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Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et télédétection.

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par Mamane Barkawi MANSOUR BADAMASSI
Université Mohamed V Agdal - Master spécialisé 2016
  

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ONU CRASTE-LF UNIVERSITE

MOHAMED 5

FACULTE DES SCIENCES RABAT

INSTITUT
SCIENTIFIQUE

MASTER EN SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L'ESPACE

Promotion 2014 - 2016

OPTION : TELEDETECTION ET SYSTEME D'INFORMATION GEOGRAPHIQUE

MEMOIRE DE PROJET DE FIN D'ETUDES
INTITULE :

CARTOGRAPHIE DE L'EVOLUTION SPATIO-TEMPORELLE DE LA
VILLE DE NIAMEY (NIGER) ET EVALUATION DE L'ETAT DE
SECHERESSE MOYENNANT LES OUTILS SIG ET TELEDETECTION

Présenté par : MANSOUR BADAMASSI Mamane Barkawi

Soutenu publiquement le 23 juin 2016 devant le Jury composé de :

Pr. Anas Emran Institut Scientifique, Rabat Président

Pr. Driss TAHIRI IAV-Hassane II, Rabat Encadrant

Mr. Abdelali TAOUSS Directeur Géosphère Co-Encadrant

Mr. Noureddine BIJABER Cadre CRTS, Rabat Examinateur

DEDICACE

Je dédie ce mémoire à :

Ma mère

Affable, honorable, aimable : vous représentez pour moi une bonté par excellence, la source de tendresse et l'exemple du développement qui ne cesse de m'encourager et de prier pour moi. Je vous dédie ce travail témoignage de mon profond amour. Puisse Dieu, le tout puissant vous préserve et vous accorde santé, longue vie et bonheur.

A mon défunt père

Aucune dédicace ne saurait exprimer l'amour, l'estime et le respect que j'avais toujours eu pour vous. Rien au monde ne vaut les efforts fournit jour et nuit pour mon éducation et mon bien être. Ce travail est le fruit des sacrifices que vous aviez consentis pour mon éducation et ma formation. Que votre âme repose en paix. Amen !

2

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

REMERCIEMENTS

Mes sincères remerciements et ma profonde gratitude vont à l'endroit du Professeur Abderrahmane Touzani, Directeur du Centre Régional Africain des Sciences et Technologies de l'Espace en Langue Française (CRASTE-LF) de nous avoir offert une formation d'une qualité inestimable et utile pour nos pays respectifs. Je tiens également à remercier tout le Staff du CRASTE-LF avec à leur tête Monsieur Abdeldjelil LANSARI, Directeur Adjoint pour leur dévotion et leur présence ainsi qu'à tout le corps enseignant ayant contribué à cette formation.

Je remercie également les personnes qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce projet de fin d'étude.

Je pense en premier lieu à mes deux encadrants, notamment mon professeur et directeur de ce mémoire, Monsieur le Professeur Driss TAHIRI, qui m'a guidé dans l'élaboration et la concrétisation de ce travail. Votre rigueur et générosité m'a beaucoup donné de l'espoir et du courage pour la réalisation de ce projet de fin d'étude.

Et Monsieur l'Ingénieur Abdelali TAOUSS, directeur du bureau d'étude GEOSPHERE et tuteur de mon stage, pour m'avoir intégrée au sein de son bureau d'étude, pour le temps qu'il m'a consacré le long de ce travail et de m'avoir aidé et soutenu dans le cadre de ce projet de fin d'étude.

Je vous adresse ma profonde reconnaissance, mon respect et mes vifs remerciements.

Je tiens à remercier aussi, le professeur BIJABER Noureddine du Centre Royal de Télédétection Spatiale (CRTS) du Royaume du Maroc, de m'avoir apporté son soutien et son aide dans la détermination de l'indicateur de sécheresse météorologique (SPI).

Je remercie notre coordinateur du master, Professeur Anas EMRAN, qui n'a pas cessé de nous encourager pendant toute la durée de cette formation et qui a su nous trouver les meilleurs formateurs pour ce master.

Mes très sincèrement remerciements à la Faculté des Sciences (FSR), l'Institut Scientifique (IS) et l'Université Mohamed V (UM5) du Royaume du Maroc pour leur participation à ma formation.

Un grand merci à l'Agence Marocaine de Coopération Internationale (AMCI) pour nous avoir accordé une bourse pendant les deux ans de notre formation.

Finalement je remercie les membres du jury, pour leur bienveillance à évaluer mon travail.

3

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

RESUME

L'étude des changements d'occupation du sol constitue un intérêt capital pour la connaissance, la gestion, le suivi et l'évaluation de notre environnement. En effet depuis quelques décennies, la ville de Niamey connait une croissance démographique exponentielle. Ce phénomène a entrainé une dynamique urbaine caractérisée par l'augmentation et la densification des espaces urbanisés (bâti plus infrastructure) qui entrainent l'occupation des espaces naturels.

A cet effet le but de cette étude consiste à cartographier les changements d'occupation du sol de la ville de Niamey à partir des images satellitaires Landsat (1985, 1994, 2003 et 2016) et d'évaluer l'état de sécheresse météorologique par l'indice de précipitation standardisé (SPI).

L'approche méthodologique adoptée se base sur la classification des images Landsat, puis par la comparaison de ces classifications à l'aide des matrices de transitions entre les périodes 1985-1994, 1994-2003 et 2003-2016 afin de cartographier les changements intervenus. A l'issus de ces résultats il ressort une extension de l'espace bâti principalement dans la direction Nord, Nord-ouest qui se fait aux désavantages des zones de cultures, du sol nu, de la végétation. Dans le souci de mieux justifier les changements du couvert végétal pendant la période d'étude, nous avons fait recours à un indicateur de sécheresse météorologique.

Concernant l'évaluation de l'état de cette sécheresse, nous avons procédé par l'approche de l'indice de précipitation standardisé qui se base uniquement sur les données de précipitations de longue durée. Ainsi les données de précipitations Chirps ont servi au calcul de cet indice sur une période de 34 ans (1981-2014). Les résultats de cet indice ont permis de mettre en évidence non seulement les périodes sèches et les périodes humides enregistrés depuis 1981, mais aussi de faire le lien entre l'évolution du couvert végétal et cette sécheresse.

Les résultats issus de ce projet de fin d'étude ont servi à la conception et l'élaboration d'une base de données spatiale afin de mieux appréhender l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey.

Mots clés : Etude diachronique, Evolution, Landsat, Milieu urbain, Niamey, Niger, Sécheresse, SIG, Spatio-temporel, Télédétection.

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Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

LISTE DES ABREVIATIONS BDS : Base de données spatiale

CHG : Climate Hazards Group

CRASTE-LF : Centre Régional Africain des Sciences et Technologie de l'Espace en Langue

française

CRTS : Centre Royal de Télédétection Spatiale du Maroc

IAV : Institut Agronomique Vétérinaire

INS : Institut National de la Statistique

IRSH : Institut de Recherches en Sciences Humaines

NASA : National Aeronautics and Space Administration

RGPH : Recensement Général de la Population et de l'Habitat

SIG : Système d'information géographique

SPI : Indice de précipitation Standardisé

SRTM: Shuttle Radar Topograthy Mission

UBT: unité de bétail tropical

USGS: United States Geological Survey

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Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

TABLE DES MATIERES

DEDICACE 2

REMERCIEMENTS 3

RESUME 4

LISTE DES ABREVIATIONS 5

LISTE DES FIGURES 9

LISTE DES TABLEAUX 10

INTRODUCTION GENERALE : CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE 11

QUESTIONS DE RECHERCHE 12

OBJECTIFS DE L'ETUDE 13

PREMIERE PARTIE : CADRE GENERAL DE L'ETUDE : PRESENTATION DE LA ZONE

D'ETUDE / CONCEPTS ET METHODOLOGIES 14

Introduction partie I : 15

CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE 16

I.1 Introduction 16

I.2 Caractéristiques physiques 16

I.2.1 Situation géographique de la ville de Niamey 16

I.2.2 Caractéristiques climatiques 17

I.2.3 Caractéristiques géologiques 18

I.2.4 Caractéristiques hydrographiques 18

I.2.5 Caractéristiques géomorphologiques et pédologiques 19

I.3 Caractéristiques socio-économiques 20

I.3.1 Démographie de la région de Niamey 20

I.3.2 Activités socio-économiques 20

I.3.2.1 Agriculture 20

I.3.2.2 Elevage 21

I.4 Conclusion 21

CHAPITRE II : CONCEPTS ET METHODOLOGIES 22

II.1 Introduction 22

II.2 Cadre conceptuel 22

II.3 Données et méthodologies 23

II.3.1 Données et matériels utilisés 23

II.3.2 Méthodologies 24

A. Prétraitements 24

A.1 Calibrage radiométrique 25

A.2 Rehaussement radiométrique (stretching) 26

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Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

A.3 Correction géométrique 26

B. Classification des images Landsat - Validation 26

II.3.2.1 Méthode de détection des changements d'occupation du sol 28

II.3.2.2 Méthode de détermination et de cartographie de l'indicateur de sécheresse (indice de

précipitation standardisé «spi») 29

II.3.2.3 Méthode de conception de base de données spatiale 31

II.4 conclusion 37

Conclusion partie I : 39

DEUXIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSIONS 40

Introduction partie II : 41

CHAPITRE III : CARTOGRAPHIE DE L'EVOLUTION D'OCCUPATION DU SOL 42

III.1 Introduction 42

III.2 Présentation des résultats cartographiques et statistiques 43

III.3 Analyse de l'évolution de l'occupation du sol de 1985 à 2016 46

III.3.1 Etat de l'occupation du sol de 1985 à 2016 46

III.3.1.1 Etat de l'occupation du sol en 1985 46

III.3.1.2 Etat de l'occupation du sol en 1994 46

III.3.1.3 Etat de l'occupation du sol en 2003 47

III.3.1.4 Etat de l'occupation du sol en 2016 47

III.4 Evolution de l'occupation du sol de 1985 à 2016 48

III.4.1 Evolution de l'occupation du sol de 1985 à 1994 50

III.4.2 Evolution de l'occupation du sol de 1994 à 2003 51

III.4.3 Evolution de l'occupation du sol de 2003 à 2016 53

III.5 Conclusion 54

CHAPITRE IV : DETECTION DES CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU SOL DE 1985 A

2016 55

IV.1 Introduction 55

IV.2 Résultats cartographiques et statistiques des changements 55

IV. 3 Détection des changements spatio-temporels de la ville de Niamey entre 1985 et 2016 57

IV.3.1 Changements spatio-temporels de la ville de Niamey de 1985 à 1994 57

IV.3.2 Changements spatio-temporels de la ville de Niamey de 1994 à 2003 59

IV.3.3 Changements spatio-temporels de la ville de Niamey de 2003 à 2016 61

IV.3.4 Synthèse des changements Spatio-temporels de la ville de Niamey de 1985 à 2016 63

IV.4 Conclusion 65

CHAPITRE V : FACTEURS INFLUENÇANT LES CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU

SOL 66

7

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

V.1 Introduction 66

V.2 Facteurs anthropiques 66

V.2.1 Croissance de la population 66

V.2.2 Développement de l'habitat irrégulier (bidonville) 67

V.3 Facteurs naturels (la sécheresse) 68

V.4 Conclusion 69

CHAPITRE VI : EVALUATION DE L'ETAT DE SECHERESSE METEOROLOGIQUE : CALCUL ET CARTOGRAPHIE DE L'INDICE DE PRECIPITATION STANDARDISE (SPI)

ENTRE 1981 ET 2014 70

VI.1 Introduction 70

VI.2 Résultats cartographiques et statistiques du SPI 70

VI.3 Conclusion 73

CHAPITRE VII : ANALYSE DE L'ETAT DE SECHERESSE METEOROLOGIQUE DE LA

PARTIE OUEST DU NIGER ET DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1981 A 2014 74

VII.1 Introduction 74

VII.2 Analyse de l'état de sécheresse de 1981 à 1991 74

VII.3 Analyse de l'état de sécheresse de 1992 à 2002 74

VII.4 Analyse de l'état de sécheresse de 2003 à 2014 75

VII.5 Synthèse et conclusion de l'état de sécheresse de 1981 à 2014 75

VII.6 Conclusion 76

CHAPITRE VIII : BASE DE DONNEE SPATIALE : REQUETES SPATIALES 77

VIII.1 Introduction 77

VIII.2 Requêtes spatiale 77

VIII.2.1 Requête spatiale N°1 77

VIII.2.2 Requête spatiale N°2 77

VIII.2.3 Requête spatiale N°3 : 77

VIII.2.4 Requête spatiale N°4 : 78

VIII.3 conclusion 78

DISCUSSIONS 80

Conclusion partie II : 83

CONCLUSION GENERALE 84

BIBLIOGRAPHIES 87

ANNEXES 1 : 90

ANNEXES 2 : 90

ANNEXES 3 : 90

ANNEXES 4 : 91

8

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

LISTE DES FIGURES

FIGURE 1 : LOCALISATION DE LA ZONE D'ETUDE 16

FIGURE 2 : PRECIPITATION ET COURBE DE TEMPERATURE DE LA VILLE DE NIAMEY TIRE A PARTIR DE

(GEOLOGIE DU SUD-OUEST-NIGER., 1981) 17
FIGURE 3 : RESEAUX HYDROGRAPHIQUES DE LA VILLE DE NIAMEY, EXTRAIT A PARTIR DU MNT

SRTM ET VALIDE AVEC UNE CARTE TOPOGRAPHIQUE (1/20 000) 18
FIGURE 4 : CARTE GEOMORPHOLOGIQUE ET PEDOLOGIQUE DE LA VILLE DE NIAMEY. EXTRAIT A PARTIR DE LA CARTE GEOMORPHOLOGUE ET PEDOLOGIQUE DE LA PARTIE OUEST DU NIGER,

REALISE PAR GREIGERT 2000. 19

FIGURE 5 : ETAPES DE TRANSFORMATION DES DN EN REFLECTANCE (NDIAYE M. L., 2015) 25

FIGURE 6 : METHODE DE CALCUL DE LA MOYENNE HISTORIQUE ET DE L'ECART TYPE HISTORIQUE DES

PRECIPITATIONS DE LA PARTIE OUEST DU NIGER DE 1981 A 2014 31

FIGURE 7 : MODELE CONCEPTUEL DE BASE DE DONNEES (MCD) 32

FIGURE 8 : MODELE DE REQUETES SPATIALE DE LA BASE DE DONNEES 36

FIGURE 9 : ORGANIGRAMME DE LA METHODOLOGIE 38

FIGURE 10 : APERÇU DES IMAGES LANDSAT (15 M) RETENUES POUR LA CARTOGRAPHIE DES

CHANGEMENTS (COMPOSITION FAUSSE COULEUR ROUGE-INFRAROUGE 432) 42
FIGURE 11 : REPARTITION EN POURCENTAGES DES CLASSES D'OCCUPATION DU SOL DE 1985 A 2016 43

FIGURE 12 : CARTE D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY EN 1985 44

FIGURE 13 : CARTE D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY EN 1994 44

FIGURE 14 : CARTE D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY EN 2003 45

FIGURE 15 : CARTE D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY EN 2016 45

FIGURE 16 : CARTES D'EVOLUTIONS DES CLASSES D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE

1985 A 2016 49
FIGURE 17 : TAUX D'EVOLUTION DES CLASSES D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY ENTRE

1985 ET 1994 51

FIGURE 18 : TAUX D'EVOLUTION DES CLASSES D'OCCUPATION DU SOL ENTRE 1994 ET 2003 52

FIGURE 19 : TAUX D'EVOLUTION DES CLASSES D'OCCUPATION DU SOL ENTRE 2003 ET 2016 54

FIGURE 20 : CARTES DES NATURES DE CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY

DE 1985 A 2016 55
FIGURE 21 : CARTE DES CHANGEMENTS GLOBAUX D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE

1985 A 2016 56
FIGURE 22 : REPARTITION DES SURFACES DES CHANGEMENTS GLOBAUX DE LA VILLE DE NIAMEY DE

1985 A 2016 57
FIGURE 23 : CARTE DE NATURE DE CHANGEMENT D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE

1985 A 1994 59
FIGURE 24 : CARTE DE NATURE DE CHANGEMENT D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE

1994 A 2003 61
FIGURE 25 : CARTE DE NATURE DE CHANGEMENT D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE

2003 A 2016 63
FIGURE 26 : CARTE DE NATURE DE CHANGEMENT D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE

1985 A 2016 64
FIGURE 27 : EVOLUTION EN HABITANTS DE LA POPULATION DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1960 A 2012

(SOURCE : RGPH/INS) 67
FIGURE 28 : VARIATIONS MOYENNE ANNUELLES DES PRECIPITATIONS DE LA VILLE DE NIAMEY DE

1985 A 2015. SOURCE : PRECIPITATIONS CHIRPS 68

9

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

FIGURE 29 : CARTE DE VARIABILITE SPATIALE DE L'INDICE DE PRECIPITATIONS STANDARDISE (SPI) DE LA PARTIE OUEST DU NIGER ET DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1981 A 1996 (CLASSIFICATION SELON

MCKEE 1993) 71
FIGURE 30 : CARTE DE VARIABILITE SPATIALE DE L'INDICE DE PRECIPITATIONS STANDARDISE (SPI) DE LA PARTIE OUEST DU NIGER ET DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1997 A 2014 (CLASSIFICATION SELON

MCKEE 1993) 72
FIGURE 31 : EVOLUTION DES VALEURS ANNUELLES MOYENNES DE L'INDICE DE PRECIPITATION

STANDARDISE DE LA PARTIE OUEST DU NIGER DE 1981 A 2014 73

FIGURE 32 : CARTES DES REQUETES SPATIALES FORMULEES (HA = HECTARE) 79

LISTE DES TABLEAUX

TABLEAU 1 : DONNEES CLIMATIQUES DE LA VILLE DE NIAMEY 17

TABLEAU 2 : CARACTERISTIQUES DES IMAGES LANDSAT ARCHIVE TELECHARGEES 23

TABLEAU 3 : CLASSES D'OCCUPATION DU SOL RETENUES POUR LES CARTES D'OCCUPATION DU SOL 27 TABLEAU 4 : CLASSIFICATION DE LA SECHERESSE EN FONCTION DES VALEURS DE L'INDICE DE

PRECIPITATION STANDARDISE (SPI) SELON MCKEE (1993) 31

TABLEAU 5 : REGROUPEMENT DES CLASSES D'OCCUPATION DU SOL 33

TABLEAU 6 : EXEMPLE DE TABLE ATTRIBUTAIRE DES DIFFERENTES COUCHES (CAS DE L'ANNEE 1985)

33
TABLEAU 7 : TABLE ATTRIBUTAIRES DE LA COUCHE ISSUE DE LA FUSION DES 4 COUCHES

D'OCCUPATION DU SOL 34

TABLEAU 8 : TABLES ATTRIBUTAIRES DES CLASSES D'ENTITES DE LA BDS 34

TABLEAU 9 : SUPERFICIE EN HECTARES ET EN POURCENTAGES DES CLASSES D'OCCUPATION DU SOL 43 TABLEAU 10 : TAUX D'EVOLUTION EN POURCENTAGE ET EN HECTARES DES CLASSES L'OCCUPATION

DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1985 A 2016 48
TABLEAU 11 : TAUX DES CHANGEMENTS GLOBAUX D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY

DE 1985 A 2016 56
TABLEAU 12 : MATRICE DE CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1985 A

1994 58
TABLEAU 13 : MATRICE DE CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1994 A

2003 60
TABLEAU 14 : MATRICE DE CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE 2003 A

2016 63
TABLEAU 15 : MATRICE DE CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU SOL DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1985 A

2016 64
TABLEAU 16 : VALEURS DE LA MOYENNE ET ECART-TYPE HISTORIQUE DES PRECIPITATIONS DE LA

PARTIE OUEST DU NIGER DE 1981 A 2014 70
TABLEAU 17 : VALEURS ANNUELLES MOYENNES DE L'INDICE DE PRECIPITATIONS STANDARDISE DE

1981 A 1991 70
TABLEAU 18 : VALEURS ANNUELLES MOYENNES DE L'INDICE DE PRECIPITATIONS STANDARDISE DE

1992 A 2002 70
TABLEAU 19 : VALEURS ANNUELLES MOYENNES DE L'INDICE DE PRECIPITATIONS STANDARDISE DE

2003 A 2014 71

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Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Introduction générale : Contexte et problématique

INTRODUCTION GENERALE : CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE

Située dans la partie ouest du Niger, la ville de Niamey est divisée en deux rives par le fleuve Niger dont la rive gauche où se trouve la partie la plus importante de la ville et la rive droite. Les questions environnementales préoccupent aujourd'hui la communauté internationale. De graves menaces pèsent sur les ressources naturelles soumises d'une part à l'effet des changements climatiques et d'autre part aux impacts des actions anthropiques. Ces menaces se ressentent encore plus à Niamey, où les conditions climatiques sont des plus défavorables (Sanda Gonda H., 2009). Suites aux conditions climatiques très sévère de la partie Nord du pays (climat désertique), les habitants du Nord non seulement ne pouvant plus supporter les menaces climatiques, mais aussi compte tenu des activités économiques moins développées, préfèrent migrer vers la partie ouest du pays notamment dans la ville de Niamey. D'une part à cause de son titre de capitale administrative du pays, et d'autre part parce que ces populations espèrent trouver dans cette ville (Niamey) des conditions de vie assez meilleur mais aussi pouvoir accéder facilement aux emplois.

Selon (Abdou N., 2005), la population de l'Ouest nigérien est estimée à 4 millions d'habitants concentrés principalement le long du fleuve et se compose de plusieurs groupes ethnolinguistiques. Le taux de natalité est supérieur à 60 %. Ce qui conduit à une forte croissance démographique mais aussi à une urbanisation extraordinaire. L'extension de cette urbanisation se fait au détriment de certaines classes d'occupation des sols telles que la végétation, les champs de cultures, les sols nus, etc.

La croissance démographique de la ville de Niamey conduit à une consommation d'espace et une occupation anarchique du sol et donc à la création des nouvelles catégories d'occupation du sol.

Dans ce contexte d'explosion démographique et d'intensification des activités économiques, les espaces naturels jouent un rôle essentiel dans l'espace urbain, leur existence est nécessaire à la production d'oxygène et au recyclage des rejets gazeux afin d'assurer un équilibre écologique. Ils ont cependant subi de fortes mutations. Ce sont généralement des phases de dégradation qui se manifestent par leur régression spatiale et leur altération qualitative sous l'influence de facteurs naturels mais surtout à cause d'une urbanisation galopante. Ce qui aboutit à la conversion des zones de végétation naturelle en zone de cultures ou la conversion des zones de cultures en zone d'habitation (Aminata., 2006).

A cela s'ajoute les conséquences des changements climatiques dans le pays (climat chaud et sec) mais surtout dans la capitale Niamey. Au Niger, les changements climatiques se

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Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Introduction générale : Contexte et problématique

manifestent par une diminution significative des précipitations et une hausse de température. D'ailleurs d'après certaines études réalisées par Brohan (2006), les prévisions indiquent que les températures moyennes continueront leur ascension dans les prochaines décennies. Ce manque de précipitations et la hausse des températures conduit généralement à une sècheresse, à ne pas confondre avec l'aridité. La sécheresse se manifeste dans le temps tandis que l'aridité est un phénomène spatial (l'aridité est limitée dans les régions à faible précipitation). Les conséquences de la sécheresse sont énormes et catastrophiques (perte de vie, perte de la fertilité des sols, dégradation des sols, famines, hausse des prix alimentaires, etc.). La sécheresse est un phénomène naturel complexe qui se manifeste uniquement par certains indices et paramètres que plusieurs chercheurs ont essayé de les identifier. En effet, ces indices permettent d'identifier les différents types de sécheresse (météorologique, agricole et hydrologique), son intensité, sa durée, son étendu spatiale et sa probabilité de récurrence. La plupart de ces indices sont fondés sur deux concepts à savoir : l'année normale, et le seuil qui indique la sécheresse.

Ainsi la connaissance des transformations actuelles des surfaces terrestres représente un intérêt important pour l'évaluation de l'état de l'environnement, pour le suivi de développement d'une ville, d'un pays. Or avec le développement des systèmes d'analyse (outils SIG) appliqués à l'espace, la connaissance et le suivi de notre environnement sont devenus assez commode. Aujourd'hui on estime que 80 % des informations ont une connotation spatiale (ESRI France, 2015). D'où la nécessité de faire recours à ces outils SIG et Télédétection qui nous seront d'une aide capitale pour la réalisation de ce travail.

Notre étude s'inscrit dans ce cadre qui consiste d'une part à cartographier et quantifier l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey sur une période de 31 ans (1985 à 2016) avec les images Landsat archives ; et d'autre part d'évaluer l'état de sécheresse météorologique de la partie ouest du Niger avec les données de précipitations Chirps depuis 1981 à 2014.

QUESTIONS DE RECHERCHE

La problématique ainsi définie, il convient dès lors de s'interroger dans un premier lieu sur les zones affectées par les changements d'occupation du sol, c'est-à-dire de les localiser pour mieux déceler leurs natures et de pouvoir les quantifier ; deuxièmement, sur l'état des précipitations de la partie ouest du Niger depuis les années 1981 jusqu'à nos jours (2014).

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Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Introduction générale : Contexte et problématique

OBJECTIFS DE L'ETUDE

L'objectif principal de cette étude est de cartographier les changements d'occupation du sol de la ville de Niamey (capitale du Niger) à partir des données acquises à différentes dates (1985, 1994, 2003 et 2016) et évaluer l'état de sécheresse météorologique de la partie ouest du Niger par l'indice de précipitation standardisé (SPI).

De cet objectif principal, découlent quatre objectifs spécifiques :

y' Détecter les changements d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 2016 ; y' Cartographier les natures des changements d'occupation du sol intervenues dans la zone d'étude de 1985 à 2016 ;

y' Déterminer et cartographier l'indice de précipitations standardisées (SPI) entre 1981 et 2014 ;

y' Mettre en place une base de données spatiale pour archiver nos résultats et les rendre plus accessibles aux utilisateurs.

Pour ce qui est de l'évaluation de l'état de sécheresse, nous allons nous intéresser seulement sur un indicateur de sécheresse (standardized precipitation index «SPI»), qui est un indicateur de sécheresse météorologique. Cet indice sera calculé sur toute la partie ouest du Niger puis par la suite faire un zoom sur notre zone d'étude.

En ce qui concerne l'organisation de ce travail, deux parties ont été considérées : la première partie présente le cadre général de l'étude (présentation de la zone d'étude/cadre conceptuel et méthodologique) et la deuxième partie porte sur les résultats et discussions.

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PREMIERE PARTIE :

CADRE GENERAL DE L'ETUDE : PRESENTATION DE LA ZONE
D'ETUDE / CONCEPTS ET METHODOLOGIES

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

Introduction partie I :

Cette partie se compose de deux chapitres. Le premier chapitre porte sur la présentation de la zone d'étude notamment sa localisation géographique, les différentes caractéristiques physiques qui la composent ainsi que les activités économiques exercées par la population de la ville de Niamey. Le deuxième chapitre est consacré aux définitions des mots clés du sujet et sur les différentes approches méthodologiques adoptées pour la réalisation de ce projet de fin d'étude.

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE

I.1 Introduction

Dans ce chapitre il sera question de localiser la zone d'étude, et par la suite présenter ses traits physiques. La localisation de la zone d'étude passe par sa situation géographique et sa subdivision administrative. Pour ce qui est de ses caractéristiques physiques, ce sont les facteurs naturels et anthropiques.

I.2 Caractéristiques physiques

I.2.1 Situation géographique de la ville de Niamey

Niamey, capitale de la République du Niger aussi dénommé ville de Niamey est située sur le fleuve Niger dans l'extrême ouest du pays. Elle s'étant en longitude entre les méridiens 2°03 et 2°10 Est, et en Latitude entre les parallèles 13°28 et 13°35 Nord. Avec une superficie de 240 Km2, elle est peuplée de 1 026 848 habitants dont 511 166 hommes et 515 682 femmes (RGPH 2012). Elle est construite sur un plateau surplombant la rive gauche du fleuve Niger et sur une plaine alluviale de sa rive droite, entre 180 et 240 mètres d'altitudes. Depuis le 24 novembre 1988, la ville compte cinq arrondissements communaux dont les arrondissements I, II, III, et IV se trouvent sur la rive gauche du fleuve tandis que l'arrondissement V se trouve sur la rive droite.

Figure 1 : Localisation de la zone d'étude

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

Pour mieux étudier l'évolution de la ville de Niamey, nous avons jugé utile de travailler seulement dans l'espace urbain comme le montre la figure 1 ci-dessus. L'exclusion de certaines parties des arrondissements (II, III, IV et V) à l'extrêmes de la zone d'étude est due à la forte ressemblance de la signature spectral entre le bâti et le sol nu d'une part et entre la végétation, les cultures pluviales et la brousse tigrée d'autre part. Cela entraine d'importantes confusions. La quantification de ces classes (bâti, de la végétation, des cultures pluviales) sera surestimée lors de l'introduction de ces parties.

I.2.2 Caractéristiques climatiques

La ville de Niamey est caractérisée par un climat de type sahélien qui désigne une zone de transition, à la fois floristique et climatique, entre le domaine saharien au nord et les savanes du domaine soudanien (à ne pas confondre avec le pays du même nom), où les pluies sont substantielles, au sud. Les précipitations s'étalent sur trois à quatre mois (juin à septembre) dans l'année suivie d'une longue saison sèche (octobre à mai) (Sanda Gonda H., 2009). La saison des pluies (juin à septembre) (figure 2) est marquée par un flux de sud-ouest : « la mousson ». Il apporte au début de la saison des pluies des tempêtes de sables, dans lesquelles de nombreuses averses et des orages très violents se développent, avec un pic en août (Tableau 1). Cette période correspond au passage du Front intertropical (FIT) au-dessus des pays sahéliens et sub-sahéliens. Malgré les températures beaucoup plus modérées (minimum 16,1°C et maximum entre 40 à 47°C), le ressenti est toujours lourd, en raison de la forte humidité ambiante (Niamey., 2016). La période d'été correspond aux mois de mars, avril et mai.

Tableau 1 : Données climatiques de la ville de Niamey

P. mm

250 200 150 100 50

0

 

125 100 75 50 25 0

T. °c

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

Figure 2 : Précipitation et courbe de température de la ville de Niamey tiré à partir de (Géologie du Sud-Ouest-Niger., 1981)

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

I.2.3 Caractéristiques géologiques

Des études géologiques ont été réalisées dans l'ouest du Niger entre autres par [Greigert (1961, 1963), Greigert et Pougnet (1967), Machens (1966, 1967, 1973) et Ferier (1981)] (Géologie du SO-Niger., 1981). Pour ces auteurs, la partie ouest du Niger, où se localise notre zone, est située sur diverses formations du socle précambrien ouest africain (région du Liptako-Gourma à l'ouest, Aïr au nord-est) et sur des formations Paléozoïques, Mésozoïques et Tertiaires du Bassin des Iullemeden qui s'étendent de l'Algérie au Mali vers le Bénin et le nord du Nigéria.

I.2.4 Caractéristiques hydrographiques

Le fleuve Niger et ses affluents constituent l'essentiel du réseau hydrographique dans la ville de Niamey (figure 3). Ils constituent pour cette ville un atout naturel remarquable et draine une superficie de 700 000 km2 en amont de Niamey avec un débit maximum journalier d'environ 2340 m3/s (Sanda Gonda H., 2010). La période des hautes eaux correspond aux mois de décembre-janvier, celle des basses eaux aux mois de mai-juin. Les abords du fleuve sont le domaine de la riziculture et de cultures de contre-saison (jardinage). Le réseau hydrologique secondaire est saisonnier.

Figure 3 : Reseaux hydrographiques de la ville de Niamey, extrait à partir du MNT SRTM et validé avec une carte topographique (1/20 000)

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

I.2.5 Caractéristiques géomorphologiques et pédologiques

Du point de vue géomorphologique, la ville de Niamey est constituée par un ensemble de relief assez complexe. Cet ensemble est essentiellement constitué de plateaux structuraux, de plaines alluviales et de vallées fluviales dont la vallée du fleuve qui divise la ville en deux rives : droite et gauche. La rive gauche est le domaine des plateaux et terrasse ferrugineuse sur laquelle est établie la ville alors que sur la rive droite, les plaines constituent l'essentiel des formes du relief bien qu'elles subsistent quelques buttes et plateaux (figure 4).

Au cours de ces vingt dernières années, la recherche pédologique dans le sud-ouest du Niger s'est axée principalement sur les sols profonds sableux qui sont d'un grand intérêt pour les petits cultivateurs (Frieder Graef., 1993).

Ces études ont été réalisées à grande échelle (1:100 - 1 : 25.000) et sur quelques sites seulement. Aujourd'hui, la région toute entière, y compris les terres à faible potentiel agricole, sont utilisées pour le pâturage ou les cultures. Les qualités chimiques et physiques des sols légèrement sableux ou argileux du 'Continental Terminal' et des sols du socle sont encore peu connues. La seule étude détaillée réalisée dans la zone d'étude a été effectuée par Gavaud et Boulet (1967) à l'échelle 1 : 500.000 (Frieder Graef., 1993).

Figure 4 : Carte géomorphologique et pédologique de la ville de Niamey. Extrait à partir de la carte géomorphologue et pédologique de la partie ouest du Niger, réalisé par Greigert 2000.

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

I.3 Caractéristiques socio-économiques

L'ensemble des facteurs liés à la fois à la dynamique interne de la population et à l'exode rural entraine une forte croissance de la population. Cet accroissement de la population est à l'origine de nombreuses conséquences notamment, le développement des activités intra urbaine et péri urbaine comme l'agriculture par exemple. Ainsi, une étude sur la population de la ville de Niamey nous permettra d'avoir une idée sur les changements d'occupation du sol.

I.3.1 Démographie de la région de Niamey

Selon Dr Hamadou Issaka, Chercheur au Département de Géographie et Aménagement de l'Espace à l'Institut de Recherches en Sciences Humaines (IRSH) de l'Université Abdou Moumouni de Niamey, Niamey, la capitale du Niger, est devenue Commune Urbaine à partir de 1955 revue « le Sahel 2016 ». Elle connaîtra une croissance démographique, fruit en partie de son statut de capitale de colonie, et donc de principal pôle d'attraction pour les populations à la recherche d'un emploi salarié ou d'une formation. En outre, il a noté que l'accession du pays à l'indépendance et son statut de capitale lui feront bénéficier d'infrastructures nationales et internationales, ce qui affecte nécessairement l'espace. C'est surtout à partir des années 1970, dit-il, que suite aux sécheresses répétitives, la croissance démographique de Niamey prit de l'ampleur avec pour conséquence directe une demande accrue en logements et donc une forte consommation d'espace qui se fait au détriment des champs de la périphérie ce qui a forcément pour conséquences des changements d'occupation des sols revue «le Sahel 2012».

I.3.2 Activités socio-économiques

La population de Niamey pratique plusieurs activités économiques afin de subvenir à ses besoins. Dans le cadre de notre étude, nous allons nous intéresser aux secteurs d'activités qui interviennent ou qui ont des répercussions sur les changements d'occupation du sol.

I.3.2.1 Agriculture

La principale activité économique de la population de la ville de Niamey demeure l'agriculture. D'après Moussa Lamine., 2013, ce secteur du fait du caractère périurbain des zones de production agricole, connait une régression considérable liée à une diminution des superficies cultivables face à un accroissement exponentiel des besoins. On y assiste très souvent à un déficit céréalier obligeant parfois certains agriculteurs à opter pour d'autres pratiques qui contribuent à la dégradation de l'environnement déjà fragilisé par des phénomènes d'origines diverses. Le maraichage aux abords du fleuve Niger et ses affluents est aussi développé et occupe les populations à faible revenu (Harouna Z M., 2007).

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

I.3.2.2 Elevage

Cette activité a aussi un grand effet sur les changements d'occupation du sol. Car le surpâturage entraine non seulement la compaction du sol mais aussi la diminution de l'espace végétal. Pour (Moussa Lamine., 2013), malgré son caractère urbain, la ville de Niamey regorge un important cheptel de plus de 45 000 UBT (unité de bétail tropical) en 2004. Cet effectif ne fait qu'accroitre d'année en année à cause d'une demande croissante en viande et en lait, ce qui entraine plus de surpâturage et donc plus de changements d'occupation du sol.

I.4 Conclusion

Le choix de la ville de Niamey pour la réalisation de cette étude n'est pas fortuit. Premièrement, c'est la ville la plus peuplée du Niger, ce qui conduit à la consommation d'espace pour l'urbanisation (dans les normes ou pas). Deuxièmement c'est la capitale administrative du pays ce qui entraine encore de la consommation d'espace pour l'aménagement de la ville (infrastructure et équipements de base). Troisièmement la ville renferme d'importantes activités d'agricultures (maraichage, riziculture, etc.) et d'élevages qui ont pour conséquence le surpâturage et la destruction du couvert végétal. Tous ces paramètres entrainent sans cesse des changements d'occupation du sol.

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

CHAPITRE II : CONCEPTS ET METHODOLOGIES

II.1 Introduction

Dans le souci d'atteindre les objectifs cités ci-haut, dans ce chapitre il sera question de définir les concepts généraux de l'étude et de proposer une méthodologie adéquate pour la détection des changements, l'évaluation de l'état de sécheresse météorologique et la conception de la base de données spatiale.

II.2 Cadre conceptuel

Il est judicieux de définir les concepts clés pour éviter toute confusion de la part du lecteur afin de lui faciliter la compréhension.

Evolution : c'est le passage progressif d'un état à un autre, ayant eu pour résultat l'apparition de formes nouvelles.

Etude diachronique : c'est l'analyse de l'évolution d'un phénomène dans le temps. Ainsi dans ce travail, nous allons étudier l'évolution de la ville de Niamey sur une période de 31 ans (1985 à 2016).

Sécheresse : De manière générale, la sécheresse est un déficit des disponibilités en eau par rapport à une situation considérée comme normale pour une période donnée et une région déterminée. Néanmoins il existe plusieurs types de sécheresse, la sécheresse météorologique, hydrologique, agricole et socio-économique. Dans ce travail, la sécheresse étudiée est :

La sécheresse dite météorologique : elle est basée sur le degré d'aridité d'une période sèche par rapport à la normale (médiane ou moyenne) et sur la durée de cette période sèche. Ces définitions doivent être considérées spécifiques à une région puisque les conditions météorologiques normales changent grandement d'une région à l'autre (cette définition est tirée du rapport Système d'Alerte précoce à la Sécheresse dans trois pays de la rive Sud de la Méditerranée : Algérie, Maroc, et Tunisie)

Spatio-temporel : ce mot composé désigne simplement tout aspect relatif à la fois à l'espace et au temps. Dans notre étude, il sera question de voir comment les différentes classes d'occupation du sol (représentées en polygones) évoluent dans le temps (la date de la prise de vue des classes d'occupation du sol) et dans l'espace (emplacement occupé par les polygones représentant une classe).

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

II.3 Données et méthodologies

II.3.1 Données et matériels utilisés

a. Images satellitaires : les Images satellitaires du capteur Landsat archive ont été utilisées pour la réalisation de ce projet de fin d'étude (tableau 2). Elles ont été téléchargées gratuitement grâce au programme américain de télédétection spatiale (NASA et USGS), http://earthexplorer.usgs.gov/, qui se consacre aux sciences de la Terre. Le choix des images a été fait en fonction de nos objectifs ci-haut mais aussi de la disponibilité de ces dernières. La période adéquate pour une étude d'occupation du sol serait une période calme sans agitation. Celle-ci correspond à la saison sèche (mars, avril, mai).

Tableau 2 : Caractéristiques des images Landsat archive téléchargées

Années

Path & Row

Types

1985

193/051

Landsat 5 TM (une seule scène d'image) acquise le 06-mars-1985

ID : LT51930511985065XXX01

1994

193/051

Landsat 5 TM (une seule scène d'image) acquise le 31-mars-1994

ID : LT51930511994090MPS00

2003

193/051

Landsat 7 ETM+ (une seule scène

d'image) acquise le 16-mars-2003 ID : LE71930512003075EDC00

2016

193/051

Landsat 8 OLI (une seule scène d'image) acquise le 24-février-2016

ID : LC81930512016055LGN00

b. Données vectorielles : Il s'agit des fichiers limites issues du découpage administratif du Niger de 2012 de la région en départements et en Communes (téléchargées gratuitement à partir du site Diva Gis). Ils nous ont été très utiles pour l'extraction de la zone d'étude... etc.

c. Model numérique de terrain : Un Modèle Numérique de Terrain (MNT) de Shuttle Radar Topograthy Mission (SRTM) de résolution 30m a été téléchargé depuis la plate-forme de USGS ( http://earthexplorer.usgs.gov/). Il nous a permis de voir les variations topographiques de notre zone d'étude, de pouvoir déterminer le réseau hydrographique de ladite région.

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

d. Donnée de précipitations Chirps : il s'agit des données de précipitations annuelles téléchargeables gratuitement à partir du site Climate Hazards Group ( http://chg.geog.ucsb.edu/data/chirps/). Cette donnée a été utilisée pour mettre en évidence les variations des précipitations de 1981 à 2014 et aussi déterminer l'indice de précipitation standardisé (SPI).

e. Cartes thématiques :

Carte géomorphologique et pédologique : il s'agit de la carte géomorphologique et pédologique de la ville de Niamey, qui nous a permis d'avoir plus d'information sur les types de sol constituant la zone. Télécharger gratuitement sur le site de la géologie

sud-ouest du Niger ( https://www.uni-
hohenheim.de/atlas308/b_niger/projects/b2_1_1/html/french/ntext_fr_b2_1_1.htm).

Cartes topographique : de la ville de Niamey à l'échelle 1/20 000, a été utilisée pour confirmer les réseaux hydrographiques extraits à partir du MNT_SRTM et aussi dans le choix des différentes classes d'occupation du sol. Source : département de géologie de la faculté des sciences et Techniques de l'université Abdou Moumouni de Niamey.

f. Logiciels de traitement : Les logiciels utilisés sont : ENVI Classic 5.1, ERDAS Imagine 2014, ArcGis 10.3, utilisés pour le traitement d'image, l'infographie et pour la conception d'une base de données spatiale.

II.3.2 Méthodologies

Trois approches méthodologiques ont été adoptées pour la réalisation de notre travail, il s'agit : de la méthode de détection des changements d'occupation du sol de la ville de Niamey par étude diachronique de 1985 à 2016, de la détermination de l'indicateur de sécheresse météorologique (indice de précipitation standardisé «SPI») et celle de la conception d'une base de données spatiale.

Avant d'attaquer ces différentes approches méthodologiques, un certain nombre de prétraitements ont été appliquées aux différentes images Landsat (TM, ETM+ et OLI) acquises, puis par la suite suivie d'une classification supervisée des images dont les résultats seront utilisés pour la détection de changements.

A. Prétraitements

Pour ne pas altérer la valeur de chaque compte numérique et garder l'information originale, nous nous somme limité à trois types de prétraitements, à savoir le calibrage radiométrique, le rehaussement radiométrique et la correction géométrique.

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

A.1 Calibrage radiométrique

Les valeurs enregistrées par le satellite se présentent sous forme de valeurs numériques ou digitales numbers (DN). Les DN correspondent à la numérisation du signal électrique à la sortie du capteur. Ainsi le calibrage ou étalonnage radiométrique des données permet de convertir ce signal enregistré par le satellite en variable physique telle que la radiance.

Une fois les DN converties en radiance, il est important de normaliser les différences de largeur de bande spectrale en tenant compte de la distribution spectrale de la lumière du soleil et de compenser l'influence de l'élévation solaire qui varie avec la date, l'heure et le lieu, donc il convient de transformer les radiances en réflectance effective au niveau du capteur (Chander G. et al. 2009). Cette correction est nécessaire pour une étude d'occupation du sol car elle permet de bien distinguer les différents pixels des classes d'occupation du sol.

Pp =

ESUNA. coses

Qcal

Traitement

Radiance

Lmax, Lmin

Qclamax,
Qcalmin

Irradiance
(E)

Altitude solaire
(en radian)

Traitement

rc. LA. d2

REFLECTANCE

Figure 5 : Etapes de transformation des DN en Réflectance (Ndiaye M. L., 2015)

L = La radiance dans le canal considéré [Wm2sr-1]

Qcal = valeur numérique de l'image

Qcalmin = valeur radiométrique minimale de l'image correspondant à LMIN ë [DN]

Qcalmax = valeur radiométrique maximale de l'image correspondant à LMAX ë [DN]

Lmin = La radiance minimale de la bande du canal à traiter

Lmax = La radiance maximale de la bande du canal à traiter

pp = Réflectance effective au niveau du satellite

rc = Constante mathématique d'environ 3.14159

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

d = Distance terre-soleil en unités astronomiques

ESUNA = Irradiance exo-atmosphérique solaire moyenne (mWcm-2(m-1) 6 = angle d'élévation solaire en degrés

A.2 Rehaussement radiométrique (stretching)

Le rehaussement (global) de contraste consiste à effectuer une dilatation d'histogramme, en sélectionnant deux valeurs de seuil Smin et Smax, qui seront respectivement affectées aux valeurs 0 et 255 lors de l'affichage des images sur écran. Une image est constituée de tons de gris et de son histogramme. Elle est d'autant plus riche en information quand son histogramme est réparti en classes de fréquences de manière uniforme sur toute la gamme des tons de gris (Caloz et Collet, 2001).

Ainsi dans le souci d'améliorer la qualité visuelle de nos images sur l'écran, surtout dans une étude de détection de changement pour mieux discerner à l'oeil nu les objets et plus tard pour mieux choisir les parcelles d'entrainements, nous avons étiré pour chaque bande de nos images (Landsat TM_1985, Landsat TM_1994, Landsat 7 ETM+_2003 et Landsat 8 OLI_2016) leurs histogrammes de sorte à épouser toute la gamme, du minimum de réponse radiométrique 1 au maximum 255.

A.3 Correction géométrique

Le géoréférencement consiste à projeter les images dans un système de projection. Ceci permettra de superposer des couches d'informations géographiques de diverses natures (cartes d'occupation du sol, carte géologique, shapefile de la zone d'étude...etc.). C'est une étape indispensable pour pouvoir comparer les cartes d'occupation du sol de différentes dates, et ainsi mettre en évidence les évolutions qu'elles ont connues et identifier les zones de changements et les quantifier. Les images Landsat sont géoréférencées préalablement mais ne disposent pas de la même résolution spatiale.

Les images Landsat (7_ETM+ et 8_OLI) possèdent la bande panchromatique (15m de résolution spatiale) ce qui nous a permis de faire la fusion et d'obtenir des images de résolution assez amélioré de 15m. Par contre celles du capteur Landsat 5_TM ne possède pas de panchromatique, il nous a fallu faire une correction image to image pour ramener sa résolution spatiale à 15 m et pouvoir faire les comparaisons par la suite.

B. Classification des images Landsat - Validation

La classification est le passage du raster aux classes thématiques. Cette technique consiste à assigner à chaque pixel de l'image une classe thématique.

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

Les différentes classes d'occupation du sol retenues pour la réalisation des cartes d'occupation du sol sont aux nombres de huit (8). Le choix de ces classes a été fait sur la base de l'interprétation visuelle des images en composition fausse couleur rouge infra-rouge mais aussi en se basant sur des documents cartographiques (carte topographique de la ville de Niamey à l'échelle 1/20 000).

Tableau 3 : Classes d'occupation du sol retenues pour les cartes d'occupation du sol

Classes d'occupation du sol

Descriptions

Espace urbanisé

C'est l'ensemble des surfaces artificialisées

regroupant les bâtiments à usage

d'habitation, les infrastructures et les
équipements.

Végétation

Elle regroupe toutes les formations

confondues de la région : la savane arborée

ou arbustive, la steppe herbacée, les

plantations forestières, les formations
arbustives de vallées, etc.

Zone de Culture

Culture irriguée

Elles concernent les cultures maraîchères, pluviales, les vergers, les jachères, etc.

Culture pluviale

Hydrographie

Fleuve Niger

Ce sont des surfaces partiellement ou

totalement recouvertes par l'eau. Ils peuvent être des résurgences de nappes ou des mares salées ou douces (Diop, 2006).

Mare

Sol nu

Cette classe concerne le sol nu peu ou non couvert, la plage et les dunes vives, à cause

des difficultés notées quant à leur

discrimination spectrale, spatiale et
morphologique.

Cône de déjection

Selon (Esatman R., 2001), la réalisation des classifications d'images dépend de deux points fondamentaux : (1) la présence des signatures distinctes pour les catégories d'occupation du sol recherchées et ceux-ci dans l'ensemble des bandes utilisées et (2) la possibilité de distinguer de manière fiable ces signatures parmi d'autres informations spectrales présentes dans l'image.

Parmi la multitude d'approches de classification d'images qui existe (classification non supervisée, classification supervisée, classification orienté objet, etc.), nous avons opté pour la méthode de classification supervisée par l'algorithme du « maximum de vraisemblance ». Car elle a donné de bons résultats au cours des travaux de plusieurs auteurs parmi lesquels (N'guessan, 1990 ; Bigot et al. 2005 ; Kouamé et al. 2007 ; Koné et al. 2007 ; Hoang et al.

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

2008, Tapboda et Fotsing, 2010), mais aussi parce que c'est la méthode la plus efficace et aussi la plus sensible à la qualité des sites d'entrainement.

Cette technique de classification d'image est basée sur le calcul de probabilité d'appartenance de chaque pixel à chacune des catégories d'occupation du sol. De manière plus explicite, elle consiste à classer les pixels en fonction de leur ressemblance avec les comptes numériques d'objets géographiques de référence préalablement déterminés sur l'image (parcelles d'entraînement). Ainsi, le profil numérique des parcelles d'entraînement est alors supposé représentatif du profil numérique de l'ensemble de la classe de l'image (vertigo revue électronique).

De nos jours, plusieurs logiciels permettent de faire cette classification. Dans notre cas nous avons utilisé le logiciel ERDAS IMAGINE 2014 car il est très pratique et donne des résultats satisfaisant. Pour réaliser la classification, on commence par choisir des échantillons, dont on vérifie la qualité en s'appuyant sur l'analyse statistique de séparabilité des différentes classes. Parmi ces classes identifiées (tableau 3), nous avons procédé par une collecte d'échantillons d'apprentissage représentatifs sur chacune des classes d'objets géographiques. ERDAS utilisera alors cette information pour identifier les segments similaires et les associer à la classe correspondante.

Pour tester l'efficacité de la classification, nous avons déterminé la matrice de confusion qui permet de confronter la vérité terrain aux résultats de la classification et d'évaluer la précision de la classification par rapport à la référence sur le terrain (Tristan, 2007).

A défaut de points pris sur le terrain (images de 1985, 1994, 2003), nous avons fait recours aux mêmes images Landsat et à la carte topographique (1/20 000) pour collecter des sites de vérité-terrain sur chacune des classes pour la validation. Par contre pour l'image Landsat de 2016, nous avons utilisé Google Earth pour la collecte de sites de vérité-terrain. Ces points seront intersectés avec les couches d'occupation des sols issues du traitement des images Landsat. Ce qui nous a permis de valider nos différentes classifications avec des bons résultats de kappa dont : 0,74 pour la classification de 1985, 0,70 pour 1994, 0,75 pour 2003 et enfin 0,80 pour 2016. Les matrices de confusion peuvent être consultées en partie « Annexes ».

II.3.2.1 Méthode de détection des changements d'occupation du sol

Une grande variété de méthodes et de techniques d'analyse d'images satellitaires multi-dates a été développée afin de détecter les changements de la surface terrestre (Mas J. F., 2000). Parmi ces méthodes nous pouvons citer : les méthodes assistées et les méthodes automatiques,

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

les méthodes orientées pixels et les méthodes orientées objets, et les méthodes basées sur les caractéristiques spectrales de base (Bouziani et al., 2010).

Ainsi dans le cadre de notre étude, la méthode de comparaison des classifications supervisées a été choisie pour détecter les changements de l'occupation du sol. Le principe de cette méthode consiste à comparer les résultats des classifications supervisées classe par classe, afin de détecter, d'évaluer, d'analyser et de cartographier les changements. L'évaluation de ces changements est faite sur les résultats des classifications supervisées (1985, 1994, 2003 et 2014) à l'aide des tableaux statistiques faisant appel à une matrice de changement. Sur les colonnes de matrice sont représentées les superficies des différentes classes de l'année antérieure (t0) et sur les lignes l'année la plus récente (tn+1). L'analyse des matrices de changement nous donne l'évolution spatio-temporelle des changements d'occupation du sol de la ville de Niamey entre 1985-1994,1994-2003, 2003-2016 et 1985-2016. Les matrices de transition permettent de mettre en relation les différents types d'occupation du sol, et d'analyser l'intensité de leurs transferts : l'observation d'une telle matrice permet aussi de comparer ce qui n'a pas changé, (diagonale entre deux classes d'occupation identiques) avec ce qui a changé (autres classes) mais également le devenir d'un type d'occupation du sol et sa provenance.

Ainsi des cartes d'évolution ont été réalisées à l'aide de ces matrices de changements qui décrivent les différents types de changements ainsi que leur localisation ; des graphiques sont aussi réalisés pour la représentation de la superficie des types de changements et de leurs variations spatio-temporelles.

II.3.2.2 Méthode de détermination et de cartographie de l'indicateur de sécheresse
(indice de précipitation standardisé «spi»)

Le SPI a été développé par Mckee et al (1993). C'est un indicateur statistique utilisé pour la caractérisation des sécheresses météorologiques locales ou régionales. Basé sur un historique de précipitation de longue durée (20 à 30ans), le SPI permet de quantifier l'écart des précipitations d'une période, déficit ou surplus, par rapport aux précipitations moyennes historiques de la période Mohammed Layelmam., 2008. Le calcul de cet indice se fait de la manière la plus simple à condition d'en disposer d'une série de données de précipitations (20 à 30 ans) de la région à étudier. Il est donné par la formule ci-dessous :

(P --Pm)

~pj =

cip

avec

P = Précipitations d'une période (mm)

Pm = Moyenne historique des précipitations de la période (mm) op = Ecart-type historique des précipitations de la période (mm)

 
 
 
 
 

29

 
 
 
 
 

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

La plupart des données portant sur la sécheresse sont des données géographiquement ponctuelles à l'origine (données pour une station ou un emplacement précis). Certes, elles peuvent être utiles ainsi, mais c'est souvent sous forme de cartes, c'est-à-dire placées dans un contexte géographique, que l'on peut en tirer l'information qui se révèlera utile à des décideurs qui voudraient connaître l'intensité d'une phase de sécheresse et son étendue spatiale (OMM-N°1090., 2012). Généralement le SPI est calculé sur la base des relevés pluviométriques issues des stations de mesure. Dans notre cas les données de précipitations (Chirps) en input pour le calcul du SPI sont en format raster (.tif) de même résolution spatiale et bien superposable. Chaque pixel du raster Chirps constitue une valeur de précipitation, soit au total 4 090 pixels. Pour ne pas altérer les valeurs de certains pixels, nous avons calculé le SPI pour chaque pixel de l'image pour toutes les dates (1981-2014). Ainsi la moyenne historique des précipitations est obtenue en faisant la somme du 1er pixel de l'année 1981, du 1er pixel de 1982, etc. jusqu'au 1er pixel de 2014, ensuite divisé par le nombre d'années (34). Une fois que l'opération est terminée avec le 1er pixel, on entame avec le 2ème pixel et ainsi de suite jusqu'à finir tous les pixels (4 090) de l'image (figure 6). Le résultat obtenu constitue la moyenne historique des précipitations de la période considérée (1981-2014). L'écart type historique quant à lui, il est aussi calculé pour tous les pixels de l'image à partir de la formule suivante :

0 =

~?(X_M)2 n avec

x = valeur du pixel du raster d'une année

M = moyenne de tous les pixels d'une même colonne (1981-2014)

n = nombre d'années (34)

Finalement pour calculer le SPI, il suffit d'appliquer la formule du SPI donnée par Mckee et al., 1993, en faisant la différence entre l'image de précipitation de 1981 et la moyenne historique obtenue, divisée par l'écart type historique. Le résultat obtenu représente l'indice de précipitation standardisé ou l'indice de sécheresse météorologique de l'année 1981. La même opération est appliquée aux autres dates (1982 -2014) afin d'obtenir aussi leur SPI.

Compte tenu de la résolution des images Chirps (5km/5km), nous avons calculé le SPI pour toute la partie ouest du Niger afin de mieux appréhender ce phénomène de sécheresse météorologique et par la suite faire un zoom sur notre zone d'étude (Niamey).

Cet indice définit la sévérité de la sècheresse en différentes classes. Les valeurs négatives indiquent une sècheresse par rapport à la période de référence choisie et les valeurs positives indiquent une situation humide (tableau 4).

30

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

Tableau 4 : Classification de la sécheresse en fonction des valeurs de l'indice de précipitation standardisé (SPI) selon Mckee (1993)

Valeurs de
SPI

< - 2.0

- 1.5 à

-1.99

-1.0 à -1.49

- 0.99 à

+0.99

+1.0 à +1.49

+1.5 à

+1.99

> + 2.0

Classes ou
degré de
sécheresses

Extrêmement
sèche

Sévère-
ment
sèche

Modérément sèche

Proche
de la
normale

Modérément humide

Très
humide

Extrêmement
humide

Selon Mckee (1993), une sécheresse sévit lorsque le SPI est consécutivement négatif et que sa valeur atteint une intensité de -1 ou moins et se termine lorsque le SPI devient positif. La magnitude de la sécheresse est obtenue en additionnant toutes les valeurs du SPI d'une période sèche Mohammed Layelmam., 2008.

= %>.(1er Pixel1991 M1)2 >.(1er Pixel1992 M1)2 >.(1er Pixel2014 M1)2

~ 3 3 ? 3 34

34 34

1er pixel

1982

1er pixel_2014

Moy historique (1981 + 1982 +, ..., +2014) /34

1er pixel_1981

Raster_1981

Raster_1982

Raster_2014

.

.

.

.

Ecart type historique

Moyenne historique

Figure 6 : Méthode de calcul de la moyenne historique et de l'écart type historique des précipitations de la partie ouest du Niger de 1981 à 2014

II.3.2.3 Méthode de conception de base de données spatiale

Dans le souci de mieux représenter l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey et d'archiver les résultats issus de ce projet de fin d'étude, nous avons mis en place une base de données spatiale (BDS) sous ArcGis.

Avant toute action il faut d'abord vectoriser les différents résultats d'occupation du sol (1985, 1994, 2003 et 2016) obtenus.

Une base de données spatiale est un ensemble d'objets organisés, structurés et référencés géographiquement. La géométrie de ces objets peut être soit : polygone, polyline ou point. La conception de notre base de données a été faite de la manière suivante :

31

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Modèle conceptuel de données

Le modèle conceptuel de données (MCD) (figure 7) constitue la phase fondamentale de la conception de la base de données. Il permet de déterminer le contenu de la base de données et de définir la nature des relations entre les concepts principaux que sont les entités et les relations (Enonzan Bibiane., 2010). Une entité est définie comme un objet ou un élément pour lequel l'on souhaite conserver des informations. Elle est caractérisée par un nom et des attributs. Pour notre étude, les entités pris en compte sont : végétation, zone de culture, espace urbanisé, hydrographie et sol nu.

1, 1 et 1, N sont des cardinalités. La cardinalité 1,1 signifie que l'entité n'est contenue que dans une et une seule limite de la zone d'étude, et 1, N, signifie que la limite de la zone peut contenir une ou plusieurs entités.

Figure 7 : Modèle conceptuel de base de données (MCD)

32

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

Regroupement des différentes classes d'occupation du sol

Pour rappel, 8 classes (tableau 5) d'occupation du sol ont été retenues pour la réalisation des cartes d'évolution de la ville de Niamey. La conception de cette base de données a nécessité que certaines classes soient rassemblées (comme le montre le MCD) afin de faciliter non seulement leur insertion dans la BDS mais aussi leur visualisation.

Tableau 5 : Regroupement des classes d'occupation du sol

 

Classes

d'occupation du sol

 
 

1.

Végétation

 

Classes

d'occupation du sol

Culture irriguée

2.

 
 
 
 
 

1.

Végétation

3.

Culture pluviale

 
 
 
 
 
 

2.

Zone de culture

4.

Espace urbanisé

 
 
 
 
 
 

3.

Espace urbanisé

 

5.

Fleuve Niger

 
 
 

6.

Mare

 

4.

Hydrographie

7.

 
 

5.

Sol nu

Cône de déjection

8.

Sol nu

 
 

Chacune de ces cinq (5) classes d'occupation du sol constitue une classe d'entités pour la base de données spatiale (BDS).

Fusion des différents résultats d'occupation du sol

Au total, quatre (4) classifications d'occupation du sol (soient 4 couches d'informations) ont été réalisées (1985, 1994, 2003 et 2016). Dans la table attributaire de chaque couche nous avons une colonne pour l'identifiant des classes d'occupation du sol, une colonne pour les noms des différentes classes, une colonne pour la date de l'acquisition et une colonne pour la source de l'image (Landsat) (tableau 6).

Tableau 6 : Exemple de table attributaire des différentes couches (cas de l'année 1985)

ID

Géométrie

Nom

Source image

Date

6

Polygone

Sol nu

Landsat 5_TM

06/03/1985

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat 5 TM

06/03/1985

7

Polygone

Végétation

Landsat 5 TM

06/03/1985

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 5_TM

06/03/1985

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat 5_TM

06/03/1985

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat 5_TM

06/03/1985

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 5 TM

06/03/1985

La fusion consiste à combiner ces 4 couches d'informations afin d'obtenir une seule couche contenant toutes les 4 couches de classifications et que la table attributaire de cette couche contienne toutes les colonnes citées ci-haut (tableau 7). Cela nous permettra non seulement de

33

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

pouvoir effectuer des requêtes spatiales, d'extraire l'information que l'on désir, à la date que l'on souhaite mais aussi de pouvoir étudier l'évolution de deux phénomènes différents (par exemple l'évolution de l'espace urbanisé avec celui du sol nu en une date donnée).

Cette fusion a été réalisé avec l'outil ArcToolbox »» Data Management Tools »» General »» Merge du logiciel ArcGis. Notre couche de fusion est nommée : merge_4_classif.

Tableau 7 : Table attributaires de la couche issue de la fusion des 4 couches d'occupation du sol

ID

Géométrie

Nom

Source image

Date

6

Polygone

Sol nu

Landsat 5_TM

06/03/1985

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat 5_TM

06/03/1985

7

Polygone

Végétation

Landsat 5_TM

06/03/1985

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 5 TM

06/03/1985

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat 5 TM

06/03/1985

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat 5_TM

06/03/1985

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 5_TM

06/03/1985

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat 5_TM

31/03/1994

7

Polygone

Végétation

Landsat 5 TM

31/03/1994

6

Polygone

Sol nu

Landsat 5_TM

31/03/1994

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat 5_TM

31/03/1994

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 5_TM

31/03/1994

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat 5_TM

31/03/1994

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 5 TM

31/03/1994

6

Polygone

Sol nu

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

7

Polygone

Végétation

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat 7 ETM+

16/03/2003

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat 7 ETM+

16/03/2003

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat 8_OLI

24/02/2016

6

Polygone

Sol nu

Landsat 8 OLI

24/02/2016

7

Polygone

Végétation

Landsat 8 OLI

24/02/2016

8

Polygone

Mare

Landsat 8_OLI

24/02/2016

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 8_OLI

24/02/2016

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat 8_OLI

24/02/2016

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat 8 OLI

24/02/2016

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 8 OLI

24/02/2016

Une fois que cette couche de fusion est créée, nous avons effectué des requêtes avec l'onglet Definition Query »» Query Builder de ArcGis afin d'extraire les cinq (5) classes d'occupation du sol (tableau 5) pour pouvoir les importer dans la base de données. Les tables attributaires de ces cinq (5) couches sont données par le tableau 8.

Tableau 8 : Tables attributaires des classes d'entités de la BDS

(1) _Espace urbanisé (2)_végétation

ID

Géométrie

Nom

Source image

Date

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 5 TM

06/03/1985

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 5_TM

31/03/1994

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

3

Polygone

Espace urbanisé

Landsat 8 OLI

24/02/2016

ID

Géométrie

Nom

Source image

Date

7

Polygone

Végétation

Landsat 5 TM

06/03/1985

7

Polygone

Végétation

Landsat 5_TM

31/03/1994

7

Polygone

Végétation

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

7

Polygone

Végétation

Landsat 8 OLI

24/02/2016

34

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Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

(3) _zone de culture (4)_sol nu

ID

Géométrie

Nom

Source image

Date

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat
5_TM

06/03/1985

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat
5 TM

06/03/1985

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat
5_TM

31/03/1994

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat
5_TM

31/03/1994

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat
7 ETM+

16/03/2003

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat
7_ETM+

16/03/2003

1

Polygone

Culture irriguée

Landsat
8_OLI

24/02/2016

5

Polygone

Culture pluviale

Landsat
8 OLI

24/02/2016

ID

Géométrie

Nom

Source image

Date

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat 5_TM

06/03/1985

6

Polygone

Sol nu

Landsat 5_TM

06/03/1985

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat 5_TM

31/03/1994

6

Polygone

Sol nu

Landsat 5_TM

31/03/1994

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat

7 ETM+

16/03/2003

6

Polygone

Sol nu

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

4

Polygone

Cône de déjection

Landsat 8_OLI

24/02/2016

6

Polygone

Sol nu

Landsat

8 OLI

24/02/2016

(5)_Hydrographie

ID

Géométrie

Nom

Source image

Date

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 5_TM

06/03/1985

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 5_TM

31/03/1994

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 7_ETM+

16/03/2003

2

Polygone

Fleuve Niger

Landsat 8_OLI

24/02/2016

8

Polygone

Mare

Landsat 8_OLI

24/02/2016

Création de la BDS et importations des classes d'entités (feature class)

Pour créer la base de données, il suffit d'aller dans l'onglet catalogue de ArcGis pour choisir le dossier dans lequel l'on souhaite créer la base de données et ensuite faire un clic droit sur le dossier »» New »» File Geodatabase. Le nom octroyé à notre base de données est : BD_Evolution de la ville de Niamey.

A présent il ne reste qu'à alimenter la base de données en important les classes d'entités que nous avons créées précédemment (tableau 5 et 8). Pour se faire, il suffit d'un clic droit sur la base de données créée »» Import »» Feature Class (single).

Interrogation de la BDS (formulation des requêtes spatiales)

Plusieurs types de requêtes peuvent être formulés afin d'en tirer rapidement l'information que l'utilisateur souhaite connaitre. Pour se faire nous avons conçu un modèle avec l'outil «Model Builder» de ArcGis capable de répondre à nos requêtes spatiale (figure 8). Ce modèle permet de mettre en évidence à travers des requêtes les changements intervenus entre deux dates mais aussi, il permet de les quantifier et les localiser.

35

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

5

1

4

Figure 8 : Modèle de requêtes spatiale de la base de données

2

3

Résultat

1 = Input Layer. Il faut indiquer la couche d'entrée, notamment celle qui est issue de la fusion des quatre (4) couches d'occupation du sol (1985, 1994, 2003 et 2016). Nous l'avons nommée «merge_4_classif».

2 = Select. Cette fonction permet d'extraire les caractéristiques (classe d'occupation du sol) d'une couche de classe d'entité en utilisant l'expression Structured Query Language (SQL). Dans notre cas la couche de classe d'entité est merge_4_classif. C'est cette fonction qui permet de sélectionner la classe d'occupation du sol que l'utilisateur souhaite visualiser et à la date qui lui convient.

Nous avons mis la fonction Select deux fois, parce que l'objectif est de voir les changements intervenus entre deux dates. Donc la 1ere fonction Select permet de choisir la classe d'occupation du sol de départ (par exemple en 1985) avec comme output la classe sélectionnée et le deuxième Select permet de choisir la classe d'occupation du sol d'arriver (par exemple en 1994 ou 2003 ou 2016) avec son output aussi. Ces deux fichiers de sortie seront en mémoire temporaire.

3 = Identify. Cette fonction permet de calculer l'intersection géométrique entre la couche d'entité en entrée (feature class select_1) et la couche identifier (feature class select_2). Le résultat issu de ce traitement sera la réponse à la requête posée. Nous l'avons nommé «changement_inter_date»

4 et 5 = ce sont des fonctions de paramétrages du modèle. Si à chaque requête l'utilisateur doit insérer les différents inputs, appliquer les traitements cités ci-haut, ça serait une perte de temps. C'est pour cela que nous avons fixé des paramètres (2) pour le modèle. Le 1er paramètre consiste à demander à l'utilisateur de saisir son expression SQL pour la date de départ et le 2eme paramètre demande à l'utilisateur de saisir son expression SQL pour la date d'arrivée.

36

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

A présent notre modèle est prêt, il suffit d'un double clic sur le Modèle pour saisir la requête que l'utilisateur souhaite.

II.4 conclusion

Les méthodes adoptées pour la réalisation de ce projet de fin d'étude sont des méthodes modeste et flexible d'utilisation. Beaucoup d'auteurs ont employés ces méthodes dans le cadre de leurs travaux de recherche. Il s'agit de Mas J. F., 2000, Ndiaye M. L., 2015, Bouziani et al., 2010, etc. pour la détection des changements ; de Mckee., 1993, Mohammed Layelmam., 2008, OMM-N°1090., 2012, etc. pour l'évaluation de l'état de sécheresse par le SPI et Ouattara Tiémoko., 2008, Enonzan Bibiane., 2010 pour la conception de la base de données spatiale dans ArcMap.

37

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Images Landsat

 

TM_1985 TM_1994

 

ETM+_2003

OUI 2014

 
 
 

Géoréférencement

 
 
 

Prétraitements

 
 
 

Correction

Rehaussement

Correction

 

Extraction du
réseau routier par
numérisation

Radiométrique

Radiométrique Géométrique

 
 
 

Composition colorée et Extraction de la zone

Superposition
(vecteur + raster)

Matrice de changement

1985 - 1994

Carte d'évolution

1985 - 1994

Carte d'évolution

1994 - 2003

Matrice de changement

1994 - 2003

Cartes
thématiques

Matrice de changement

2003 2016

Carte d'évolution

2003 2016

Figure 9 : Organigramme de la méthodologie

BD SIG

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

38

Non Satisfait

Satisfait

Vectorisation

Carte topographique

Donnée climatique

Collectes des zones d'entrainement

Classifications supervisées

Matrice de confusion
et Validation des
classifications

Précipitations Chirps

(1981 - 2014)

Indice de sécheresse météorologique SPI

Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

Partie I. Présentation de la zone d'étude/Concepts et méthodologies

Conclusion partie I :

Les mots clés ainsi que les différentes méthodologies adoptées sont bien détaillés dans les deux chapitres précédents. Leur utilisation nous est indispensable pour atteindre nos objectifs. La définition des concepts dans le chapitre I ainsi que l'explication des méthodologies données dans le chapitre II, facilitera sans nul doute la compréhension de ce mémoire pour les lecteurs.

DEUXIEME PARTIE :

RESULTATS ET DISCUSSIONS

40

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

Introduction partie II :

Dans cette partie, il sera question de présenter d'une part, tous les résultats issus des traitements appliqués dans le cadre ce mémoire et d'autre part, de discuter ces résultats. Ainsi la présente partie se compose en 6 chapitres. Le troisième chapitre présente les résultats cartographiques de l'évolution d'occupation du sol de la ville de Niamey, le chapitre IV est consacré à la détection des changements d'occupation du sol, suivi du chapitre V qui présente les facteurs influençant ces changements d'occupation du sol. Le chapitre VI porte sur l'évaluation de l'état de sécheresse météorologique, suivi du chapitre VII qui présente l'analyse de l'état de cette sécheresse de la partie ouest du Niger et de la ville de Niamey de 1981 à 2014. Enfin le dernier chapitre est consacré à la base de données spatiale notamment l'interrogation de la base de données (requête spatiale).

41

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

CHAPITRE III : CARTOGRAPHIE DE L'EVOLUTION D'OCCUPATION DU SOL

III.1 Introduction

Beaucoup de changements ont été constatés dans la région de Niamey de 1985 à 2016. Concernant ce chapitre, les produits cartographiques réalisés consistent essentiellement en des cartes d'occupation du sol de 1985, 1994, 2003 et 2016 ; des cartes de changements d'occupation du sol, des cartes de la nature de changements et des tableaux statistiques se rapportant aux superficies occupées par les différentes unités spatiales retenues. L'analyse des images Landsat (figure 10) nous a permis d'identifier 8 classes d'occupation du sol (végétation, culture irriguée, culture pluviale, espace urbanisé, fleuve Niger, marre, cône de déjection et sol nu).

Figure 10 : Aperçu des images Landsat (15 m) retenues pour la cartographie des changements (composition fausse couleur rouge-infrarouge 432)

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

Dans ce chapitre nous allons présenter dans un premier temps les résultats cartographiques et statistiques et enfin procéder à une analyse de l'évolution spatio-temporelle de l'occupation du sol aux différentes dates retenues.

III.2 Présentation des résultats cartographiques et statistiques

Les cartes d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985, 1994, 2003 et 2016 sont présentées respectivement aux figures 12, 13, 14 et 15 et les superficies respectives de chacune des classes d'occupation du sol au tableau 9. Ces résultats cartographiques ont été validés à partir d'une matrice de confusion qui nous a permis d'aboutir à des bonnes classifications au regard des indices Kappa avec 0,74 pour la classification de 1985, 0,70 pour 1994, 0,75 pour 2003 et enfin 0,80 pour 2016.

L'évolution de l'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 2016 est synthétisée au tableau 9 et reproduite sous forme graphique à la figure 11.

Tableau 9 : Superficie en hectares et en pourcentages des classes d'occupation du sol

Classes

d'occupation du sol

Superficie en hectares

Superficie en pourcentages

1985

1994

2003

2016

1985

1994

2003

2016

Végétation

2 573,37

2 717,33

3 201,95

2 361,42

10,11

10,68

12,57

9,27

Culture irriguée

1 355,49

1 218,29

1096,13

1 718,21

5,33

4,79

4,30

6,74

Fleuve Niger

810,18

762,26

617,81

911,12

3,18

3,00

2,43

3,58

Espace urbanisé

1 907,01

2 935,19

5 850,83

6 944,76

7,50

11,54

22,97

27,26

Cône de déjection

25,11

63,72

134,80

195,48

0,10

0,25

0,53

0,77

Culture pluviale

6042,15

1347,80

1 140,21

136,91

23,75

5,30

4,48

0,54

Sol nu

12 727,89

16387,63

13434,62

13168,17

50,03

64,44

52,73

51,69

Mare

0

0

0

40,28

0,00

0,00

0,00

0,16

Total

25 441,20

25432,20

25476,35

25476,35

100

100

100

100

70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00

 

1985 1994 2003 2016

végétation culture fleuve espace cône de culture sol nu mare

irriguée Niger urbanisé déjection pluviale

Figure 11 : Répartition en pourcentages des classes d'occupation du sol de 1985 à 2016

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Figure 12 : carte d'occupation du sol de la ville de Niamey en 1985

Figure 13 : Carte d'occupation du sol de la ville de Niamey en 1994

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

Figure 14 : Carte d'occupation du sol de la ville de Niamey en 2003

Figure 15 : Carte d'occupation du sol de la ville de Niamey en 2016

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

III.3 Analyse de l'évolution de l'occupation du sol de 1985 à 2016

Cette analyse a pour objet de quantifier la proportion de chaque classe d'occupation du sol et de son évolution spatio-temporelle et ensuite une comparaison entre les différentes dates (1985-1994, 1994-2003 et 2003-2016) afin de mettre en évidence l'évolution des différentes classes.

III.3.1 Etat de l'occupation du sol de 1985 à 2016

III.3.1.1 Etat de l'occupation du sol en 1985

En 1985 le sol nu occupait la quasi-totalité de la zone d'étude suivie des cultures pluviales puis de la végétation.

· La superficie de la végétation est estimée à 2 573,37 hectares avec une équivalence en pourcentage de 10,11%. ;

· Culture irriguée, cette classe occupe une superficie de 1 355,49 hectares soit 5,33 % ;

· Pour ce qui concerne le fleuve Niger, il occupe une infime partie de la zone d'étude avec une superficie de 810,18 hectares 3,18 % ;

· L'occupation de l'espace urbanisé est de l'ordre de 1 907,01 hectares soit 7,50 % de la zone d'étude ;

· Le cône de déjection occupe la plus petite portion de notre zone d'étude avec 0,10 % soit 25,11 hectares ;

· Quant aux cultures pluviales, elles occupent une très grande surface avec 6 042,15 hectares soit 23,75 % ;

· La classe sol nu est la plus dominante dans la zone d'étude soit une superficie de 12 727,89 hectares (50,03%).

III.3.1.2 Etat de l'occupation du sol en 1994

Les trois classes (végétation, espace urbanisé, sol nu) sont les plus dominantes dans la zone d'étude avec une forte progression de l'espace urbanisé mais aussi du sol nu.

· En 1994 la végétation est estimée à 2 717,33 hectares avec un pourcentage de 10,68 % ;

· Concernant la superficie de la classe culture irriguée, elle est de l'ordre de 1 218,29 hectares soit 4,79% ;

· Pour le fleuve Niger, il occupe un espace de 762,26 hectares (3 %) ;

· L'espace urbanisé est estimé à une superficie de 2 935,19 hectares soit 11,54 % de la zone d'étude ;

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

· Quant à la superficie occupée par le cône de déjection, elle représente seulement 0,25 % de la zone d'étude soit 63,72 hectares ;

· La classe culture pluviale a une occupation de 1 347,80 hectares soit 5,30 % ;

· La classe sol nu est toujours la plus dominante avec une superficie de 1 6387,63 hectares (64,44 %).

III.3.1.3 Etat de l'occupation du sol en 2003

Les classes les plus dominantes sont toujours celles de la végétation, de l'espace urbanisé et du sol nu.

· La végétation est de l'ordre de 3 201,95 hectares soit 12,57 % ;

· La classe culture irriguée est estimée à une superficie de 1 096,13 hectares soit 4,30 % de la zone d'étude ;

· Pour le fleuve Niger, il occupe une superficie de 617,81 hectares correspondant à 2,43 % ;

· L'espace urbanisé quant à lui a une superficie de 5 850,83 hectares soit 22,97 % ;

· Le cône de déjection occupe une portion 0,53 % de la zone d'étude soit 1 34,80 hectares ;

· Les cultures pluviales occupent 4,48 % soit 1 140,21 hectares ;

· La classe du sol nu toujours dominante avec une superficie de 13 434,62 hectares (52,73 %).

III.3.1.4 Etat de l'occupation du sol en 2016

Jusqu'en 2016, les trois classes (végétation, espace urbanisé et sol nu) sont restées les plus dominantes dans la zone d'étude.

· En 2016 la végétation occupe un espace de 2 361,42 hectares soit 9,27 % ;

· Les cultures irriguées quant à elles représentent 6,74 % (1 718,21 hectares) ;

· La classe fleuve Niger occupe une superficie de 911,12 hectares (3,58 %) ;

· Quant à l'espace urbanisé, il représente 6 944,76 hectares soit 27,26 % ;

· L'espace occupé par le cône de déjection est de 195,48 hectares correspondant à 0,77 % ;

· Les cultures pluviales sont estimées à 136,91 hectares 0,54 % ;

· La classe la plus dominante (sol nu) occupe un espace de 13168,17 hectares (51,69 %) ;

· La nouvelle classe (mare) apparue après 2003, occupe 40,28 hectares soit 0,16 %).

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

III.4 Evolution de l'occupation du sol de 1985 à 2016

D'après Robin M, (2002) chaque entité géographique (parcelle de culture, forêt, ville, plage de sable... etc.) évolue à son rythme dans le temps.

Ainsi, après calcul des superficies des différentes classes d'occupation du sol, nous avons déterminé le taux d'évolution de chaque classe pendant l'intervalle de temps considéré (19851994, 1994-2003 et 2003-2016) (tableau 10). Les valeurs positives représentent une progression de la surface de la classe pendant la période analysée, les valeurs négatives, une perte et les valeurs proches ou égales à zéro (0), une relative stabilité (Cristina et al, 2010).

Tableau 10 : Taux d'évolution en pourcentage et en hectares des classes l'occupation du sol de la ville
de Niamey de 1985 à 2016

classes d'occupation du sol

1985 - 1994

1994 - 2003

2003 - 2016

ha

%

ha

%

ha

%

Végétation

143,96

5,59

484,63

17,83

-840,53

-26,25

Culture irriguée

-137,21

-10,12

-122,15

-10,03

622,08

56,75

Fleuve Niger

-47,93

-5,92

-144,45

-18,95

293,31

47,48

Espace urbanisé

1 028,18

53,92

2 915,64

99,33

1 093,93

18,70

Cône de déjection

38,61

153,76

71,08

111,55

60,68

45,02

Culture pluviale

-4 694,36

-77,69

-207,59

-15,40

-1 003,30

-87,99

Sol nu

3 659,74

28,75

-2 953,01

-18,02

-266,45

-1,98

Mare

-

-

-

-

40,28

-

A

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

D

B

E

C

Figure 16 : Cartes d'évolutions des classes d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 2016

49

Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

III.4.1 Evolution de l'occupation du sol de 1985 à 1994

L'analyse des résultats cartographiques et statistiques (figure 16, tableau 10), fait ressortir d'une part, une dynamique progressive de la végétation, de l'espace urbanisé, du cône de déjection et du sol nu et d'autre part une dynamique régressive des cultures irriguées, culture pluviale et du fleuve Niger (tableau 10).

En 1985 l'espace urbanisé occupait une superficie de 1 907,01 hectares (7,50%), celui-ci est passé à 2 935,19 hectares (11,54%) en 1994 soit un taux d'évolution de 1 028,18 hectares (53,92%) durant cet intervalle de temps (figure 16-A, tableau 10). Cette croissance urbaine globale procède sans régression, par implantation de nouveaux noyaux urbains, par étalement sur les marges et par comblement des espaces urbains interstitiels (Lagabrielle et al. 2007). L'extension de l'espace urbanisé se localise principalement dans la partie Nord-ouest de la ville de Niamey mais aussi un peu dans la partie ouest, La figure 16-A montre l'évolution de ces espaces dans ces directions. L'extension des espaces urbanisés de la ville de Niamey résulte de la combinaison de plusieurs facteurs dont entre autres nous pouvons citer sur le plan du mouvement démographique, l'accroissement naturel élevé de la population et l'exode massif des populations rurales vers la capitale.

Contrairement à l'espace urbanisé, les cultures irriguées, cultures pluviales et le fleuve Niger ont connues respectivement une dynamique régressive de 1985 (1 355,49 hectares ; 6 042,15 hectares ; 810,18 hectares) à 1994 (1 218,29 hectares ; 1 347,80 hectares ; 762,26 hectares) soit un taux d'évolution de -10,12% pour les cultures irriguées, -77,69% pour les cultures pluviales et -5,92% pour le fleuve Niger.

Les cultures irriguées se situent de part et d'autre le long du fleuve Niger (figure 16-C). Leur présence est fortement liée à celle de l'eau (fleuve Niger). Hors ce dernier a considérablement diminué de 1985 à 1994 (-5,92%), ce qui explique aussi la baisse des zones en cultures irriguées.

Les cultures pluviales quant à elles se situent sur les plateaux, les glacis et dans les vallées. Les fractions disparues de ces espaces sont certainement liées à l'absence des précipitations pendant cet intervalle de temps. Car il est à rappeler que les cultures pluviales ne dépendent que des eaux de pluies.

Pour ce qui est de la végétation, cône de déjection et sol nu, ils ont connu une dynamique progressive de 1985 à 1994. En effet la végétation a évolué d'un taux d'évolution de 5,59% entre 1985 (2 573,37 hectares) et 1994 (2 717,33 hectares) (tableau 9 et 10). Cette dernière se

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

localise principalement dans la partie centrale de la ville mais aussi de part et d'autre du fleuve (figure 16-B). La croissance démographique est responsable de la mise en valeur des terres, cela conduit l'homme à utiliser la terre soit pour son habitation (plantation de la végétation artificielle), soit pour sa production notamment dans la lutte contre la désertification (cas de la ceinture verte de la ville de Niamey), ce qui a pour conséquence l'augmentation de la végétation.

Le sol nu a également connu une forte progression entre les deux dates soit un taux d'évolution de 28,75% (1 2727,89 hectares en 1985 contre 1 6387,63 hectares en 1994) (figure 16-D). Cette forte croissance du sol nu s'explique par la disparition des zones de cultures pluviales. D'après la revue canicule et sécheresse, de manière générale, depuis le 20ème siècle on assiste à une diminution des précipitations au sahel, ce qui a causé une progression spectaculaire du désert. Plus de 20 millions d'hectares de sol autrefois productifs se transforment chaque année en désert stérile (sol nu). Nous pensons que cette diminution des cultures pluviales qui a favorisé la croissance du sol nu est liée à ce fléau. Concernant le cône de déjection, il a évolué de 38,61 hectares soit 25,11 hectares en 1985 et 63,72 hectares en 1994, entrainant ainsi la mort d'un bras du fleuve Niger en 1994 (figure 12 et 13).

végétation culture fleuve espace cône de culture sol nu

irriguée Niger urbanisé déjection pluviale

Evolution en %

-100,00

200,00

150,00

100,00

-50,00

50,00

0,00

5,59

-10,12 -5,92

53,92

153,76

-77,69

28,75

Figure 17 : Taux d'évolution des classes d'occupation du sol de la ville de Niamey entre 1985 et 1994

III.4.2 Evolution de l'occupation du sol de 1994 à 2003

L'analyse de la figure 18 ci-dessous montre une dynamique progressive de l'espace urbanisé mais aussi du cône de déjection.

De 1994 à 2003 l'espace urbanisé a connu une très forte progression avec un taux d'évolution de 99,33%. Sa superficie a quasiment doublé pendant cet intervalle de temps avec 2 935,19

51

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

hectares en 1994 et 5 850, 83 hectares en 2003 (figure 16-A). Cette croissance relativement importante de l'espace urbanisé est en étroite relation avec la croissance démographique qui augmente sans doute l'accroissement de la demande en logement et d'infrastructures de base. Cette expansion continue dans la même direction ouest et Nord-ouest de la ville de Niamey au détriment de certaines classes d'occupation du sol comme le sol nu, les cultures pluviales, etc. Le cône de déjection du kori de kourtéré a fortement augmenté son étendue spatiale de 1994 à 2003. Sa superficie est passée de 63,72 hectares en 1994 à 134,80 hectares en 2003 (figure 16-D). D'après certains auteurs, l'évolution de ce cône de déjection est liée à l'évènement très intense du 1er septembre 1998 au cours duquel des précipitations supérieures à 100 mm ont été enregistrées sur les bassins entourant Niamey. D'ailleurs cela explique aussi l'augmentation de la végétation durant cette période. Elle passe de 2 717,33 hectares en 1994 à 3201,95 hectares en 2003.

Les zones de cultures en générale ont connu une régression soit un taux d'évolution de -10,03% pour les cultures irriguées (1 218,29 hectares en 1994 et 1 096,13 hectares en 2003) et -15,40% pour les cultures pluviales (1 347,80 hectares en 1994 et 1 140,21 hectares en 2003). La diminution des zones de cultures pluviales se fait en faveur de l'évolution de l'espace urbanisé. Par contre pour les cultures irriguées, leur diminution est tout à fait évidente car elle dépend du fleuve Niger. Ce dernier a aussi connue une régression soit un taux d'évolution de -18,95% (762,26 hectares en 1994 et 617,81 hectares en 2003).

La diminution de la superficie du sol nu de -2 953,01 hectares (1 6387,63 hectares en 1994 à 1 3434,62 hectares) se justifie par la simple raison de la forte expansion de l'espace urbanisé.

Evolution en %

120

100

-20

40

20

60

80

0

17,83

-10,03 -18,95

111,55

99,33

-15,40 -18,02

végétation culture fleuve espace cône de culture sol nu

irriguée Niger urbanisé déjection pluviale

Figure 18 : Taux d'évolution des classes d'occupation du sol entre 1994 et 2003

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

III.4.3 Evolution de l'occupation du sol de 2003 à 2016

Pendant cette période il ressort non seulement une progression du fleuve Niger mais aussi celle des cultures irriguées suivie du cône déjection et de l'espace urbanisé (figure 19).

L'expansion des espaces urbanisés se poursuit jusqu'en 2016, ce qui est tout à fait normal. En effet depuis quelques temps, la population de la ville de Niamey ne cesse de grimper. De 3 arrondissements, elle est passée à 5 arrondissements. Cela montre à quel point la demande en logements et en infrastructures ne fait qu'augmenter. En 2003 il était à 5 850,83 hectares et passe à 6 944,76 hectares en 2016 soit un taux d'évolution de 18,70%.

Le fleuve Niger ainsi que les cultures irriguées ont connu une progression assez considérable (figure 19). Cela confirme la corrélation de ces deux classes. L'augmentation des cultures irriguées peut se justifier d'une part par l'augmentation de la surface du fleuve Niger (617,81 hectares en 2003 et 911,12 hectares en 2016) et d'autre part, par le fait que les habitants commencèrent à s'intéresser davantage à ces genres de cultures. La superficie du cône de déjection a fortement augmenté aussi (134,80 hectares en 2003 et 195,48 hectares en 2016) suite à l'apparition d'un autre cône de déjection en aval de la ville de Niamey (partie sud-est). L'évolution de ces cônes menaces sérieusement le fleuve Niger.

Le sol nu ainsi que les cultures pluviales continuent de régresser en faveur des espaces urbanisés. L'occupation des sols nus est de 13 434,62 hectares en 2003 et 1 3168,17 hectares en 2016 soit un taux d'évolution de -87,99%. Pour les cultures pluviales, elles ont presque disparu de la zone d'étude, cela peut se justifier par le fait que ces zones de cultures pluviales se font repousser autour de la ville. La superficie des zones de végétation a chuté aussi passant de 3 201,95 hectares en 2003 à 2 361,42 hectares en 2016 soit une perte de -840,53 hectares.

Après l'année 2003 nous remarquons l'apparition d'une nouvelle classe d'occupation du sol « mare » avec une superficie de 40,28 hectares en 2016. Nous pensons que l'apparition de ces mares est liée aux fortes précipitations de l'année 2010 et 2012 qui ont conduit à des inondations que la ville de Niamey n'a jamais connu. Ces inondations ont laissé beaucoup d'eau sur des surfaces assez imperméables, et depuis lors elles sont restées et continuent de s'alimenter avec les eaux de pluie.

53

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Partie II. Cartographie de l'évolution d'occupation du sol

Evolution en %

100

-20

-40

-60

-80

40

20

60

0

-26,25

56,75 47,48

18,7

45,02

-87,99

-1,98

végétation culture fleuve espace cône de culture sol nu

irriguée Niger urbanisé déjection pluviale

Figure 19 : Taux d'évolution des classes d'occupation du sol entre 2003 et 2016

III.5 Conclusion

En définitive, les différents changements observés dans l'évolution des unités d'occupation du sol montrent une tendance de la dégradation des ressources naturelles en faveur des espaces artificialisés. Notons aussi que c'est l'accroissement de la ville qui commande toute la dynamique du changement. La disparition de la couverture végétale met le sol à nu et l'expose plus aux agents de l'érosion et à l'agressivité du climat.

54

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

CHAPITRE IV : DETECTION DES CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU SOL DE

1985 A 2016

IV.1 Introduction

La ville de Niamey a connu beaucoup de changements d'occupation du sol de 1985 à 2016. Dans le chapitre III nous avons vu comment ces différentes classes ont évolué pendant cette longue période.

Dans ce chapitre, nous allons non seulement localiser ces changements, connaitre leur ampleur spatiale afin d'aboutir à des cartes de changements et des matrices de changements mais aussi et surtout connaitre l'origine et le devenir de chaque classe d'occupation du sol. Ces changements se traduisent soit en « conversions : passage d'une catégorie à une autre comme le sol nu qui devient végétation ou vice versa », en « modification : changements intervenus à l'intérieur d'une même catégorie d'occupation du sol, par exemple les cultures pluviales qui deviennent culture irriguée ou vice versa » et en « stabilité : classes restées sans changement entre deux dates » Sarr. M. A (2007).

IV.2 Résultats cartographiques et statistiques des changements

Ces résultats s'agissent des cartes de changements exprimés en termes de conversion, de stabilité et de modification puis des cartes spécifiant la nature de ces changements et leur localisation (tableau 11, figures 20, 21 et 22).

1985-2016

55

Figure 20 : Cartes des natures de changements d'occupation du sol de la ville de Niamey de

1985 à 2016

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

Figure 21 : Carte des changements globaux d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 2016 Tableau 11 : Taux des changements globaux d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 2016

Classes d'occupation
du sol

Superficie en hectares

Superficie en pourcentage

1985-1994

1994-2003

2003-2016

1985-1994

1994-2003

2003-2016

Végétation stable

1 597,77

1 522,24

1 316,57

6,29

5,99

5,17

Végétation convertie

1 164,83

1 194,82

1 885,39

4,58

4,70

7,40

Culture irriguée stable

852,41

769,34

711,27

3,35

3,03

2,79

Culture irriguée
convertie

275,90

448,65

384,86

1,09

1,77

1,51

Fleuve Niger stable

732,08

605,32

604,08

2,88

2,38

2,37

Fleuve Niger converti

111,67

156,94

13,73

0,44

0,62

0,05

Espace urbanisé stable

1 185,84

2 591,66

4 438,58

4,67

10,20

17,42

Espace urbanisé
converti

506,21

343,53

1412,26

1,99

1,35

5,54

Cône de déjection stable

17,78

51,17

111,51

0,07

0,20

0,44

Cône de déjection
converti

23,74

12,56

23,29

0,09

0,05

0,09

Culture pluviale stable

1 021,01

411,73

83,45

4,02

1,62

0,33

Culture pluviale convertie

4 656,04

933,23

1 056,76

18,32

3,67

4,15

Sol nu stable

10 975,01

11 609,15

10 416,31

43,19

45,67

40,89

Sol nu converti

2 292,57

4 767,89

3 018,31

9,02

18,76

11,85

Total

25 412,86

25 418,23

25 476,37

100

100

100

56

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

1985-1994

1994-2003

2003-2016

50,00

45,00

5,00

0,00

Evolution en %

40,00

35,00

30,00

25,00

20,00

15,00

10,00

Figure 22 : Répartition des surfaces des changements globaux de la ville de Niamey de 1985 à 2016

IV. 3 Détection des changements spatio-temporels de la ville de Niamey entre 1985 et

2016

IV.3.1 Changements spatio-temporels de la ville de Niamey de 1985 à 1994 L'analyse de la matrice de changement (tableau 12) et de la figure 23 fait ressortir 9 030,93 hectares de zones de conversions, 48,08 hectares de modifications et 16 381,90 hectares de stabilité. Grâce à l'analyse de cette matrice obtenue par le croisement des cartes d'occupation du sol de 1985 et 1994, nous avons pu mettre en évidence les différents types de transferts d'occupation du sol intervenus pendant ce temps. Pour chaque classe d'occupation du sol, nous avons déterminé en quoi elle est convertie, en quelle quantité et surtout son étendue spatiale.

La forte croissance urbaine a commencé depuis les années 1985 conduisant ainsi aux peuplements de la rive droite de Niamey (figure 23). 16 hectares des cultures irriguées, 70,74 hectares des cultures pluviales, 1 096,61 hectares du sol nu et 557,33 hectares de végétation se sont converties en espace urbanisé. Ce qui justifie son évolution de 53,92% pendant cette période.

Pour la végétation, en 1985 elle occupait 2 573,37 hectares dont 524,11 hectares se sont convertis en sol nu, 80,4 hectares en cultures irriguées et 1408,36 hectares restés stables. Ces changements peuvent être liés non seulement à la croissance démographique mais aussi aux développements des infrastructures de base.

Pour ce qui est du sol nu (12 727,89 ha en 1985), beaucoup de sa superficie s'est vu convertie en d'autres classes. Ainsi 304,74 hectares se sont convertis en culture pluviale, 636,7 hectares

57

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

en végétation, 28,71 hectares en cône de déjection, 1 092,25 hectares en espace urbanisé, 195,94 hectares en culture irriguée, 5,13 hectares en fleuve Niger et 10 464,42 hectares restés stables. En ce qui concerne les cultures pluviales (6 042,15 hectares en 1985), elles ont connu aussi des changements importants pendant cette période. 107,15 hectares se sont converties en végétation, 4 504,9 hectares en sol nu, 70,06 hectares en espace urbanisé et 1025,15 hectares restés stables. Le changement le plus marquant pour les cultures pluviales est leur conversion en sol nu, nous estimons que cela est dû aux manques de précipitation qu'a connue la région en 1987, 1990 et 1993.

L'analyse de la matrice de changement fait ressortir aussi un des changements le plus marqué pendant cette période. Il s'agit de l'évolution du cône de déjection de 153,76%. La conversion de 10,58 hectares du fleuve Niger en cône de déjection confirme bien la disparition du bras du fleuve Niger, le forçant ainsi à changer de sens d'écoulement. A cela s'ajoutent 29,45 hectares de sol nu, 4,79 hectares des cultures irriguées et 0,27 hectares de la végétation qui se sont aussi transformées en cône de déjection.

Tableau 12 : Matrice de changements d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 1994

1994

1985

Culture irriguée

Fleuve Niger

Espace
urbanisé

Cône de
déjection

Culture pluviale

Sol nu

Végétation

Total

%

Culture
irriguée

852,41

25,22

16,00

4,79

-

138,78

91,10

1128,31

4,44

Fleuve
Niger

70,34

732,08

7,61

10,58

-

16,38

6,77

843,75

3,32

Espace
urbanisé

19,46

-

1185,84

0,86

-

218,97

266,92

1692,05

6,66

Cône de
déjection

-

-

1,08

17,78

-

18,63

4,03

41,51

0,16

Culture
pluviale

-

-

70,74

-

1021,01

4477,82

107,48

5677,04

22,34

Sol nu

194,40

4,95

1096,61

29,45

324,23

10975,01

642,94

13267,58

52,21

Végétation

81,68

-

557,33

0,27

0,72

524,84

1597,77

2762,60

10,87

Total

1218,29

762,26

2935,19

63,72

1345,95

16370,42

2717,01

25412,83

-

%

4,79

3,00

11,55

0,25

5,30

64,42

10,69

-

100,00

Conversion

Stabilité

Modification

 
 
 
 
 

58

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

1985-1994

Figure 23 : Carte de nature de changement d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 1994

IV.3.2 Changements spatio-temporels de la ville de Niamey de 1994 à 2003 D'après la matrice de changement (tableau 13) et la figure 24, la superficie des zones de conversion est estimée à 7 857,52 hectares, 77,6 hectares pour la modification et 17 560,61 hectares pour la stabilité.

Les changements qui se sont avérés plus importants au cours de cette période sont la conversion du sol nu en espace urbanisé, en cône de déjection et en végétation. A cela s'ajoute aussi la conversion des zones de culture pluviale en sol nu. Le constat est que l'évolution de l'espace urbanisé se fait de façon croissante et ce au détriment des espaces naturels. 74,92 ha des cultures irriguées, 10,93 ha des zones du fleuve Niger, 34,38 ha des cultures pluviales, 2 744,93 ha des sols nus et 392,85 ha se sont transférées à la classe espace urbanisé. Ce qui explique son évolution exponentielle de 99,33% soit 2 915,64 ha prouvant ainsi que la dynamique urbaine est en pleine activité croissante.

La matrice de changement fait ressortir également des changements entre la végétation et les zones de cultures. En effet 280,55 hectares des cultures irriguées, 14,10 hectares des cultures pluviales sont transférés en zone de végétation ce qui justifie son évolution de 484,63 hectares (y compris les autres classes). Cela confirme à quel point la région souffre d'absence de

59

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

précipitations. Car ces zones de cultures ont besoin de l'eau en quantité suffisante pour pouvoir se développer ce qui n'est pas tellement le cas pour la végétation.

Un autre changement assez marquant, est celui de l'évolution du cône de déjection. 0,11 hectare des cultures irriguées, 0,56 hectare de l'espace urbanisé, 66,15 hectares des sols nus et 16,38 hectares de végétation qui sont converties en cône de déjection. Cette information nous donne une idée sur les dégâts causés par l'évolution de cette classe.

D'une manière globale de 1994 à 2003, la végétation (17,83%), l'espace urbanisé (99,33%) et le cône de déjection (71,08%) sont dans une tendance progressive, par contre les cultures irriguées (-10,03%), le fleuve Niger (-18,95%), les cultures pluviales (-15,40%) et le sol nu (-18,02) sont dans une tendance régressive.

Tableau 13 : Matrice de changements d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1994 à 2003

2003

1994

Culture
irriguée

Fleuve Niger

Espace
urbanisé

Cône de
déjection

Culture
pluviale

Sol nu

Végétation

Total

%

Culture
irriguée

769,34

11,25

74,93

0,11

-

81,81

280,55

1217,99

4,79

Fleuve
Niger

131,74

605,32

10,94

-

-

6,01

8,26

762,26

3,00

Espace
urbanisé

17,19

0,18

2591,66

0,56

0,36

73,46

251,78

2935,19

11,55

Cône de
déjection

-

-

-

51,17

-

11,45

1,10

63,72

0,25

Culture
pluviale

-

-

34,38

-

411,73

884,75

14,11

1344,96

5,29

Sol nu

113,09

0,59

2744,93

66,15

722,21

11609,15

1120,93

16377,03

64,43

Végétation

63,47

-

392,85

16,38

1,13

720,99

1522,24

2717,06

10,69

Total

1094,83

617,33

5849,69

134,37

1135,42

13387,61

3198,96

25418,21

-

%

4,31

2,43

23,01

0,53

4,47

52,67

12,59

-

100

Conversion

Stabilité

Modification

60

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

1994-2003

Figure 24 : Carte de nature de changement d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1994 à 2003

IV.3.3 Changements spatio-temporels de la ville de Niamey de 2003 à 2016 L'analyse de la figure 25 et de la matrice de changement (tableau 14) fait ressortir 7 703,86 hectares (30,24%) des zones de conversion, 90,73 hectares (0,36%) de modifications et 17 681,77 hectares (69,40) de stabilités.

Un des changements qui continu à se faire jusqu'à cette période, est celui de la conversion des sols nus en espace urbanisé, en cône de déjection et en une nouvelle classe : mare. La pression exercée sur le sol à travers la croissance démographique explique non seulement la croissance exponentielle de l'espace urbanisé qui continue à se faire dans la partie ouest et nord-ouest de la ville mais aussi la diminution de la superficie du sol nu. 1 995,39 hectares du sol nu se sont transférées en espace urbanisé. A cela s'ajoute aussi 143,62 hectares (culture pluviale) et 361,66 hectares (végétation) qui sont aussi converties en espace urbanisé. Ce qui augmente son taux d'évolution 18,70%.

La matrice nous apprend aussi qu'il y a eu la création d'une nouvelle classe d'occupation du sol (mare) qui n'existait pas dans le passé (2003, 1994 et 1985). 0,28 hectare de cultures irriguées, 0,40 hectare du fleuve Niger, 10,14 hectares de l'espace urbanisé, 9,78 hectares de sol nu et 11,65 hectares de végétation se sont transférées en mare. Les inondations

61

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

catastrophiques de l'année 2010 et 2012 qu'a connues la ville de Niamey sont sans nul doute à l'origine de la création de cette nouvelle classe. Car les eaux se sont déposées dans des zones imperméables et dès lors elles y sont restées. 36,07 hectares de l'espace urbanisé est converties en fleuve Niger.

La conversion de zones urbanisées en des zones de mare ou en fleuve Niger (figure 25), est une information capitale qui nous renseigne sur les dégâts matériels et surtout humains que causent ces inondations.

Pour ce qui concerne le cône de déjection, lui aussi son étendue spatiale ne fait que prendre de l'ampleur entrainant aussi des dégâts matériels (exemple de la route de Namaro) comme humains. 0,07 hectare (espace urbanisé), 72,90 hectares (sol nu) et 11 hectares (végétation) sont converties en cône de déjection pendant cette période. Les années 2010, 2012 et un peu 2014 étaient des années très propices en pluviométrie ce qui explique la forte intensité des ruissellements et donc l'évolution de cône de déjection.

D'ailleurs cela explique aussi la forte croissance des cultures irriguées et du fleuve Niger. 280,80 hectares du sol nu et 537,01 hectares de végétation se sont transférées en cultures irriguées. La conversion des zones de végétations en zone de cultures irriguées est tout à fait normale, car en période sèche certaines zones de cultures irriguées deviennent des zones de végétations et en période de pluie ces mêmes zones redeviennent des cultures irriguées.

Bien que de 2003 à 2016 la ville de Niamey ait connu beaucoup de précipitations, les zones de végétations n'ont pas pu en profiter. La perte (conversion) des zones de végétations de 537,01 hectares en cultures irriguées, de 32,76 hectares en fleuve Niger et 11,65 hectares en mare se justifie par les dégâts causés par les trois (3) inondations de 2010, 2012 et 2014 survenues dans la région. Le passage de 361,66 hectares de la végétation en espace urbanisé nous renseigne aussi sur l'activité anthropique qui détruit l'espace naturel en faveur du développement urbain.

D'une manière globale, les cultures irriguées (56,75%), le fleuve Niger (47,48%), l'espace urbanisé (18,70%) et le cône de déjection (45,02%) sont dans une tendance progressive par contre la végétation (-26,25%), les cultures pluviales (-87,99%) et le sol nu (-1,98%) sont dans une tendance régressive.

Conversion

Stabilité

Modification

 
 
 
 
 

62

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

Tableau 14 : Matrice de changements d'occupation du sol de la ville de Niamey de 2003 à 2016

2016

2003

Culture
irriguée

Fleuve Niger

Espace
urbanisé

Cône de
déjection

Culture
pluviale

Sol nu

Végétation

Mare

Total

%

Culture
irriguée

711,27

224,44

2,68

-

-

23,02

126,45

8,28

1096,13

4,31

Fleuve
Niger

13,01

604,08

-

-

-

-

0,32

0,40

617,81

2,43

Espace
urbanisé

174,56

36,07

4438,58

0,07

-

870,21

321,21

10,14

5850,83

23

Cône de
déjection

1,51

-

-

111,51

17,84

3,94

-

-

134,80

0,53

Culture
pluviale

0,07

-

143,62

-

83,45

909,50

3,58

-

1140,21

4,48

Sol nu

280,80

13,77

1998,23

72,90

53,46

10416,31

589,37

9,78

13434,62

52,82

Végétation

537,01

32,76

361,665

11,00

-

931,30

1316,57

11,65

3201,95

12,59

Total

1718,21

911,12

6944,76

195,48

154,76

13154,27

2357,48

 

25436,07

 

%

6,76

3,58

27,30

0,77

0,61

51,72

9,27

0,00

-

100

2003-2016

Figure 25 : Carte de nature de changement d'occupation du sol de la ville de Niamey de 2003 à 2016

IV.3.4 Synthèse des changements Spatio-temporels de la ville de Niamey de 1985

à 2016

Globalement de 1985 à 2016, on note d'importantes conversions des catégories d'occupation du sol, que de modifications ou de stabilité. La figure 26 et la tableau 15 ont permis de mettre en évidence les changements spatio-temporels intervenus depuis l'année 1985 jusqu'en 2016.

63

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

1985-2016

Figure 26 : Carte de nature de changement d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 2016

Tableau 15 : Matrice de changements d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 2016

2016

1985

Culture irriguée

Fleuve
Niger

Espace
urbanisé

Cône de
déjection

Culture
pluviale

Sol nu

Végétation

Mare

Total

%

Culture
irriguée

764,01

115,83

3,76

20,68

-

73,49

146,77

2,58

1127,12

4,43

Fleuve
Niger

81,34

730,76

0,06

11,07

-

1,98

16,92

1,73

843,86

3,32

Espace
urbanisé

73,96

1,04

1191,87

12,35

-

201,85

209,14

1,57

1691,78

6,65

Cône de
déjection

0,20

-

7,31

17,19

-

11,79

4,95

-

41,45

0,16

Culture
pluviale

9,45

-

1 758,31

1,26

124,11

3 762,81

26,98

0,22

5683,14

22,34

Sol nu

560

61,31

31 65,32

106,76

12,67

8175,60

1 154,48

32,96

13269,11

52,17

Végétation

200,27

0,76

818,07

26,15

-

915,81

799,79

0,96

2761,83

10,86

Total

1689,23

909,70

6944,72

195,46

136,78

13143,33

2359,01

40,05

25418,27

-

%

6,64

3,58

27,30

0,77

0,54

51,67

9,27

0,00

-

100

Conversion

Stabilité

Modification

De 1985 à 2016, les superficies ayant subies des conversions sont estimées à 13 485,19 hectares, 11 803,27 hectares de superficies restées stables et 129,73 hectares de modifications.

64

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

L'analyse de la matrice de changement (tableau 15) et de la figure 26, nous montre à quel point le sol de la ville de Niamey subi une forte pression qui entraine sans cesse des changements d'occupation du sol.

Ainsi les changements les plus marquant pendant cette période sont surtout la conversion de 3 165,32 hectares du sol nu en espace urbanisé, de 1 154,48 hectares du sol nu en végétation (tableau 15) et 560 hectares du sol nu en cultures irriguées. A cela s'ajoute aussi la conversion de 1 758,31 hectares des cultures pluviales en espace urbanisés et de 3 762,81 hectares des cultures pluviales en sol nu.

La matrice de changement (tableau 15) nous renseigne aussi de la conversion de certaines classes d'occupation du sol comme les cultures irriguées (115,83 hectares) et la végétation (0,76 hectare) en fleuve Niger. Cela permet de comprendre les conséquences des inondations sur les espaces natures.

L'apparition de la nouvelle classe mare, n'est pas liée uniquement à la conversion du sol nu (32,96 hectares) en cette classe. On note aussi la conversion de 2,58 hectares des cultures irriguées, de 1,57 hectares des espaces urbanisés, 0,22 hectare des cultures pluviales et 0,96 hectare de la végétation en cette classe mare. Ce qui a favorisé ainsi son développement en 2016.

Pour le cône de déjection, c'est surtout le sol nu (106,76 hectares) et la végétation (26,15 hectares) qui ont favorisé son développement. Néanmoins on note aussi la conversion de 20,68 hectares des cultures irriguées, 12, 35 hectares des espaces urbanisés et 11,07 hectares du fleuve Niger qui ont contribué à la progression de ce cône de déjection depuis 1985 jusqu'à nos (2016).

IV.4 Conclusion

L'extension disproportionnée de la ville de Niamey a entrainé une modification de l'ensemble des espaces naturels. Les facteurs qui sont à la base de cette urbanisation sont de plusieurs ordres mais le plus important reste l'accroissement de la population. Cet accroissement crée des nouveaux besoins notamment en terre pour la production d'abord mais aussi et surtout pour l'habitation. Ces activités consommatrices de l'espace amènent l'homme à abattre les arbres et arbustes. Ainsi le couvert végétal se dégrade, le sol se retrouve sans protection et donc à la portée des forces naturelles qui entrainent sa destruction.

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

CHAPITRE V : FACTEURS INFLUENÇANT LES CHANGEMENTS D'OCCUPATION DU SOL

V.1 Introduction

De manière générale, il y a deux grands facteurs qui influent dans les changements d'occupation du sol. Il s'agit du facteur naturel (sécheresse) et anthropique. Dans ce chapitre nous allons mettre en relation le développement des classes d'occupation du sol (couvert végétal) vis-à-vis de l'influence de ces deux facteurs.

V.2 Facteurs anthropiques

V.2.1 Croissance de la population

Depuis la conquête coloniale et surtout de l'indépendance à nos jours, Niamey a connu une croissance démographique et spatiale spectaculaire. En 1930 la ville ne comptait que 1 640 habitants, 11 790 en 1952 (Kokou Henri., 2004).

D'après Dr HAMADOU ISSAKA cité par la revue « Le Sahel », la population de Niamey connaîtra une croissance rapide et triple en 12 ans, passant de 33 816 habitants en 1960 à 108 000 habitants en 1972. Cinq ans plus tard (1977), la population atteint 242 973 d'habitants. Au deuxième recensement général de la population et de l'habitat (RGPH) de 1988, la population de Niamey est évaluée à 391 876 habitants. Il affirme aussi que Niamey n'a jamais produit autant de parcelles qu'au cours de la période postérieure à 1990. De 1989 à 2003, 29 lotissements ont été réalisés et ont produit 55 835 parcelles contre 51 341 pour la période 1946 à 1989. Pendant cette période la ville n'était subdivisée qu'en trois arrondissements (I, II et III).

Le troisième recensement de 2001 indique que la population de Niamey est de 707 951 habitants contre le dernier recensement de 2012 qui indique que la population est à 1 026 848 habitants (figure 27). Le taux d'accroissement inter censitaire annuel moyen est de 4,7% entre 1988-2001 et 2,9% entre 2001-2012 (Institut National de la Statistique, INS).

D'après Sanda Gonda H., 2009, La projection 2004-2050 de la ville de Niamey estime la population à 1 000 000 habitants en 2010 et environ 2 000 000 habitants en 2025. Actuellement (depuis 2002) la ville est subdivisée en cinq arrondissements.

Notre étude a en effet fait ressortir ces différents constats (figure 12, 13 et 14 ci-haut). Entre la période 1985 à 2003, les résultats issus des cartes d'occupation du sol ont montré une croissance exponentielle de l'espace urbanisé qui passe de 1 907,01 hectares en 1985 à 5 850,83 hectares en 2003 soit trois fois sa superficie en 1985 (tableau 9 ci-haut). L'étude a aussi montré que pendant cette période le couvert végétal a considérablement chuté. Les

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

cultures pluviales qui étaient de 6 042,15 hectares en 1985 et 1 140,21 hectares en 2003. Il y a aussi les zones de cultures irriguées qui ont diminué pendant cette période soit 1 355,49 hectares en 1985 et 1 096,13 hectares en 2003. Entre la période 2003 et 2016, la croissance urbaine dû à la croissance de la population se poursuit toujours mais pas au même rythme que la période 1985-2003 et ça au détriment des autres classes d'occupation du sol.

Cette forte croissance urbaine de la ville de Niamey influe non seulement sur l'évolution de l'occupation du sol mais a aussi pour conséquence le développement de l'habitat irrégulier qui à son tour influe aussi sur l'évolution des classes d'occupation du sol.

1200000

1 026 848

1000000 800000 600000 400000 200000

0

707 951

391 876

242 973

3 3816

1960 1977 1988 2001 2012

Figure 27 : Evolution en habitants de la population de la ville de Niamey de 1960 à 2012 (source :

RGPH/INS)

V.2.2 Développement de l'habitat irrégulier (bidonville)

La rapide croissance démographique et spatiale de la ville de Niamey s'effectue dans une situation économique difficile où rares sont les citadins qui peuvent s'acheter une parcelle officielle. Les possibilités d'accueil de la ville, tant en emplois qu'en logements, restent insuffisantes. En plus de cela, la procédure d'attribution des parcelles officielles est tellement lente et ségrégative que la plupart des citadins qui n'ont pas des relations à la Mairie préfère s'abstenir. L'offre est toujours insuffisante et entourée de clientélisme. Les migrants venus à la recherche de meilleures conditions de vie pour la plupart aux revenus maigres ne peuvent pas bénéficier du programme immobilier de l'Etat. C'est ainsi qu'ils se retournent vers les propriétaires terriens qui ont commencé à parcelliser et à commercialiser des terres non immatriculées. En 1960, seulement la moitié des demandes avait été satisfaites ce qui a conduit à la naissance du premier quartier informel de la ville en 1966 (Hamadou Issaka., 2007). Ce type d'habitat irrégulier favorise ainsi une urbanisation rapide et anarchique de la ville, donc une consommation d'espace.

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1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

Tous ces paramètres conduisent à la création et au développement de l'habitat irrégulier qui influe sur l'évolution et le changement d'occupation du sol.

V.3 Facteurs naturels (la sécheresse)

D'après OMM-N°1006., 2006, la sécheresse est un phénomène naturel dangereux de caractère insidieux, qui résulte d'une insuffisance des précipitations par rapport aux valeurs prévues ou normales ; lorsqu'elle persiste durant une saison entière ou plus, cette insuffisance empêche de répondre comme il convient aux besoins des sociétés humaines et de l'environnement. Le Niger faisant partie de la bande subsaharienne dénommée le sahel, a souvent été victime de déficit pluviométrique. A Niamey les périodes de pluies ne dépassent pas trois à quatre mois (juin, juillet, août et septembre) suivie d'une longue période sèche (octobre - mai).

1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00

0,00

 

Figure 28 : Variations moyenne annuelles des précipitations de la ville de Niamey de 1985 à 2015. Source : Précipitations Chirps

Dans les années 70 et 80, l'Afrique de l'Ouest en générale a connu une longue période de sécheresse provoquant ainsi une baisse de 4 à 6 % du PIB au Niger en 1984 (OMM-N°1006., 2006). Cette baisse de pluie entraine des forts changements dans l'occupation du sol. Car les déficits pluviométriques entrainent beaucoup de conséquences notamment la dégradation des sols, perte de la fertilité des sols, disparition du couvert végétal...etc.

C'est d'ailleurs ce que notre étude a montré, pendant les périodes 1985-1994 et 1994-2003, l'étude a fait ressortir un recule considérable des zones de cultures pluviales (6 042,15 hectares en 1985 et 1 140,21 hectares en 2003), des cultures irriguées (1 355,49 hectares en 1985 et 1 096,13 hectares en 2003) mais aussi de la superficie du fleuve Niger (810,18 hectares en 1985 et 617,81 hectares en 2003) (tableau 10). Le recule de ces classes d'occupation du sol peut être lié principalement à l'insuffisance de l'eau en quantité suffisante pour leur alimentation mais aussi aux différentes actions anthropiques. En effet, l'analyse de

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Partie II. Détection des changements d'occupation du sol

la figure 28 entre 1985 et 2003 fait ressortir 8 années pendant lesquelles les précipitations n'ont pas atteint la moyenne (surtout en 1985, 1986, 1987 et 1997) contre 6 années où les précipitations ont légèrement dépassé la moyenne (sauf en 1988 où nous avons un pic). Ce qui a conduit à un déficit pluviométrique entrainant ainsi le recule de ces classes pendant notre période d'étude 1985 et 2003. Pour ce qui est de la végétation elle a augmenté pendant cette période, cette augmentation peut être liée aux activités anthropiques notamment la redynamisation de la ceinture verte qui a été créé dans le cadre de lutte contre l'avancée du désert.

L'analyse de la figure 28 entre la période 2003-2015 fait ressortir 6 années où les précipitations ont dépassé la moyenne contre 4 années où elles n'ont pas atteint la moyenne. Cela a favorisé le développement des zones de cultures irriguées et du fleuve Niger. En effet les résultats des cartes d'occupation du sol entre 2003 et 2016 montrent une augmentation des zones de cultures irriguées (1096,13 hectares en 2003 et 1 718,21 hectares en 2016), du fleuve Niger (617,81 hectares en 2003 et 911,12 en 20016). Ces deux classes sont fortement liées. Par contre on note le recul des zones de cultures pluviales et de la végétation. La régression de ces deux classes est certainement liée aux actions anthropiques via la croissance démographique qui augmente la croissance urbaine et le développement des infrastructures qui entraine une forte consommation de l'espace.

V.4 Conclusion

La sécheresse a une forte influence sur les changements d'occupation du sol en particulier et sur l'environnement en général. Et ces dernières années, la vulnérabilité à la sécheresse ne fait que croitre dans le monde causant des nombreuses pertes matérielles comme humaines.

La figure 28 nous renseigne seulement sur la variation pluviométrique de la ville de Niamey sur la période considéré (1985-2015). Autrement dit, elle nous a permis de mettre en évidence les périodes pendant lesquelles la ville a enregistré des précipitations soit inférieures ou supérieures à la normale et de pouvoir faire le lien avec l'évolution des différentes classes d'occupation du sol telles que (végétation, cultures irriguées, cultures pluviales, fleuve Niger). Néanmoins, cette figure à elle seule ne nous informe pas réellement s'il y'a eu une période de sécheresse ou non. D'où l'avantage de l'indice de précipitation standardisé qui un indicateur de sécheresse météorologique.

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Partie II. Evaluation de l'état de sécheresse météorologique

CHAPITRE VI : EVALUATION DE L'ETAT DE SECHERESSE METEOROLOGIQUE : CALCUL ET CARTOGRAPHIE DE L'INDICE DE PRECIPITATION STANDARDISE (SPI) ENTRE 1981 ET 2014

VI.1 Introduction

Comme nous l'avons décrit dans la partie méthodologie, le SPI est un indicateur de sécheresse météorologique. Il permet de mettre en évidence les périodes sèches (valeurs négatives du SPI) et les périodes humides (valeurs positives du SPI).

Beaucoup de pays calculent et cartographient périodiquement le SPI et d'autres indices de sécheresse ou paramètres météorologiques car ils offrent la possibilité d'évaluer les conditions de précipitations par rapport à l'approvisionnement en eau (OMM-N°1090., 2012). Cet indice a été calculé sur toute la partie ouest du Niger sur une série temporelle de 12 mois portant sur une période de 34 ans (1981 à 2014), par la suite nous avons fait un zoom sur notre zone d'étude.

VI.2 Résultats cartographiques et statistiques du SPI

Les résultats cartographiques et statistiques obtenus à partir du calcul du SPI sont présentés aux tableaux 16, 17, 18, 19 et figures 29, 30, 31. L'évaluation de l'état de sécheresse de la partie ouest du Niger et de la ville de Niamey se fera sur une analyse de ces différents résultats. Ces résultats s'agissent des valeurs de la moyenne historique et l'écart type historique servit pour le calcul du SPI, des valeurs annuelles moyennes de l'indice de précipitation standardisé et enfin des cartes du SPI spatialisées.

Tableau 16 : valeurs de la moyenne et écart-type historique des précipitations de la partie ouest du
Niger de 1981 à 2014

 

Moyenne
historique en mm

Ecart-type
historique en mm

Moyenne

425,18

75,22

Max

866,01

123,86

Min

214,16

43,56

Tableau 17 : Valeurs annuelles moyennes de l'indice de précipitations standardisé de 1981 à 1991

 

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

SPI

MAX

1,48

0,53

0,85

-1,17

0,32

1,61

0,29

1,71

1,71

0,49

2,52

MIN

-1,15

-2,0

-1,95

-3, 32

-2,08

-1,62

-2,37

-1,14

-1,14

-1,62

-1,25

Tableau 18 : Valeurs annuelles moyennes de l'indice de précipitations standardisé de 1992 à 2002

 

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

SPI

MAX

1,94

0,67

3,94

1,08

1,01

0,51

3,78

2,99

0,74

1,51

1,32

MIN

-0,98

-2,09

0,06

-1,45

-1,26

-2,03

-0,71

-0,16

-1,21

-0,80

-0,84

70

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Partie II. Evaluation de l'état de sécheresse météorologique

Tableau 19 : Valeurs annuelles moyennes de l'indice de précipitations standardisé de 2003 à 2014

 

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

SPI

MAX

2,49

0,78

1,92

1,42

1,21

1,17

0,55

1,81

0,75

2,60

1,37

1,15

MIN

-0,80

-1,27

-0,21

-1,02

-0,25

-0,53

-1,48

-0,40

-2,01

-0,47

-1,30

-1,44

Auteur :
Barkawi Mansour

Figure 29 : Carte de variabilité spatiale de l'indice de précipitations standardisé (SPI) de la partie ouest du Niger et de la ville de Niamey de 1981 à 1996 (classification selon McKee 1993)

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Partie III. Evaluation de l'état de sécheresse météorologique

Auteur :
Barkawi Mansour

Figure 30 : Carte de variabilité spatiale de l'indice de précipitations standardisé (SPI) de la partie ouest
du Niger et de la ville de Niamey de 1997 à 2014 (classification selon McKee 1993)

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Persistances des années sèches

Persistances des années humides

Alternances des
années humides
et sèches

1,00

0,00

-1,00

-2,00

-3,00

3,00

2,00

Alternances des années humides et sèches

1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Partie III. Evaluation de l'état de sécheresse météorologique

Figure 31 : Evolution des valeurs annuelles moyennes de l'indice de précipitation standardisé de la partie
ouest du Niger de 1981 à 2014

VI.3 Conclusion

A l'issus de ces résultats, il ressort une importante variabilité spatiale et temporelle des précipitations de la partie ouest du Niger. Cela a sans nul doute des conséquences sur les changements d'occupation du sol. Pour ce qui est de la ville de Niamey, vue son étendue spatiale (240 km2), l'état de sécheresse est assez homogène dans toute la ville.

73

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Partie II. Evaluation de l'état de sécheresse météorologique

CHAPITRE VII : ANALYSE DE L'ETAT DE SECHERESSE METEOROLOGIQUE DE LA PARTIE OUEST DU NIGER ET DE LA VILLE DE NIAMEY DE 1981 A 2014

VII.1 Introduction

Cette analyse est faite sur la base des valeurs annuelles de l'indice de précipitation standardisé SPI aux tableaux 17, 18 et 19 et des figures 29, 30 et 31. Ces analyses sont aussi valables pour la ville de Niamey car globalement ils partagent les mêmes états de sécheresse.

VII.2 Analyse de l'état de sécheresse de 1981 à 1991

Pendant cette période le nombre d'années sèches (7) l'emporte sur le nombre d'année d'humide (4) (figure 29 et 31).

En effet il y a eu 7 années de sécheresses ou disons 7 années pendant lesquelles les précipitations n'étaient pas au rendez-vous. Les années 1982, 1983, 1985, 1986 et 1990 étaient dans une tendance de normale à très sec (figure 29), tandis que l'année 1984 la plus pénible était une année de sécheresse extrême avec une valeur minimale de SPI allant jusqu'à -3,32 (tableau 18). L'année 1987 était une année de très sec avec un SPI minimal de -2,37 (tableau 18).

Pour ce qui est des années (1981, 1988, 1989 et 1991), dont la valeur du SPI est supérieure à zéro, elles étaient juste au nombre de 4 pendant cette période. Toutes ces années étaient dans une tendance de normale à humide, sauf l'année 1988 qui présentait un caractère très humide avec une valeur maximum de SPI de 1,71 (figure 29, tableau 18).

VII.3 Analyse de l'état de sécheresse de 1992 à 2002

Dans cet intervalle de temps, les années humides étaient à 63,63% soit 7 années contre 36,36% des années sec (4 années).

Les années 1992, 1995, 1996 et 2001 étaient dans une tendance de normale à humide (0 < SPI < 1), par contre les années 1994 et 1998 étaient dans une humidité extrême voir des cas rares humidité dont la valeur maximale du SPI va jusqu'à 3,94 en 1994 et 3,78 en 1998 (tableau 18, figure 29 et 30). En 1999, la sécheresse commençait à décroitre et atteint une valeur maximale de 2,99 mais reste toujours dans une situation d'humidité extrême. En 1996 la partie ouest du Niger était dans une tendance de normal à sec.

En ce qui concerne les années sèches (1993, 1997, 2000 et 2002) elles étaient toutes dans une tendance de normale à sec (-1,5 < SPI < 0) (tableau 19, figure 29 et 30) sauf l'années 1997 qui était dans une sécheresse modérée figure 29.

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Partie II. Evaluation de l'état de sécheresse météorologique

VII.4 Analyse de l'état de sécheresse de 2003 à 2014

Pendant cette période aussi, ce sont les années humides qui sont majoritaires avec 58,33 % soit 7 années contre 41,33 % d'années sèches soit 5 années (tableau 19, figure 29).

Les années humides 2003, 2005, 2007, 2010, 2013 et 2014 étaient dans une tendance normale à humide (0 < SPI < 1) sauf l'année 2012 qui étaient modérément humides (tableau 20, figure 30).

Pour ce qui est des années de déficit en eau (sèches) (2004, 2006, 2008 et 2009) elles étaient dans une tendance de normale à sec (-1 < SPI < 0) alors que l'année 2011 était modérément sèche voire très sèche à certains endroits avec une valeur minimale de SPI de -2,01.

VII.5 Synthèse et conclusion de l'état de sécheresse de 1981 à 2014

Globalement les valeurs annuelles moyennes de l'indice de précipitation standardisé sont positives sur 18 années soit 52,94% avec des cas d'humidités extrêmes en 1994 et 1999 et négatives sur 16 années (47,06%) avec des cas de sécheresse extrême en 1984 et de sécheresse modérée en 1987 (tableau 17, 18 19 et figure 31). Les précipitations sont inégalement réparties dans le temps et dans l'espace dans toute la partie ouest du Niger.

La période 1981-1987 ne présente que des années sèches (figure 31). Cette situation a plongé l'ouest nigérien dans une sécheresse extrêmement sévère (1984, 1987, 1982, 1983, 1985 et 1986, classé par ordre décroissant de sécheresses). Certains auteurs comme Yann l'Hôte., (2002), a également noté cet état de sécheresse non seulement dans toute l'Afrique de l'ouest mais aussi au Sahel. Cela a entrainé un assèchement progressif des zones humides, une dégradation du couvert végétal, une réduction des aires de culture et par conséquent une extension des surfaces non couvertes. Cette situation favorise l'avancée du désert.

La période 1988-1997 (figure 31) est beaucoup plus marquée par une alternance des années humides (1994,1988, 1989, 1992, 1991, ordre décroissant des années humides) et années sèches (1997, 1993, 1990, 1996, 1995, ordre décroissant de sécheresse) qui reste toutefois relative. L'année 1994 qui était extrêmement humide a donné espoir aux populations pensant que la sécheresse a enfin pris fin, mais cet espoir s'est vite envolé suite aux déficits pluviométriques enregistrés par ces trois années consécutives 1995, 1996 et1997 (légèrement sec). L'alternance entre une période excédentaire et une période déficitaire présente des conséquences sans précèdent sur l'environnement car cela peut facilement entrainer une dégradation progressive du sol.

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Partie II. Evaluation de l'état de sécheresse météorologique

Cet état de longue sécheresse entre la période 1981-1987 et l'alternance d'années sèches et humides entre 1988-1997 peuvent justifier le recule considérable des zones de culture pluviale, culture irriguée et fleuve Niger que notre étude a montré entre 1985 et 1994. La disparition de ces classes a continué jusqu'à l'année 2003. Ce qui est tout à fait normal car à cause de cette longue période de sécheresse (7 ans, 1981-1987) plus les quatre autres années de sécheresses en 1997, 1993, 1990, 1996, le sol a quasiment perdu sa capacité de rétention en eau, sa richesse en matière organique bref sa fertilité. Ce qui justifie la forte régression de ces classes d'occupation du sol pendant notre période étude 1985-2003. Pour rappel, 2/3 de la partie nord du Niger est désertique, les périodes de sécheresse favorisent l'avancée du désert. Or la lutte contre la désertification se fait par la plantation des arbres qui augmente sans nul doute la végétation. Cela permet d'expliquer le développement de la végétation pendant notre période d'étude 1985-2003.

La période 1998-2008 (figure 31) présente plus une persistance des années humides, soit 8 années (1999, 1998, 2003, 2005, 2007, 2001, 2002 et 2008, ordre décroissant d'humidité) contre seulement 3 années sèches (2000, 2004 et 2006).

La dernière période qui va de 2009 à 2014 se présente aussi dans une alternance d'années humides (2012, 2010, 2013, 2014) et années sèches (2011, 2009). A ce niveau la persistance tend plus vers l'humidité.

Les résultats issus des cartes d'occupation du sol de l'années 2003 et 2016, montrent une augmentation des zones de culture irriguée et fleuve Niger, or l'analyse des résultats du SPI pendant cette période montre qu'il y'a eu plus d'années humides (8) que d'années sèches (4). Cela nous permet d'expliquer le développement des zones de culture irriguées, du fleuve Niger et surtout l'apparition de la nouvelle classe d'occupation du sol « mare ». Bien que cette période soit propice en précipitations, les zones de végétation ont connu une régression (3 201,95 ha en 2003 et 2 361,42 ha en 2016). Cette faible régression, s'explique par la croissance exponentielle des espaces urbanisés qui consomme énormément d'espace naturel comme la végétation.

VII.6 Conclusion

Le déficit pluviométrique tout comme l'excès pluviométrique constitue un réel fléau qui menace notre écosystème. L'utilisation de l'indice de précipitation standardisé (SPI) a permis de mettre en évidence non seulement la variabilité spatio-temporelle de l'état de sécheresse

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Partie II. Base de données spatiale : requêtes spatiales

météorologique dans la partie ouest du Niger qui d'après nos résultats est actuellement dans un état d'humidité, mais aussi de pouvoir justifier l'évolution du couvert végétal de la ville de Niamey pendant notre période d'étude de 1985 à 2016 en fonction de cet état de sécheresse.

CHAPITRE VIII : BASE DE DONNEE SPATIALE : REQUETES SPATIALES

VIII.1 Introduction

Plusieurs types de requête spatiale peuvent être formulés à la base de données ainsi créée entre les périodes 1985-1994, 1994-2003, 2003-2016 et 1985-2016. Cela présente un grand avantage du moment où il permettra à l'utilisateur d'accéder directement à l'information qui l'intéresse et à la date qu'il souhaite.

VIII.2 Requêtes spatiale

Dans cette partie nous allons formuler quelques requêtes spatiales grâce au modèle que nous avons créé et voir aussi les différents résultats de ces requêtes (figure 32).

VIII.2.1 Requête spatiale N°1 : de 1985 à 2016, quelles sont les zones de sol nu qui ont subi des changements ?

VIII.2.2 Requête spatiale N°2 : de 1985 à 2003, quelles sont les classes d'occupation du sol qui ont été converties en espace urbanisé ?

VIII.2.3 Requête spatiale N°3 : comment a évolué la végétation de 1994 à 2016 ? A-t-elle augmenté ou diminué ?

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Partie II. Base de données spatiale : requêtes spatiales

VIII.2.4 Requête spatiale N°4 : quel est le devenir des zones de cultures pluviales de 1985 à 2016 ?

Plusieurs autres types de requêtes spatiales peuvent être formulés afin de mieux appréhender l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey de 1985 à 2016. Il suffit de s'en servir du modèle créé et d'introduire ses propres questions.

VIII.3 conclusion

Cette base de données spatio-temporelle est une excellente alternative, pour structurer, interroger et exploiter les résultats issus des traitements d'images satellitaires. Elle a pour vocation de sauvegarder l'historicité de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey ainsi que l'état de sécheresse météorologique qu'elle a connu.

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Partie II. Base de données spatiale : requêtes spatiales

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Figure 32 : Cartes des requêtes spatiales formulées (ha = hectare)

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DISCUSSIONS

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Partie II. Discussion

Le développement et l'utilisation de l'informatique ouvrent une nouvelle voie à la cartographie. On peut aujourd'hui, au moyen des machines (ordinateurs) et des logiciels adéquats cartographier un espace aussi vaste que possible sans même parfois effectuer des visites de terrains (Sanda Gonda H., 2009).

Notre étude portant sur la cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse météorologique moyennant les outils SIG et Télédétection a permis de mettre en évidence d'une part, la dynamique des changements d'occupation du sol intervenue dans la ville de Niamey et, d'autre part la tendance des variations pluviométriques (état de sécheresse : période sèche ou humide).

En effet, l'utilisation des images satellitaires (Landsat, 15m de résolution spatiale) a permis non seulement de cartographier l'évolution de l'occupation du sol de la ville de Niamey en 1985, 1994, 2003 et en 2016 mais aussi d'en déduire les changements.

Il ressort de ces résultats cartographiques une importante urbanisation en espace de 31 ans. Cette croissance urbaine découle de l'extension des quartiers existants, de la création de nouveaux quartiers au sein de la ville et aussi du développement des infrastructures de base. L'étude a aussi montré un recul important du couvert végétal de 1985 à 2016, notamment les zones de cultures pluviales suivi de la végétation contre une progression des zones de cultures irriguées. Ces transformations sont étroitement liées non seulement aux variabilités climatiques marquées par une alternance de période pluvieuse et de pause pluviométrique correspondant à une longue période de sécheresse mais aussi aux actions anthropiques.

Un autre facteur important, est la croissance exponentielle de la population de la ville de Niamey passant de 242 973 habitants en 1977 à 391 876 en 1988 contre 707 951 habitants en 2001 et 1 026 848 en 2012 (RGPH/INS). Cela a favorisé le développement de l'habitat irrégulier qui est aussi un facteur déterminant dans les changements d'occupation du sol.

D'un autre côté les résultats cartographiques et statistiques issus du calcul de l'indice de précipitation standardisé (SPI) ont permis de mettre en évidence l'état de sécheresse météorologique caractérisant la partie ouest du Niger de 1981 à 2014. Ces résultats montrent une persistance des années sèches de 1981 à 1987 surtout en 1984 (sécheresse extrême), puis une alternance des années humides (1988, 1989, 1991, 1992, 1994) et années sèches (1990, 1993, 1995, 1996, 1997) de 1988 à 1997 avec l'année 1994 présentant des cas extrêmes d'humidités, ensuite une persistance des années humides de 1998 à 2008 et enfin une autre

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Partie II. Discussion

alternance des années humides (2010, 2012, 2013, 2014) et années sèches (2009, 2011) de 2009 à 2014.

Le choix des données utilisées et l'approche méthodologique adoptée pour la détection des changements, l'évaluation de l'état de sécheresse et la conception de base de données spatiales sont d'un intérêt très important car elles sont la base de ce travail. Pour ce qui est de la détection des changements, le choix des images Landsat s'explique par leurs caractéristiques spectrales, spatiales et temporelles, permettant un meilleur suivi des différents processus dynamiques de la ville de Niamey et de pouvoir identifier les changements qui en découlent. Ces images ont été acquises gratuitement grâce au programme américain NASA/USGS. L'approche utilisée dans ce contexte consiste à une classification des différentes images Landsat acquises en fonction des caractéristiques spectrales, spatiales et morphologiques des entités surfaciques. Et par la suite suivi d'une comparaison de ces différentes classifications en vue de détecter, de quantifier et de cartographier les changements intervenus.

Ces résultats ont été validés grâce aux matrices de confusions générées (en annexe) et aussi grâce aux travaux de certains auteurs comme Sanda Gonda H., 2009 qui a travaillé sur les changements d'occupation du sol de la région de Niamey et le Dr Hamadou ISSAKA qui a travaillé sur l'évolution urbanistique de la ville de Niamey.

Pour ce qui est de l'évaluation de l'état de sécheresse météorologique par l'indice SPI, les données de précipitations Chirps utilisées sont aussi acquises gratuitement grâce au programme Climate Hazards Group. L'approche SPI adoptée s'avère la plus efficace et la plus utilisée dans le cadre de l'évaluation de sécheresse météorologique. C'est un indice à la fois puissant, souple d'utilisation et simple à calculer car les données sur les précipitations d'une longue série (minimum 20 à 30 ans) constituent en fait le seul paramètre requis (McKee et al., 1993). L'indice SPI se révèle aussi efficace pour analyser les périodes ou cycles humides que les périodes ou cycles secs (OMM-N°1090., 2012).

Cela nous a permis d'utiliser cet indice et de pouvoir mettre en évidence non seulement l'état de sécheresse météorologique de la partie ouest du Niger mais aussi d'appréhender l'influence des périodes humides et sèches sur les changements d'occupation du sol de la ville de Niamey.

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Partie II. Discussion

Faute de la disponibilité des travaux similaires sur l'état de sécheresse météorologique sur l'ouest nigérien, nous nous sommes focalisé sur les travaux de Yann l'Hôte., 2003 qui a travaillé sur l'étendue de l'Afrique de l'ouest.

En ce qui concerne la base de données spatiales, les différents résultats issus de ce travail ont servi à l'alimentation de cette dernière. L'approche adoptée est une approche adéquate et simple d'utilisation. Il s'agit de l'approche base de données spatiales, qui nous a permis de voir l'évolution des différentes classes d'occupation du sol dans l'espace et dans le temps.

Conclusion partie II :

Les différents résultats présentés dans cette partie nous ont permis d'atteindre notre objectif principal qui est la cartographie des changements d'occupation du sol de la ville de Niamey à partir des données acquises à différentes dates (1985, 1994, 2003 et 2016) et évaluer l'état de sécheresse météorologique de la partie ouest du Niger par l'indice de précipitation standardisé (SPI).

Les images Landsat nous sont d'une importance capitale pour l'étude, le suivi et l'évaluation de notre environnement. Les relevés pluviométriques issus des stations de mesure sont non seulement parfois inaccessibles mais aussi manquante dans le temps et dans l'espace. Ainsi l'existence et l'accessibilité gratuite aux données de précipitations Chirps (en format raster) ouvre des nouvelles perspectives notamment dans le domaine de la télédétection. Aujourd'hui, grâce à ces données on peut facilement étudier et comprendre les phénomènes des catastrophes naturelles (inondation, sécheresse, etc.) afin d'atténuer leur dégât.

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CONCLUSION GENERALE

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Conclusion générale

La présente étude s'inscrit dans le cadre de la cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey en vue de caractériser la dynamique de l'occupation du sol entre 1985 et 2016 avec des images Landsat archive et par la suite évaluer l'état de sécheresse météorologique par l'indice de précipitation standardisé SPI. Tous les objectifs fixés ont été atteints à savoir : (1) détecter les changements d'occupation du sol de la ville de Niamey de 1985 à 2016, (2) cartographier les natures des changements d'occupation du sol intervenus dans la zone d'étude de 1985 à 2016, (3) déterminer et cartographier l'indice de sécheresse (SPI) entre 1981 et 2014 et enfin (4) mettre en place une base de données spatio-temporelles SIG.

L'application de la classification supervisée sur les images Landsat a permis de cartographier l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey, la matrice de confusion ainsi que des travaux auxiliaires ont été utilisés pour la validation des cartes produites. Grâce à la comparaison des classifications à l'aide des matrices de transitions, nous avons pu mettre en évidence les changements intervenus dans la ville de Niamey entre les périodes 1985-1994, 1994-2003 et 2003-2016. L'utilisation de l'indice de précipitation standardisé SPI a permis de mettre en évidence les périodes humides et sèche intervenues dans toute la partie ouest du Niger.

A l'issu de ces résultats cartographiques et statistiques, il ressort une dynamique régressive de la végétation (10,11% en 1985 et 9,27% en 2016), des cultures pluviales (23,75% en 1985 et 0,54% en 2016) et une forte progression de l'espace urbanisé (11,54% en 1985 et 27,26% en 2016), du cône de déjection (0,25% en 1985 et 0,77% en 2016), du fleuve Niger (3,18% en 1985 et 3,58% en 2016), des cultures irriguées (5,33% en 1985 et 6,74% en 2016) et du sol nu (50,03% en 1985 et 51,69% en 2016).

En ce qui concerne les changements, les plus marquants concernent l'espace urbanisé, les cultures pluviales et le cône de déjection. En effet de 1985 à 2016, la quasi-totalité des zones de cultures pluviales se sont converties principalement en espace urbanisé mais aussi en sol nu. A cela s'ajoute aussi la conversion d'une grande partie du sol nu en espace urbanisé favorisant ainsi une forte urbanisation de la ville.

L'analyse des changements d'occupation du sol s'explique d'une part, par l'influence des facteurs naturels marquée dans la ville par une variabilité des conditions climatiques avec une alternance de périodes humides et de périodes sèches et, d'autre part, ces changements se

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Conclusion générale

traduisent par les actions anthropiques sous-tendues par un important accroissement démographique et le développement de l'habitat irrégulier.

L'analyse des résultats de l'indice de précipitation standardisé SPI indique une persistance des années sèches de 1981 à 1987 (avec une sécheresse extrême en 1994), puis une alternance des années humides et années sèches de 1988 à 1997, ensuite une persistance des années humides de 1998 à 2008 (avec une humidité extrême en 1994) et enfin une autre alternance des années humides et années sèches de 2009 à 2014.

La base de données ainsi créée peut certainement servir aux décideurs en général et aux autorités en charge de l'aménagement urbain de la ville de Niamey en particulier, afin de les aider à comprendre rapidement et facilement comment évolue la ville dans le temps et dans l'espace. Aussi dans le cas d'une expansion de la ville, quelle direction faut-il en tenir compte, etc.

L'utilisation des outils SIG et Télédétection offre beaucoup de perspective dans l'étude, la gestion, le suivi et l'évaluation de notre environnement. L'intérêt de ce travail est d'avoir conduit une étude diachronique qui montre grâce à la cartographie, la dynamique de l'occupation du sol de la ville de Niamey allant de 1985 à 2016 soit 32 ans. Toutefois, les cartes élaborées peuvent servir d'outils très utiles pour les décideurs et tous les acteurs de l'aménagement pour la gestion territoriale et le suivi des milieux urbains.

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Annexes

ANNEXES 1 :

Tableau 1 : Matrice de confusion de l'occupation du sol de la ville de Niamey en 1985

 

culture
irriguée

fleuve Niger

espace
urbanisé

cône de
déjection

culture
pluviale

sol
nu

végétation

Total

Exactitude

culture
irriguée

3

0

0

0

0

0

1

4

0,75

fleuve Niger

0

2

1

0

0

0

0

3

0,67

espace
urbanisé

0

0

8

0

0

0

0

8

1,00

cône de
déjection

0

0

0

7

0

0

0

7

1,00

culture
pluviale

0

0

0

0

21

8

1

30

0,70

sol nu

2

0

3

1

7

41

3

57

0,72

végétation

1

0

0

0

0

0

6

7

0,86

Total

6

2

12

8

28

49

11

116

 

Exhaustivité

0,50

1,00

0,67

0,88

0,75

0,84

0,55

 

ANNEXES 2 :

Tableau 2 : Matrice de confusion de l'occupation du sol de la ville de Niamey en 1994

 

culture
irriguée

fleuve Niger

espace
urbanisé

cône de
déjection

culture
pluviale

sol
nu

végétation

Total

Exactitude

culture
irriguée

3

0

0

0

0

0

0

3

1,00

fleuve Niger

0

2

0

1

0

0

0

3

0,67

espace
urbanisé

0

0

10

0

0

1

0

11

0,91

cône de
déjection

0

0

0

4

0

0

0

4

1,00

culture
pluviale

0

0

0

0

7

1

0

8

0,88

sol nu

0

0

0

0

2

26

1

29

0,90

végétation

1

1

1

0

1

1

7

12

0,58

Total

4

3

11

5

10

29

8

70

 

Exhaustivité

0,75

0,67

0,91

0,80

0,70

0,90

0,88

 

ANNEXES 3 :

Tableau 3 : Matrice de confusion de l'occupation du sol de la ville de Niamey en 2003

 

culture
irriguée

fleuve Niger

espace
urbanisé

cône de
déjection

culture
pluviale

sol
nu

végétation

Total

Exactitude

culture
irriguée

7

0

0

0

0

0

0

7

1,00

fleuve Niger

0

2

0

0

0

0

0

2

1,00

espace
urbanisé

0

1

13

0

0

3

0

17

0,76

cône de
déjection

0

0

0

5

1

0

0

6

0,83

culture
pluviale

0

0

0

0

6

0

1

7

0,86

sol nu

0

0

2

0

0

23

0

25

0,92

végétation

0

0

0

0

0

0

3

3

1,00

Total

7

3

15

5

7

26

4

67

 

Exhaustivité

1,00

0,67

0,87

1,00

0,86

0,88

0,75

 

90

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection

Annexes

ANNEXES 4 :

Tableau 4 : Matrice de confusion de l'occupation du sol de la ville de Niamey en 2016

 

Culture
irriguée

Fleuve Niger

Espace
urbanisé

Cône de
déjection

Culture
pluviale

Sol
nu

Végétation

Mare

Total

Exactitude

Culture
irriguée

5

0

0

0

0

0

2

0

7

0,71

Fleuve Niger

0

6

0

0

0

0

0

2

8

0,75

Espace
urbanisé

0

1

8

1

0

0

0

0

10

0,80

Cône de
déjection

0

0

0

9

1

0

0

0

10

0,90

Culture
pluviale

0

0

2

0

8

2

0

0

12

0,67

Sol nu

0

0

0

0

0

21

1

0

22

0,95

Végétation

0

0

0

0

0

0

7

0

7

1,00

Mare

0

3

0

0

1

0

0

4

8

0,50

Total

5

10

10

10

10

23

10

6

84

 

Exhaustivité

1,00

0,60

0,80

0,90

0,80

0,91

0,70

0,67

 

91

Projet de fin d'étude CRASTE-LF 2016 : Cartographie de l'évolution spatio-temporelle de la ville de Niamey (Niger) et évaluation de l'état de sécheresse moyennant les outils SIG et Télédétection






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