3- METHODE PLUVIOMETRIQUE

Pour Gaussen et Bagnouls, un mois est dit sec, si le total moyen des précipitations exprimé en mm est inférieur ou égal au double de la température moyenne exprimée en °c. Cette relation permet d'établir les diagrammes ombrothèrmiques sur lesquels les températures sont portées à une échelle double de précipitations.

Si la courbe des températures passe au dessus de la courbe des précipitations alors tous les mois de cette période sont secs

A la station d'Oran, Es-Sénia, on constate d'après ce diagramme que la période sèche s'étale de la fin avril jusqu'à la mi-octobre. Le reste de l'année est considéré comme période pluvieuse.

40 80

35 70

30 60 m m

n c ° e

25 50 n s e n

e o i r t u 20 40 a t t i a p r i é c p é

15 30 r

m période sèche P e T 10 20

5 10

0 0 J F M A M J J A S O N D mois

GRAPHE : 3 DIAGRAMME OMBROTHERMIQUE

77 Chapitre N°3 ZONE D'ETUDE & ETUDE DU MILIEU PHYSIQUE

III-3-6-8- SYNTHESE CLIMATIQUE

L'étude menée sur le climat révèle que cette région est marquée par un climat méditerranéen, semi-aride, caractérisé par une forte température en été, grâce à un ensoleillement continu pendant la journée et une température plus faible durant la période hivernale.

Les variations interannuelles et inter-saisonnières sont très importantes, ce qui montre que l'humidité et la sècheresse se manifestent pendant de longues périodes consécutives, c'est à dire qu'il y ait une alternance de périodes sèches qui durent jusqu'à dix années et plus. Durant ces périodes, les températures atteignent leurs maximas, ce qui entraîne un dessèchement du sol d'autant plus accentue par les vents assez fréquents.

L'analyse des températures mensuelles et annuelles moyennes a permis d'esquisser deux saisons thermiques avec de courtes périodes de transition la saison chaude marquée par l'augmentation générale de la température, va généralement de Juin à Septembre. La saison froide caractérisée par des moyennes mensuelles inférieures à 160C, s'étend de Novembre à Avril. Quant à l'évaporation, elle évolue suivant les deux saisons thermiques, c'est à dire qu'elle est très élevée en été, et moins importante en hiver.

Les vents prédominants sont de directions Ouest, Nord et Sud-Ouest. Avec une vitesse moyenne annuelle de 4 m/s.

L'humidité moyenne entre 63 % en été et 74 % en hiver, La moyenne annuelle est d'environ 68 %. Ces fortes valeurs d'humidité sont dues à la proximité de la mer. Ce qui cause en hiver, la présence de fréquents brouillards matinaux.

En climat sec, l'insolation a un effet important sur la température et l'évaporation. La durée d'ensoleillement moyenne journalière à Oran varie entre 5,8 heures en hiver et 10,9 heures en été.

Les indices climatiques ont montrés que cette région est marquée par deux périodes. Une période sèche allant de la fin avril jusqu'à la mi-octobre et une période humide réunissant le reste des mois de l'année.

78 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES Objectif :

Le but du travail est d'identifier sur l'image satellitaire, les sols classés comme terre salinisée, et les classer selon leurs degrés de sévérité. Ceci doit être fait par le biais d'une étude multitemporelle ou diachronique.

L'objectif est de faire ressortir les zones dégradées à partir des différentes prises de vues afin d'estimer l'évolution de la dégradation des sols dans le temps.

Par ailleurs, il est important d'expliquer le comportement du phénomène, puis de rechercher les causes qui accentuent son processus, comme il est commode de voir son interaction avec la végétation, et déduire son impact sur celle-ci et en particulier sur l'agriculture.

Pour ce faire, la plaine de la M'léta située à quelques kilomètres d'Oran et juxtaposée à la sebkha d'Oran a été choisi comme site de travail.

Le problème de la salinité dans cette région est dû principalement à la remontée capillaire des sels. La présence des sels est visible sur la surface du sol sous forme d'efflorescence ou de croûte salines. Nous procédons, dans un premier temps, à des traitements basés sur des combinaisons d'images, et nous envisageons à expliquer le comportement des sels envers la végétation. On essai encore de générer des indices comme l'Indice de végétation normalisée(NDVI), un indice de salinité ainsi que les néo canaux de l'Analyse en Composantes Principales. Une évaluation qualitative de ces résultats nous a orientés dans le choix des paramètres à utiliser dans la deuxième partie de ce travail. En effet, dans cette deuxième partie, nous avons implémenté une approche de classification supervisée. La validation de la carte obtenue va être accomplie par rapport aux constatations faites sur terrain.

79 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES

IV-1- INTRODUCTION

La télédétection spatiale peut représenter un moyen de caractérisation et de suivi des sols salés ou en voie de salinisation (MANCHANDA, 1984; RICHARDSON et al, 1976). La halite (chlorure de sodium) et le gypse sont les sels dominants à la surface des sols. Ils correspondent à une réflectance dans le visible et le proche infra-rouge le plus souvent maximale par rapport à l'environnement (BERENGER, 1985; LEMASSON, 1988). Le gypse, comme les autres sulfates, possède aussi des bandes d'absorption dans le moyen infra-rouge (EPEMA, 1986). La détection, parfois impossible (BARRIOS, 1988), se fait aussi de façon indirecte à partir du paysage et de marqueurs comme la végétation ou l'humidité (BIRD et al. 1982; MOUGENOT, 1989a).

L'infra-rouge thermique et les micro-ondes représentent des moyens d'investigations additionnels encore peu utilisés. Le premier, distingue les surfaces salées parce qu'elles sont plus froides que l'environnement, les sels relâchant en début de journée l'eau adsorbée au cours de la nuit (canal 6 de TM : MENENTI, 1986). Les micro-ondes sont efficaces pour les eaux salées (CALVIN et al. 1987; KLEMAS et al. 1987).

L'utilisation de la télédétection dans ce domaine nécessite un travail de laboratoire, qui doit être effectué entre les échantillons de terres salinisées et les réfléctances appropriés des satellites dans tout le spectre électromagnétique, pour caractériser les bandes spectrales et leurs combinaisons sous forme d'indices pour mettre en évidence les zones salées.

Les sels issus des sols et des nappes peuvent modifier temporairement ou en permanence les états de surface. Ces changements affectent la végétation et la surface du sol nu. La dynamique spatiale et temporelle des sols salés, particulièrement en zone semi-aride ou aride, nécessite un suivi au sol facilité par la télédétection aérienne et satellitaire (MANCHANDA, 1984 ; SHI YUANCHUN et XIE JIN GRONG, 1988 ; MOUGENOT et al, 1993).

L'instantanéité de certains processus comme la précipitation de sels en surface rendra parfois difficile l'identification directe et à tout moment des domaines salés. A l'inverse, des surfaces salées continues, épaisses, stables et homogènes, plutôt d'origine géologique, servent de site de calibration aux satellites (CONEL et al, 1988).

La télédétection doit devenir un outil de quantification en relation avec les différents constituants des états de surface et leur organisation. Les satellites opérationnels actuels possèdent des bandes spectrales d'environ 100 nm. Elles sont beaucoup plus larges que les bandes d'absorption observées sur les spectres des différents constituants au laboratoire.

80 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES

L'effet du constituant « sel » sur la réflectance peut être présenté dans les longueurs d'onde du visible au moyen infrarouge (400 - 2500 nm). Les absorptions dues aux sels sous forme de chlorures, sulfates, borates et carbonates, s'ajoutent à celles des autres constituants comme le fer, l'eau, la matière organique ou les argiles. La réalisation de courbes spectrales de sels au laboratoire permet de comprendre et de prévoir la réflectance terrain et satellitaire de la surface des sols salés et de proposer des indices radiométriques spécifiques. La distinction des sels sur le sol est incertaine quand les cristaux sont très fins.

Les principaux états de surface envisagée sont : - Les croûtes salines ou encroûtements ; - Les efflorescences salines ; - Croûtes algaires salines ; - Croûtes structurales, de décantation, à structure polygonale avec ou sans sels apparents.

On peut dire que les images satellitaires ne sont pas aussi précises, pour pouvoir différencie entre les degrés de salinisation d'un sol. Mais il est beaucoup plus rationnel et profitable de les employer pour cartographier les sols dégradés par ce fléau. Les applications pratiques de la télédétection existent et se développent fortement même si tous les phénomènes ne sont pas totalement compris ou modélisable.

Dans cet objectif, le travail présenté dans cette étude, représente une mise en oeuvre d'une méthode d'estimation des surfaces salinisées, ou en voie de salinisation en utilisant l'imagerie satellitaire et les données terrain. Les données satellite sont relatives aux images de Landsat TM de 30 mètre de résolution. Les données terrain correspondent aux échantillons localisés et identifiés sur le terrain pendant la sortie effectuée sur site.

81 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES

IV-2- PROSPECTION TERRAIN

Une sortie terrain a été effectuée au niveau de la zone d'étude (plaine de la M'léta). Cette mission nous a permis de prospecter la région et identifier le genre de sol et estimer son état de dégradation. En effet le sol de cette localité est généralement de type fersialitique, sol contenant le Fer, le Silicium et l'Aluminium, ce sont des sols relatifs aux pays méditerranéens. Les sels se trouvent parfois en surface. Ces sels font leurs apparitions par le phénomène de remonter capillaire et ne disparaissent que si elles sont diluées par l'eau et éliminer par le lessivage des sols.

Vu qu'on se trouve dans un étage bioclimatique proche du semi aride où les précipitations sont moyennes à faibles, les terres ont besoin de beaucoup d'eau pour pouvoir lessiver les sols des sels. Beaucoup de drains ont été distingués dans cette région, ces drains ont été réalisés pour servir à évacuer les sels lessiver par les eaux vers le bassin endoréique de la grande sebkha.

Pendant cette mission on a essayé de se rapprocher des gens pour collecter les informations nécessaires sur la région. Les agriculteurs nous ont confirmés l'effet néfaste de la salinité sur leur production agricole.

En effet, un terrain labouré chaque année, ne donne pas le même rendement qu'un autre mis au repos (en jachère). Les terres de cette localité sont fertiles et de rendement fort, lorsqu'elles sont irriguées. Les sols non irriguées ne produisent même pas le tiers de ceux irrigués. D'après ces gens un hectare de terre irriguée peut produire jusqu'à 30 quintaux de céréales, par contre la même portion de terre ne produit que quelques 4 à 5 quintaux, en sec.

La principale culture dans cette plaine est la céréaliculture. L'orge, l'avoine ainsi que le blé tendre (farine) sont les plus rentables, par contre le blé dur ne pousse que difficilement même en présence d'eau d'irrigation et ainsi son rendement est faible à presque nul. Les autres espèces rencontrées sur site sont les oliveraies et les figuiers. Les espèces sauvages sont en majorité des espèces halophytes du genre Halopeplis amplexicaulis servant de pâturage pour les animaux.

Quelques points d'eaux saumâtres sont disponibles. Ces eaux servent généralement pour l'irrigation ainsi que pour le cheptel.

82 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES

IV-3- DESCRIPTION DES DONNEES UTILISEES

La présente étude traite l'application concernant l'utilisation de l'imagerie spatiale à moyenne résolution (données TM de Landsat-5), pour le suivi du phénomène de salinisation et la cartographie de l'occupation du sol. La zone d'étude est relative à la plaine de la M'léta située dans la région d'Oran. La démarche empruntée pour réaliser ce travail se base sur une comparaison entre des images acquises à différentes dates durant une assez longue période. Ces données sont renforcées par des données collectées sur le terrain. Cette comparaison permet de comparer évolution du milieu à différentes dates. Plusieurs images du satellite Thematic Mapper sont disponibles sur cette région, mais à des saisons différentes. Vu l'objectif de notre étude, qui a pour objet le suivi de la dégradation du milieu par la salinité et de l'évolution de l'état de la végétation dans cette zone, il est préférable d'utiliser des images de résolution spatiale identique. Il est souhaitable de choisir des images prises durant les mêmes saisons afin de pouvoir réaliser des comparaisons et analyser l'évolution de la dégradation des sols et de la végétation. Pour pouvoir faire une comparaison de l'état de dégradation ou d'amélioration du couvert végétal, les données que nous avons utilisées dans cette perspective sont constituées de trois images satellitaires de Landsat TM-5. Ces images correspondent à la même période de l'année. Les données terrain représentes quelques échantillons relevés sur terrains témoignant de la réalité terrain. Ces données nous ont servi de référence sur l'image, et nous ont aidé à traiter les images.

IV-3-1- DESCRIPTION DES DONNEES SATELLITAIRES LANDSAT TM-5

Les images satellitaires utilisées dans ce travail, sont relatives aux images du satellite landsat TM-5 (Thematic Mapper) disponibles aux dates, correspondantes aux prises de vues du 27 février 1987, 12 février 2002 et celle du 26 février 2010.

Les images ont été choisies à la même saison et à des dates différentes, pour pouvoir effectuer une comparaison judicieuse de la situation du milieu. La comparaison doit être faite entre des images prises dans les mêmes conditions. Une comparaison entre des dates différentes et à des moments semblables de l'année, révèle une véritable variation de la modification de l'état du milieu. Les images satellites permettent d'assurer le suivi continu de l'état de variation de la végétation. Elles permettent d'explorer les changements qui apparaissent dans les grandes surfaces à vocation agricoles. L'utilisation de l'imagerie spatiale permet la visualisation des grandes étendues agricoles, elle met en évidence toutes les parcelles, elles peuvent informées sur la densité, l'age, l'état de santé et la nature du végétal. C'est un document complémentaire au travail de terrain pour garantir le bon suivi de l'agriculture.

83 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES

IV-3-2- DESCRIPTION DES DONNEES AU SOL

La sortie terrain de reconnaissance s'est avérée indispensable, elle s'est effectuée pour localiser les sites touchés par la salinité, les repérer sur l'image. Ces sites sont utilisés comme échantillons pour effectuer la classification des images. Cette classification nous a permis de faire ressortir les surfaces salinisées, pour pouvoir estimer la surface touchée par ce problème. Ce travail est appliqué à toutes les images de différentes dates. Les différents traitements sont comparés entre eux pour déceler l'évolution de l'état de la parcelle dans le temps. Ensuite on essayera de chercher quels étaient les paramètres qui ont causé ou contribué à accentuer ou remédier au problème de dégradation.

Les photos suivantes témoignent de l'originalité des surfaces salées au niveau de cette zone, cette salinité vient par efflorescence des sels se trouvant en sous sol. C'est par le processus de capillarité que ses sels apparaissent en surface et cause des problèmes aux constituants des terres et ainsi se répercute sur la végétation et sur le rendement attendu des cultures en place.

Voici une photo des sels en surface à la M'léta prise avec un appareil photo le 29 septembre 2010.

Photo .5- SEL EN SURFACE A LA M'LETA (le 29/09/2010)

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La végétation qui apparaît sur la photo (6) est relative à la plante de genre halophyte correspondante à la Micronecmun coraloides nommée l'Halopeplis amplexicaulis

Photo.6- La plante, Halopeplis amplexicaulis

Cette plante est la végétation la plus abondante qui s'installe sur les terrains dénudés des bordures des sebkhas de la région de l'Ouest algérien. Plusieurs facteurs sont à l'origine de la présence de cette espèce en cette position. Ce genre de végétation a sa propre stratégie de survivre et de se maintenir face à la concurrence des autres espèces, et ainsi de contribuer à la mise en valeur de ces milieux salins.

IV-4- METHODOLOGIE DE TRAVAIL

Le suivi du phénomène de salinisation des terres agricoles par télédétection, nécessite le repérage des parcelles contaminées. L'évolution de ce phénomène se reproduit dans le temps, cela nécessitera donc un suivi pendant une période assez longue. Afin de pouvoir déceler le changement paysagique d'une région, et voir le développement des cultures. Il est fondamental de disposer de données satellite multidates et un échantillonnage fiable justificatif du changement paysagique du milieu.

Plusieurs études ont essayé de trouver une démarche pour différencier entre un sol salin et un sol saint. L'objectif de ces travaux et de recenser les terrains contaminés, et de déterminer la source de leur contamination. Vu la complexité du problème et sa variation spatiotemporel, il n'est pas aisé de trouver une démarche définitive valable pour tout et par tout pour résoudre ce problème.

La gestion des terres salinisées exige une combinaison de pratiques agronomiques spécifiques, dépendant d'une définition précise des conditions basées sur une étude préalable détaillée et complète, des caractéristiques du sol, de la qualité de l'eau et des conditions locales, comme le climat, les cultures, l'environnement économique, social, politique et culturel, et les systèmes de cultures existants. Le contrôle de la salinité peut généralement se réaliser de diverses façons, particulièrement en agriculture irriguée. Cependant, plusieurs

85 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES pratiques peuvent être combinées au sein d'un système intégré qui fonctionne de manière satisfaisante.

La plupart des auteurs orientent leurs travaux sur l'utilisation des différents indices relatifs à la végétation et aux sols. Ils se basent sur l'analyse du comportement spectral. En effet chaque genre de sol possède une réflectance spécifique a lui. Les données satellitaires portant sur la cartographie des sols, ont permis de mettre en évidence l'influence des principaux paramètres qui conditionnent les mesures radiométriques enregistrées par les capteurs des satellites dans le domaine du visible et du proche infrarouge. Parmi ces paramètres, se trouvent les caractéristiques de la surface du sol, telles que la rugosité, la composition minéralogique, et la couleur.

Pour mener à bien notre travail, la démarche adoptée s'appuie sur un ensemble d'étapes relatives : - Aux choix des images et des canaux, - Extraction de la zone d'étude relative à la plaine de la M'léta, - Traitements des images, - Classification supervisée des images, - Calcul des superficies relatives aux différents thèmes choisis, - Résultats et discussions, - croisement des résultats.

IV-4-1 CHOIX DES IMAGES ET DES CANAUX

Pour mener à bien cette tâche, il est préférable de trouver des images relatives à des prises de vues comparables dans l'année, les canaux doivent être choisis de telle sorte que les délimitations des parcelles de terrain apparaissent nettement avec l'occupation des sols. Les sites dont le couvert végétal est dense, représentent les parcellaires de végétation en bon état de santé. Les sites correspondant au recouvrement végétal faible, correspondent soit aux sols en jachère, soit aux sols complètement dénudés. Cette situation marque un signe de maladie, ou annonce un état d'alarme de dégradation. L'endroit qui rempli ce genre de conditions est un sol pauvre, ou contaminer par l'une des causes principales de dégradation.

Les images sélectionnées pour notre étude, correspondent aux images du satellite Landsat TM-5, relatives aux prises de vue du 27 février 1987, du 12 février 2002 et à celle du 26 février 2010. La résolution spatiale des images choisies est de 30m.

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Ces dates ont été définies pour la simple raison qu'elles correspondent à la période, de la fin de l'hiver et au début de la saison du printemps. Si toutes les conditions sont réunies, en ce moment de l'année toute la végétation aurait pris un bon couvert végétal dans cette région, cela vient après les chutes de pluie durant la période allant de septembre à janvier, phase considérées comme période agricole dans la région oranaise. En supposant que l'année pluviométrique a été bonne ou moyenne, nous considérons que la végétation a poussée d'une manière normale. En effet un terrain saint serait au minimum couvert de végétation, soit agricole soit sauvage.

La classification des terres salinisées peut se faire par des méthodes de classification traditionnelle où chaque pixel est affecté à la classe correspondante à son échantillon. Chaque pixel ne peut appartenir qu'à une et une seule classe. L'identification des sols salinisés par télédétection est empêchée par la distribution particulière des sels en surface, généralement par des occurrences disparates (efflorescences) ou des croûtes salines, la rugosité, une variation spatiale progressive. Les sels sont souvent mélangés avec d'autres composants du sol rendant ainsi leur discrimination spectrale très difficile, une résultante de la confusion des réponses spectrales. Ceci conduit à faire appel à une approche de classification pouvant remédier à la distribution imprécise et discontinue des sels au niveau du sol.

La cartographie de la salinité a fait l'objet de plusieurs travaux de recherches dans le monde. Ils exploitent différents types de données de télédétection, comme les images optiques multispectrales et hyperspectrales, les images Radar. Les images Radar polarimétriques pour la détection de la salinité du sol n'ont pas été encore bien explorées. Parmi les travaux menés pour la cartographie de la salinité du sol on cite :

Saha S.K. et al, ont fait appel aux données TM pour la classification des surfaces salinisées et engorgées en Inde, et ont trouvé que ces deux types de surface peuvent être efficacement détectées, cartographiées et classifiées en utilisant les canaux TM3, TM4, TM5 et TM7.

Le canal infrarouge thermique TM6 a été utilisé par Mougenot B. et al, pour détecter les propriétés hygroscopiques des sels. Ces chercheurs sont arrivés à ce que la réflectance des feuilles d'une plante dépend formellement de leurs compositions (sel) et de leurs morphologies.

D'autres scientifiques Vidal A. et al, se sont basés sur la procédure de classification dite arbre de décision. Dans un premier temps, ils ont essayé de masquer la végétation en utilisant l'NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Puis ils ont calculé l'indice de brillance pour détecter l'état d'humidité et de salinité des champs abandonnés ainsi que les terres en jachère.

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Metternicht G.I. et al, ont essayé des approches basées sur la fusion de plusieurs types de données (visible, infrarouge thermique et données RSO) et dans le même article les auteurs citent les travaux de Lobell et al, qui ont proposé l'intégration de données multisources satellitaires et des données terrains multicouche pour la cartographie de la salinité de surface.

Youhao E et al, ont pu séparer les surfaces salinisées, les surfaces sablées du désert et la végétation en utilisant les températures de surface dérivées des images TM (Thématic Mapper) et l'indice NDVI. La relation entre la température de surface et L'NDVI montre que les sols salinisés ont une température élevée et un NDVI faible (0.03-0.08), le sable du désert a une température plus importante et un NDVI compris entre 0.09 et 0.15, alors que la végétation à une température faible et des valeurs de NDVI s'étalant entre 0.2 et 0.8. Ils ont fait appel à une classification supervisée par le maximum de vraisemblance exploitant les trois premières composantes de l'analyse en composantes principales (ACP), l'image NDVI et l'image des températures de surface. Ils ont signalé que la confusion est grande entre les surfaces moyennement et légèrement salinisées.

Abbas. A et al, ont testé plusieurs indices de salinité (SI) exploitant les quatre premières bandes du satellite IRS-1B LISS-II. Parmi les différents indices testés, celui exploitant les trois premières bandes (SI=B2*B3/B1) peut constituer un indice prometteur pour la détection de la salinité du sol. Alors qu'une composition colorée (RGB : B3B2B1) met aussi en évidence les efflorescences et les croûtes salines.

Dans notre étude, on va essayer d'utiliser la combinaison usuelle. Cette combinaison se traduit par la superposition des trois canaux du proche infrarouge TM4, le rouge TM3, et le bleu TM1. Ces trois canaux TM4, TM3 et TM1, sont utilisés par la plupart des scientifiques pour la visualisation et l'interprétation de l'occupation du sol. Cette combinaison parait la plus approprié dans notre cas. Elle permet de distinguer entre les différentes occupations de sol. En effet le canal TM4 (0.76 à 0.90 µm), représente le proche infrarouge et sert à mettre en évidence le taux de recouvrement des végétaux. Le canal TM3 (0.63 à 0.69 µm), représente le visible rouge qui est le deuxième pic d'absorption de la chlorophylle, il permet de différencier les végétaux par l'intensité de l'activité chlorophyllienne. La bande de TM1 (0.45 à 0.52 µm) représente le visible bleu, cette bande constitue le premier pic d'absorption de la chlorophylle, elle fait la différence entre un milieu peu chlorophyllien et un milieu chlorophyllien très actif.

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IV-4-2- EXTRACTION DE LA ZONE D'ETUDE A partir des images satellite on peut localiser nôtre zone d'étude, relative à la plaine de la M'léta qui est située au sud de la grande sebkha d'Oran.

A partir de la composition colorée des canaux TM4, TM3 et TM1 de l'image du 26 février 2010, on localise la zone d'étude puis on fait l'extraction à partir de l'image globale (voir figure 18). L'extraction de la zone d'étude a été faite à l'aide du logiciel ENVI 4.7 en utilisant le vecteur contours qui délimite la région.

Cette zone va être utilisée pour la suite du travail, comme zone d'application pour effectuer tous les traitements nécessaires afin d'aboutir au but recherché.

Figure .18- EXTRACTION DE LA ZONE D'ETUDE (PLAINE DE LA M'LETA) A PARTIR DE L'IMAGE DE LANDSAT TM

La description de la région en fonction des données recueillies sur le terrain s'avère intéressante, elle sert à décrire le terrain et identifier la nature et l'état de dégradation du sol. Les différentes constatations relevées sur terrain sont indiquées sur l'image, ces observations nous renseignent sur la nature du sol. Cette sortie nous a permis de reconnaître les différents états de surface de la plaine, ainsi que les degrés de salinisation des terres (voir figure 19).

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Figure .19 -REPRESENTATION DE LA PLAINE DE M'LETA AVEC LES DIFFERENTES OBSERVATIONS TERRAIN

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IV-4-3- TRAITEMENT DES IMAGES

Après avoir sélectionné les images nécessaires pour notre étude, on procède à des traitements relatifs aux ré échantillonnages des images qui ne sont pas à la résolution spatiale de 30 mètres. Toutes les images ont subi le traitement de la composition colorée, dont le croisement des trois canaux TM4, TM3 et TM1. Cette composition nous montre les différents thèmes d'occupation du sol et met en évidence plusieurs nuances correspondantes aux variations des types de sols, ainsi qu'aux différentes occupations du sol.

Un autre traitement généralement très utilisé, appelé étalement de la dynamique est appliqué sur ces images. Il vise à augmenter le contraste entre les différents objets, sans tenir compte de leur nature. Cette technique consiste à réaliser un rééquilibrage de l'histogramme des densités de l'image, en étendant linéairement les données originales vers les faibles et fortes valeurs de façons à séparer le plus possible des objets ayant un certain rapprochement. Ce procédé sert à montrer conformément les différences qui existent entre les thèmes.

D'autres traitements spécifiques ont été appliqués sur les images. L'analyse en composante principale qui se traduit par l'association de toutes les informations contenues dans les différents canaux qui constituent l'image en d'autres bandes appelés néo-canaux. Le premier néo-canal englobe 95% de l'information, le reste étant réparti sur les autres néo canaux.

Un autre traitement à été effectuer et qui est relatif au composantes indépendantes. Ce traitement est relatif à l'inverse de la composition principale, il sert à décomposer toute l'information contenue dans les canaux de l'image puis il la structure en des bandes, dont la première bande contient le maximum de différence entre les informations. Le croisement des deux premières bandes de l'ACP avec la première bande d'IC, permet de montrer tous les thèmes contenus dans l'image avec une nette différence entre les types d'objets dont la réflectance est proche l'une de l'autre.

IV-4-3-1- CLASSIFICATION SUPERVISEE DES IMAGES

Pour réaliser une classification supervisée, il est strictement nécessaire de choisir et de définir des échantillons sur l'image. Après cette démarche, on lance l'opération de la classification par la méthode du maximum de vraisemblance, qui parait la plus appropriée parmi les méthodes de classifications. En effet les classes, vont être définies de telle sorte que tous les pixels de même réflectance seront affectés à la même classe.

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En se basant sur les données terrain, on a pu repérer sur les trois scènes choisies aux différentes dates, les échantillons des quatre thèmes qui paraissent les plus nécessaire à mettre en évidence. Ces thèmes sont relatifs aux : - Surfaces dégradées, - Surfaces cultivées ou fertiles, - Cuvettes salées (sols ou il y'a accumulation des sels, et qui sont complètement dénudés de toutes végétations), - Jachère (sols au repos).

Après avoir déterminé et localisé les échantillons sur les images, on procède à la classification supervisée par maximum de vraisemblance. Cette classification parait dans notre cas la méthode la plus efficace qui permet de classer d'une manière rigoureuse nos images.

En se basant sur les différents échantillons prédéfinis, cette méthode affecte chaque pixel de même valeur ou de valeur proche à une classe distinguer. Le résultat donne une carte représentative des quatre groupes de sols prédéfinis.

Les trois cartes résultats sont représentées respectivement comme suit :

Figure .20- CLASSIFICATION ET RESULTATS DE L’IMAGE DU 27/02/1987

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Figure .21- CLASSIFICATION ET RESULTATS DE L’IMAGE DU 12/02/2002

Figure .22- CLASSIFICATION ET RESULTATS DE L’IMAGE DU 26/02/2010

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La carte est le moyen le plus efficace pour effectuer une comparaison judicieuse, entre plusieurs situations, surtout quand il s'agit de comparer entre des étendues assez grandes comme dans notre cas relatif à la plaine de la M'léta. Ces trois cartes nous ont mis en évidence les quatre thèmes rechercher, en effet chaque image à fait ressortir l'état correspondant à la situation réelle du terrain au moment de la prise de vue. La représentation des quatre thèmes à été faites normalement si on compare les résultats avec la vérité terrain. Ces cartes nous permettent de faire une comparaison entre les différentes dates. Elles permettent aussi de bien schématisés et de délimiter chaque objet. A partir ce ces cartes, on peut faire la distinction de l'évolution du phénomène de dégradation et ainsi le suivi de sa propagation. On peut aussi estimer les superficies atteintes par le processus de dégradation. Ce genre de représentation permet de valoriser les aires en voies de dégradation par ce phénomène, et avertir les décideurs du degré de gravité de la situation.

IV-4-3-2- CALCUL DES SURFACES SALINISEES

Après classification des images, Le calcul des superficies salinisées est indispensable pour pouvoir faire une comparaison entre les dates. Ce travail permet d'estimer les surfaces touchées par ce problème et de voir s'il y'a augmentation ou régression du phénomène, afin de peser son impact sur l'écosystème d'une manière générale et sur l'agriculture et le rendement agricole d'une manière particulière. Le tableau suivant englobe les superficies en hectares des différents thèmes mis en évidence, ces surfaces sont estimées à partir de la classification des images.

Tableau n° 9 : Surfaces estimées en hectare

Terrains dégradés Cuvettes salées Végétations Jachères Total (ha) (ha) (ha) (ha) (ha) 27/02/1987 15 304.4 1 070.19 16 640.28 19 352.52 52 367,39 12/02/2002 12 377.7 761.4 33 011.01 6 191.82 52 341,93 26/02/2010 33 091.2 792.81 14 362.02 4 130.1 52 376,13

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IV-4-4- RESULTATS ET DISCUSSIONS Vu qu'on s'intéresse à la dégradation des sols, il est plus commode de présenter les cartes résultats des sols, dont les parcelles sont touchées par le phénomène de salinité. Ces résultas sont représentés comme suit :

Figure .23- EXTRACTION DES PARCELLES DEGRADEES A PARTIR DE L'IMAGE DU 27/02/1987

Figure .24- EXTRACTION DES PARCELLES DEGRADEES A PARTIR DE L'IMAGE DU 12/02/2002

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Figure .25- EXTRACTION DES PARCELLES DEGRADEES A PARTIR DE L'IMAGE DU 26/02/2010

Le problème de la salinité est un problème difficile à déterminer et à contrôler. La contamination des terres par le processus de salinisation se fait facilement, dans les zones qui se trouvent à proximité de la mer, ou dans les zones à nappe souterraine salée et dont le niveau piézométrique est élevé. La plaine de la M'léta se trouve juxtaposée du bassin endoréique de la grande sebkha d'Oran avec un niveau altimétrique très faible. La différence d'altitude dans cette plaine est très faible, ce qui ne permet pas l'évacuation rapide des eaux, ainsi il facilite la stagnation des eaux et amplifie la décantation des sels dans ces zones. Pour avoir un bon rendement, une telle situation nécessite une quantité d'eau assez importante pour lessiver les sols. Or une surface vaste comme notre plaine ne peut pas être arrosée convenablement par le biais de l'irrigation. La pluie est le seul moyen adéquat pour satisfaire aux besoins en eau. Mais dans un climat méditerranéen ou les précipitations sont faibles a modérées, le rendement agricole dépend principalement de la quantité de pluie et surtout de sa distribution durant la période agricole.

Après cette description, les résultats obtenus dans notre cas sont alors convenables et satisfaisants comparer aux données de précipitations enregistrées pendant les périodes agricoles des années relatives aux prises de vue.

Ces données de précipitations sont mentionnées dans le tableau n°10 suivant :

96 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES Tableau n° 10 : Précipitations en mm relatives aux années de prise de vue

J F M A M J J A S O N D 1986 75 78 57 19 19 4 0 0 40 19 49 33 1987 52 43 3 2 12 0 29 9 29 46 80 17

2001 71 108 1 25 28 0 0 0 17 23 184 26 2002 3 4 50 57 38 1 0 18 1 15 71 1

2009 68 29 36 38 9 1 0 2 51 4 13 44 2010 146.8 48.8 58.2 26.5 15.7 4.1 0.1 9.2 12 40.2 32.9 19.5

Les trois images choisies sont prises en mois de février, donc en ce moment de l'année la terre aurait pris une bonne couverture végétale. Ce couvert végétal dépend essentiellement de la quantité d'eau reçue pendant les mois précédents. Vu que dans notre pays la saison agricole, commence à partir de la mi septembre de chaque année et se termine en général vers la fin du mois de juin; si les pluies ne tombent pas suffisamment ou leur distribution et mauvaise pendant cette période de l'année, le rendement sera faible à nul.

Pour notre cas si on compare les trois prises de vue qu'on a considérée, on remarque que :

La période allant du mois de septembre de l'année 1986 à février 1987 s'est montrée moyennement pluvieuse, avec une certaine homogénéité dans la distribution de ces pluies, c'est-à-dire que les pluies sont tombées presque identiquement pendant chaque mois. Cette bonne distribution a permis à la végétation d'évoluer dans des bonnes conditions. C'est la raison principale qui a permis la réduction des terrains salinisés. La surface occupée par la végétation est relativement importante comparée a la surface totale de la plaine, en tenant compte de la partie laisser au repos (jachère). Toutes ces interprétations ont été bien illustrées par les résultats donnés par le traitement de l'image de février de l'année de 1987.

L'année 2002 a été plus pluvieuse d'octobre à décembre, avec une bonne distribution des pluies pendant cette période, le mois de janvier 2002 est un mois presque sans pluie, ce qui a permis à la végétation de pousser d'une façon meilleure par rapport à l'année 1987. Avec ces conditions, les terrains salinisés ont diminué, laissant la place à une végétation naturelle. Les sols laissés en jachères pendant cette année représentent environ le tiers de ceux de l'année 1987.

Les traitements effectués sur l'image de février 2002, ont décelé effectivement tous ces changements. Ils ont mit en évidence l'occupation du sol au niveau de la plaine de M'léta.

La troisième image de 2010 a montrée une augmentation considérable des terres dégradées, et une réduction des sols occupés par la végétation et les sols laissés en jachères

97 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES relativement aux deux précédentes périodes. Cela s'explique par le manque d'eau pendant la période allant d'octobre à décembre d'une part et la mauvaise répartition des pluies pendant cette période d'autre part. En effet, la distribution était telle que sur 51 mm enregistrée en mois de septembre 2009, 32 mm sont tombée pendant la journée du 23 du mois. Les mois de décembre et de janvier ont montré le même scénario, vu que 28 mm sur 44 mm enregistrée en décembre se sont abattu pendant la journée du 19ème jour du même mois. Malgré que le mois de janvier 2010 s'est montré le plus pluvieux avec 146.8 mm, mais cette eau reste toujours mal répartie, puisqu'elle tombe encore sous forme d'averse. Pendant ce mois de janvier 124 mm d'eau est abattue sur les trois journées relatives au 24, 25 et 26 du mois. Cela se traduit par la perte de cette eau sous forme de ruissellement.

En fin on peut dire que l'eau régulière et en abondance est le seul moyen pour s'en débarrasser des sels en surfaces, et permettre le lessivage des sols, afin de permettre à la végétation d'évoluer dans des conditions normales.

IV-4-5- CROISEMENT DES RESULTATS :

Puisque notre objectif est de déterminer les aires détériorées par le problème de salinisation, à chaque date de prise de vue, il est recommandé de déterminer et d'extraire les surfaces dégradées touchées constamment par le phénomène de salinisation.

Pour ce faire le croisement des résultats obtenus à partir des images multidates, paraît la solution la plus appropriée qui peut déterminer la surface dégradée, réunissant les terrains dégradés et les cuvettes salées.

ARCGIS et le logiciel adéquat pour réaliser cette fonction, le croisement des trois résultats de terrains dégradés ajouter aux cuvettes salées nous donne le résultat suivant :

Surface absolue de terrains dégradés : 5785.0 ha Surface absolue des cuvettes salées : 643.8 ha Au total la superficie dégradée définitivement est approximativement de 6428.8 hectares

Ce résultat est schématisé dans la figure n°26.

98 Chapitre N°4 SUIVI DE LA DEGRADATION DES SOLS PAR IMAGES SATELLITES

Figure .26- SURFACE TOTALE DE DEGRADATION ABSOLUE

Un résultat n'est bien justifié que lorsqu'il est bien représenté par une carte. Cette carte schématise alors convenablement l'ensemble des terres dégradées. Elle englobe tous les endroits contaminés par le phénomène de dégradation, ainsi que toutes les régions de basses altitudes servant a accumulé les eaux ruisselées de la plaine. En effet les eaux se rassemblent dans ces endroits de faibles altitudes pour céder leurs sels par décantation. Cette carte représente la disposition à travers la plaine des 12.25% des sols non utilisés de façon définitive. Les décideurs agricoles de cette localité doivent ôter cette superficie de la surface totale de cette plaine pour pouvoir quantifier réellement leurs productions agricoles dans le futur.

L'établissement de la carte d'occupation du sol à partir de l'imagerie satellitale permet le suivi continu du phénomène de dégradation. Ce travail aide les décideurs à prendre toutes leurs dispositions pour remédier à l'extension du problème de salinisation. Il permet aussi aux responsables de programmer convenablement leurs programmes d'investissement à travers toute la plaine et d'actualiser la base de données pour une bonne gestion du milieu.

99 CONCLUSION & PERSPECTIVES

V- CONCLUSION & PERSPECTIVES

L'environnement est l'ensemble des éléments biotiques ou abiotiques qui entourent l'être vivant, cet espace doit nécessairement être préservé.

Parler de dégradation, revient à comparer entre deux états. Un état jugé dégradé et un état de référence jugé plus satisfaisant, selon un seuil de graduation, en précisant par rapport à quel état d'usages et de référence on se place. Les différents spécialistes n'ont pas nécessairement la même conception de ce qui fait la valeur d'un sol, et donc de ce qui peut le menacer ou le dégrader. On peut encore distinguer les dégradations permanentes, ou irréversibles, de celles que l'on peut considérer comme provisoires ou réversibles, quand les fonctions du sol peuvent être réhabilitées dans un délai raisonnable et à un coût acceptable.

Le sol est une des pièces qui forme l'environnement, on la considère comme une ressource fondamentale à protéger de la dégradation. La dégradation est un processus qui peut prendre plusieurs formes.

Plusieurs problèmes sont à la base de la dégradation des sols, les problèmes capitaux sont le climat, la pollution de l'air, la perte de biodiversité, la déforestation, la pénurie de l'eau douce et sa pollution, la pollution marine, la manipulation génétique, les déchets radioactifs et aléatoires. La salinité est l'un des grands problèmes de destruction de l'écosystème terrestre et de l'environnement. C'est un problème difficile à déterminer et à contrôler. La contamination des terres par ce processus se manifeste facilement, dans les zones à proximité de la mer, ou dans les zones à nappe souterraine salée et d'un niveau piézométrique élevé.

Plusieurs études ont été élaborées pour mettre en relief les effets de ce problème. Dans notre étude on tente de voir le comportement de ce phénomène et surtout son interaction avec la végétation. Pour cela on a utilisé les images de moyennes résolutions de landsat pour déterminer les zones dégradées et estimer les surfaces dont le processus risque d'être irréversible.

L’analyse des données s’est faite en deux phases :

- Une analyse générale du milieu physique et la variation du phénomène de dégradation dans le temps.

- Une analyse ponctuelle sur les années d’acquisition des données satellitales pour la recherche des surfaces dégradées et l'explication du phénomène causant des variations dans l’occupation du sol de 1987, 2002, 2010.

100 CONCLUSION & PERSPECTIVES

1- L’analyse du milieu physique de cette région nous a montré que les sols sont du genre fersialitique relatif aux régions méditerranéennes. Plusieurs phénomènes peuvent être à la cause de la dégradation du sol, et la salinité est l'un des phénomènes qui peut causer une dégradation irréversible du milieu.

Les monts du Tessala forment l'une des chaînes importantes de l'Atlas tellien de l'Algérie. Allongés entre la Tafna et l'oued Tlelat, ils s'installent au dessus des collines d'Ain Temouchent et de la plaine de M'léta au nord. Ils présentent des reliefs assez modestes, de 500 à 1000 mètres d'altitude, où les formes dégagées et aplanies de la plupart des sommets et des crêtes contrastent avec la jeunesse de certaines vallées, les affaissements et les ravinements de certains versants. L'aspect le plus montagneux, que représente cette chaîne se trouve au coté Est de djebel Tessala, culminant à 1064 m. Etroite et bien dégagée au dessus des plaines de la M'léta et de Sidi-Bel-Abbès, cette chaîne montagneuse est découpée par de nombreuses rivières qui se sont facilement enfoncées dans la masse peu résistante de marnes, d'argiles, de schistes et de grès du Crétacé et de l'Eocène. L'aspect topographique révèle une plaine dont la pente est très faible et un niveau altimétrique aussi faible.

La région est marquée par un climat méditerranéen, proche du semi-aride, caractérisé par une forte température en été, grâce à un ensoleillement continu pendant la journée et une température plus faible durant la période hivernale.

Les indices climatiques ont montrés que cette région est marquée par deux périodes. Une période sèche allant de la fin avril jusqu'à la mi-octobre et une période pluvieuse réunissant le reste des mois de l'année.

2- Le traitement des images et l'utilisation de la méthode de la classification supervisée, nous ont permis de mettre en évidence les zones dégradées par le phénomène de salinité. Parallèlement nous avons fait ressortir les surfaces contaminées puis calculer leurs surfaces.

L'explication du comportement de ce phénomène revient principalement à l’analyse climatique sur les dates coïncidant avec l’acquisition des données satellitales, qui ont montré la dégradation du parcours durant les années ou il n'y a pas eu une forte quantité de pluie. Cet effet peut être assimilé à la mauvaise répartition des précipitations.

Les résultats obtenus sont satisfaisants, Ils nous permettront de saisir les aires dégradées définitivement, de quantifier les surfaces contaminées par le problème, comme ils peuvent aussi contribuer à l'estimation du rendement agricole de la région.

101 CONCLUSION & PERSPECTIVES

En terme de perspective, ce travail pourrait se poursuivre en utilisant des images de plus hautes résolutions comme celle de QUICKBIRD ou IKONOS, en augmentant le nombre d'images durant la période d'étude, pour extraire d'une façon plus précise les zones dégradées.

- Connaître les signatures spectrales réelles des objets ou des thèmes présents dans la région, augmentent la précision dans la classification et aide à extraire les types de sols par degrés de dégradation.

- Délimiter les superficies complètement dégradées sur le terrain, sert à faire une comparaison réelle, entre les résultats obtenus de l'image et les données terrain.

- Connaître le rendement réel par hectare peut servir dans le futur à estimer à partir de l'image le rendement global de la plaine par type de culture.

- Créer une base de données qui sert d'outil d'aide à la gestion du milieu.

102 BIBLIOGRAPHIE

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DESCRIPTION DU LOGICIEL DE TRAITEMENT D'IMAGE, ENVI

ENVI est un logiciel destiné aux traitements d'images, il permet l'extraction des informations de l'imagerie satellite. Il facilite le traitement pas à pas dans nos chaînes d'analyse et de traitement d'images. C'est un logiciel puissant, Les dernières versions incluent des fonctionnalités comme l'intégration d'ArcGIS et l'automatisation de traitements d'images indispensables.

La version d'ENVI 4.7 a atteint un niveau supérieur dans l'intégration d'ArcGIS avec ENVI. Cette version nous permet d'utiliser facilement n'importe quel fichier de données sur ENVI, de visualiser des couches vectorielles sur notre image avec l'aspect et la symbolique adéquats, et d'exporter facilement nos résultats sous formes de produits cartographiques. Il intègre les supports de nouveaux formats, poursuivant sa volonté de nous donner accès aux derniers types de données et formats d'imagerie les plus récents.

L'intégration d'ENVI avec ArcGIS aboutira à une chaîne de traitement d'images complète. Les applications d'imagerie et de SIG convergent de plus en plus vers un point commun quelque soit le domaine d'utilisation. Leur complémentarité aide le photo interprète ou le scientifique à pouvoir naviguer d'une application SIG à une application de traitement d'images et partager ces fichiers et ces données non seulement pour améliorer l'efficacité de la chaîne de traitements, mais pour obtenir la meilleure information possible sur une zone d'étude.

DESCRIPTION DU LOGICIEL MAPINFO PROFESSIONAL VERSION 7.0

MapInfo est un logiciel qui est conçu pour fonctionner dans l'environnement Windows. Il respecte dans les guides de style Windows ainsi que les règles d'ergonomie (interface homme- machine exemple logiciels) des environnements Windows. Les utilisateurs de logiciels Microsoft seront à l'aise dans les fonctionnalités de base et retrouveront les leçons de souplesse pour accéder à ces fonctionnalités.

Ce n'est autre qu'un Système d'Information Géographique, qui sert à créer de l'information géographique, traiter, manipuler et cartographier l'information de différentes manières. Ce logiciel structure les informations en tables.

Il permet de réaliser simplement des cartographies qui exploitent les données attributaires, soit comme information lisible sur la carte, sous forme d'étiquette, soit sous forme de résultat d'analyse thématique.

Il peut utiliser tous les systèmes de projection établie dans le fichier MapInfow.prj. Map Info supporte jusqu'à 250 champs par table (Pascal Barbier, 2003). Exemple de gestion de base de donnée par le logiciel Mapinfo :

Figure.9- EXEMPLE DE BASE DE DONNEE SUR MAPINFO REPRESENTATION DE LA PLAINE DE M'LETA AVEC LES DIFFERENTES OBSERVATIONS TERRAIN IMAGE-RVB (TM4, TM3, TM1) du 27/02/1987 IMAGE CLASSIFIEE DU 27/02/1987 IMAGE RESULTAT (TERRAIN DEGRADE) DU 27/02/1987 IMAGE-RVB (TM4, TM3, TM1) du 12/02/2002 IMAGE CLASSIFIEE DU 12/02/2002 IMAGE RESULTAT (TERRAIN DEGRADE) DU 12/02/2002 IMAGE-RVB (TM4, TM3, TM1) du 26/02/2010 IMAGE CLASSIFIEE DU 26/02/2010 IMAGE RESULTAT (TERRAIN DEGRADE) DU 26/02/2010 SURFACE TOTALE DE DEGRADATION ABSOLUE Résumé:

L'Environnement est l'ensemble des éléments biotiques ou abiotiques qui entourent les êtres vivants. Il est devenu l'ensemble des composants naturels de la planète Terre, qui englobe l'air, l'eau, l'atmosphère, les roches, les végétaux, les animaux, et tous les phénomènes ainsi que les interactions qui s'y déroulent, aux alentour de l'homme et ses dynamismes. La protection de l'environnement est un enjeu majeur, sa préservation est un des trois piliers du développement durable. La dégradation, revient à comparer entre deux états. Un état jugé dégradé et un autre de référence jugé plus satisfaisant, selon une échelle de valeur. Il est nécessaire de mettre en relief les différentes causes de dégradation du sol, et de voir l'interaction des végétaux avec le phénomène de dégradation. Le sol est une des pièces qui forment l'environnement, il est indispensable de le protéger de la dégradation en urgence. La salinisation désigne un processus majeur de la dégradation des terres. La gestion des terres salinisées exige des pratiques agronomiques spécifiques. Le contrôle de la salinité peut généralement se réaliser de diverses façons, particulièrement en agriculture irriguée. Nos zones agricoles n'ont pas échappées à ce fait, en connaissant des dégradations importantes. La vaste plaine de M'léta située à coté de la grande sebkha d'Oran a connue une dégradation importante au fil des temps et continue à subir cette dégradation jusqu'à nos jours. La Télédétection et les systèmes d'informations géographiques peuvent aider à chercher les origines, les causes, les facteurs renforçant ce problème et permettent éventuellement le suivi de son évolution. L'objectif est de faire ressortir les zones dégradées à partir des différentes prises de vues afin d'estimer l'évolution de la dégradation des sols dans le temps. Par ailleurs, il est important d'expliquer le comportement du phénomène, puis de rechercher les causes qui accentuent son processus, comme il est commode de voir son interaction avec la végétation, et déduire son impact sur celle-ci et en particulier sur l'agriculture. Le problème de la salinité dans cette région est dû principalement à la remontée capillaire des sels. La présence des sels est visible sur la surface du sol sous forme d'efflorescence ou de croûte salines. Nous procédons, à des traitements basés sur des combinaisons d'images, et nous envisageons à expliquer le comportement des sels envers la végétation. On essai encore de générer des indices comme l'Indice de végétation normalisée(NDVI), l'indice de salinité ainsi que les néo canaux de l'Analyse en composantes principales. Une évaluation qualitative de ces résultats nous a orientés dans le choix des paramètres à utiliser dans ce travail. En effet, nous avons implémenté une approche de classification supervisée. La validation de la carte obtenue va être accomplie par rapport aux constatations faites sur terrain. En fin on a procédé à cartographier et calculer les surfaces dégradées d'une façon presque définitive dans cette région.

Mots clés: Environnement, dégradation, salinité, télédétection, Sig, cartographie.