Sub)Urbanization Process in an African City: Lubumbashi (Democratic Republic of Congo
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COMMUNAUTÉ FRANÇAISE DE BELGIQUE UNIVERSITÉ DE LIÈGE – GEMBLOUX AGRO-BIO TECH Landscape ecological consequences of the (sub)urbanization process in an African city: Lubumbashi (Democratic Republic of Congo) Marie ANDRE Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor (Ph. D.) in Agronomy and Bioengineering Co-supevisors: Jan BOGAERT Philippe LEJEUNE Civil year 2016 COMMUNAUTÉ FRANÇAISE DE BELGIQUE UNIVERSITÉ DE LIÈGE – GEMBLOUX AGRO-BIO TECH Landscape ecological consequences of the (sub)urbanization process in an African city: Lubumbashi (Democratic Republic of Congo) Marie ANDRE Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor (Ph. D.) in Agronomy and Bioengineering Co-supevisors: Jan BOGAERT Philippe LEJEUNE Civil year 2016 Summary If anthropogenic effect is a general term accounting for the influence of human activities on environment, it may also designate specific influences that may be inter- and intralinked. Thus, urbanization and suburbanization are anthropogenic processes contributing to the broad anthropogenic effect. They hide in turn other subprocesses of land transformation that will be called here the secondary spatial impacts. However, although the growing influence of the latter processes, they are still not defined consensually nor exist a comprehensive and applied-oriented methodology to delimit them. The general objective of this thesis is to develop a spatially explicit methodology to evaluate the landscape ecological consequences of the urbanization and suburbanization processes, taking a representative city of Sub-Saharan Africa as a case study: Lubumbashi (Democratic Republic of Congo), and the last decade as the period of study. That general objective is addressed through two themes, to which correspond specific objectives. The first theme concerns the evaluation of the anthropogenic land use and land cover dynamics and the second one proposes a methodology to evaluate the expansion of urban and suburban areas, in relation with consistent definitions of the areas in the urban-rural gradient. For both themes, the propositions are based on remote sensing techniques and landscape ecology metrics. Results show that the region of Lubumbashi underwent a global anthropisation increase mostly constituted of minor rises of anthropisation levels but impacting mainly the most natural landscape classes. Urban and suburban areas were located through the use of the proportion of built-up metric, the secondary spatial impact area through the use of adjacencies of the less natural landscape patches. The growth shape of the urban and suburban areas is concentric, except in the south- western part of the city where an affluent of the river Kafubu and its adjacent wetlands slow the urban expansion. The secondary spatial impact area dynamics seems determined, in the north-west, by the relief and, in the north-east, by a transportation axis. It is the latter dynamics that is dominant for the period. It corresponds to the so-called savanisation process, probably due to wood fuel and charcoal production. The methodologies developed here could be improved by taking connectedness into account, by using an additional configuration metric for the definition of urban areas or by taking advantage of i spatially explicit socio-economic data. They could also be tested on mining sites, other cities and/or using images of different spatial resolution. ii Résumé Si l’anthropisation est un terme générique décrivant l’influence des activités humaines sur l’environnement, il peut aussi désigner des influences spécifiques qui peuvent être inter- et intra- liées. Ainsi, l’urbanisation et la périurbanisation sont des processus anthropiques qui contribuent à l’anthropisation globale. Ils induisent à leur tour d’autres sous-processus de transformation du territoire qui seront appelés ici les impacts spatiaux secondaires. Toutefois, malgré l’influence croissante de ces derniers processus, ils ne sont toujours pas définis de façon consensuelle ; il n’existe pas non plus de méthodologie cohérente et spatialement explicite pour les délimiter. L’objectif général de cette thèse est de développer une méthodologie spatialement explicite pour évaluer les conséquences écopaysagères des processus d’urbanisation et de périurbanisation en considérant une ville représentative d’Afrique sub-saharienne comme cas d’étude : Lubumbashi (République Démocratique du Congo), et la dernière décennie comme période d’étude. Cet objectif général est rencontré en explorant deux thématiques qui constituent les objectifs spécifiques. La première concerne l’évaluation des dynamiques anthropiques influençant l’utilisation et l’occupation du sol et la seconde propose une méthodologie pour évaluer l’expansion des zones urbaine et périurbaine, en cohérence avec des définitions des zones comprises dans le gradient urbain-rural. Pour les deux termes, les propositions sont basées sur des techniques de télédétection et des indices paysagers. Les résultats montrent que la région de Lubumbashi a connu un accroissement global de son anthropisation, principalement via des augmentations mineures des niveaux d’anthropisation, ces dernières impactant principalement les classes paysagères les plus naturelles. Les zones urbaine et périurbaine ont été localisées grâce à l’utilisation de l’indice de proportion de surface bâtie, les surfaces d’impact spatial secondaire via l’utilisation de la contiguïté des taches paysagères les moins naturelles. La forme de croissance des zones urbaine et périurbaine est concentrique, excepté dans la partie sud-ouest de la ville où un affluent de la rivière Kafubu et ses marécages adjacents ralentissent l’expansion urbaine. Les dynamiques des zones d’impact spatial secondaire semblent déterminées, au nord-ouest, par le relief et, au nord-est, par un axe de transport. C’est cette dernière dynamique qui est dominante durant la période d’étude. Elle correspond au fameux processus de savanisation, résultat probable de la production de bois de chauffe et de charbon. iii Les méthodologies développées ici pourraient être améliorées en prenant la connectivité fonctionnelle en compte, en utilisant un indice de configuration additionnel pour la définition des zones urbaines ou en s’appuyant sur des données socio-économiques spatialement explicites. Elles pourraient également être testées sur des sites miniers, d’autres villes et/ou en utilisant des images de résolution spatiale différente. iv Aux termes de la loi belge du 30 juin 1994 sur le droit d’auteur et les droits voisins, seul l’auteur a le droit de reproduire partiellement ou complètement cet ouvrage de quelque façon et forme que ce soit ou d’en autoriser la reproduction partielle ou complète de quelque manière et sous quelque forme que ce soit. Toute photocopie ou reproduction sous autre forme est donc faite en violation de la dite loi et des modifications ultérieures. Remerciements Cette thèse est hautement improbable : elle est le résultat d’un improbable enchaînement d’évènements individuels dont la probabilité d’apparition était elle-même extrêmement faible. Tout a commencé par une candidature spontanée envoyée en avril 2010. Laquelle fut suivie par l’envoi d’une offre d’emploi en juillet de la même année : on recherchait un assistant pour le master en Architecture du Paysage 2.0. Mon tout premier remerciement revient donc à l’équipe chargée d’évaluer les candidatures et qui décida de me faire confiance. Ensuite, je remercie Grégory Mahy d’avoir tout d’abord assuré pendant plusieurs mois le rôle de « superviseur intérimaire » pour ensuite, après avoir laissé ce rôle à d’autres, avoir continué à suivre de près mes recherches. Les discussions et points de vue inattendus ont grandement contribué à enrichir cette thèse, mais aussi à m’ouvrir l’esprit. Merci ensuite à mes deux co-promoteurs, Jan Bogaert et Philippe Lejeune, d’avoir supervisé mon travail au fil des années. Jan, je suis ravie de constater que nous avons pu trouver un langage commun et une manière de fonctionner permettant de tirer le meilleur parti de nos différences ; Philippe, merci pour ce suivi fait du mélange de perfectionnisme et de décontraction dont toi seul a le secret. Merci ensuite aux autres membres de mon comité : Cédric Vermeulen et Yves Hanin pour avoir accepté de tenir ce rôle, mais aussi pour vos contributions à l’enrichissement de cette thèse. Merci enfin à Patrick Meyfroidt d’avoir accepté de rejoindre l’équipe des membres du jury et de me faire ainsi profiter de son expérience. Merci à Gilles Colinet d’avoir accepté de présider le jury. La supervision est une chose, le travail au jour le jour en est une autre. Je remercie bien sûr mes collèges de Biodiversité et Paysage pour les échanges, les coups de main, les marques de soutien et chaque sourire échangé, mais aussi les membres de l’axe de Gestion des Ressources Forestières auxquels je me suis plu à me mêler, au mess ou lors de mes quelques « stages techniques » estivaux. En particulier, merci à Isabelle Vranken pour notre fructueuse collaboration et nos discussions conceptuelles sans fin. Merci à Justine Maréchal pour son importante contribution aux premiers aspects techniques de cette thèse. Et enfin, merci à Samuel Quevauvillers pour son appui technique indispensable et sans faille. v Lors de mon travail de terrain, rien n’aurait été possible sans le support du personnel de l’Ethiopian Institute of Architecture, Building Construction and City Development de l’Université d’Addis Abeba et de la faculté d’Agronomie de l’Université de Lubumbashi (un merci particulier à Mour Inwen qui se retrouve bien malgré lui inclus dans la catégorie « Université de Lubumbashi »). Je ne peux écrire cette partie de remerciements sans rendre hommage à mes collègues de la première heure, devenues entretemps des amies : Gwenn Frisson, Catherine Richard, Julie Lebrun, Joëlle Vandersteen, notre géologue Christelle Dere et notre petite physicienne Elisabeth Jérôme. Quel beau cadeau de la vie que de vous avoir rencontrées ! Merci à vous tous, amis et famille, pour votre soutien constant durant ces quelques années, bien que ce projet ait pu vous paraître fou, vu de l’extérieur, à bien des moments.