Cinématique des littoraux sableux de la Mauritanie à la Guinée-Bissau : analyse régionale 

Sur les images radars

Concernant les images radars, le faible contraste entre l’océan et les zones terrestres ainsi que la présence d’un ensemble de petites taches appelé chatoiement limitent l’utilisation des algorithmes classiques de traitement d’image et nécessite la mise au point d’algorithmes spécifiques et très complexes (LEE et JURKEVICH, 1990 ; ZHANGet al.,1994 ; MASON et DAVENPORT, 1996 ; DESCOMBES et al.,1996 ; SCHWABISCHet al.,1996 ; BO et al., 2001 ; DELLEPIANE et al.,2004 ; LIU et JEZEK, 2004a ; NIEDERMEIER et al., 2005). Ils utilisent une approche hiérarchique (multirés olution) et génèrent des résultats variables. Ainsi, par exemple, l’algorithme de LEE et JURKEVICH (1990) utilisant le filtrage, le seuillage, des opérateurs de morphologie mathématique et de détection de contours, permet de détecter, dans 75% des cas, une ligne de rivage avec une précision de 1 à 2 pixels sur une image Seasat SAR. Pour élaborer un modèle numérique d’estran à partir des lignes instantanées de rivage et des hauteurs d’eau, MASON et DAVENPORT (1996) ont développé un algorithme qui exploite la texture desimages pour détecter les contours grâce à un filtre de ratio de contraste et utilise des modèles de contours actifs (snak e) pour extraire la ligne de rivage.
Les tests sur une image SAR ERS-1 indiquent que 90 % de la ligne extraite était vis uellement corrects. Après comparais on avec des mesures de terrain, les auteurs évaluent la précision de l’algorithme à 1 pixel dans les zones où l’image était nette. L’algorithme de NIEDERMEIER et al. (2000) basé sur la méthode de détection des c ontours par les ondelettes de Mallat et les contours actifs pour joindre les segments détectés atteint une précision de 2,5 pixels pour la ligne de rivage terrestre et de 1,1 pixels pour les lignes de rivage insulaires sur des images SAR ERS-2. Sur le même type d’image (SAR ERS1 et 2) celui de DELLEPIANE et al. (2004) utilisant la théorie de la connectivité floue et exploitant les mesures de cohérence extraites d’un couple InSAR atteint une précision moyenne de 3,5 pixels . D’autres algorithmes utilisant la segmentation par la distribution de GIBBS (ZHANG et al., 1994), les champs mark oviens (DESCOMBES et al., 1996), le seuillage localement adaptatif et le filtre de CANNY (LIU et JEZEK, 2004a) ont été développés aussi pour la détection de la ligne instantanée de rivage sur desimages SAR ( Tableau 2).

Sur les images vidéographiques

En ce qui concerne les images vidéographiques moyennées, quatre modèles ont été mis au point pour la reconnaissance et l’extraction automatiques de la position de la ligne de rivage suivant deux approches (AARNINKHOF, 2003 ; PLANT et al., 2007). La première approc he s’apparente à celle des algorithmes de classification avec un regroupement des pixels selon l’intensité de leur couleur (Pixel Intensity Clustering model) ou par des réseaux de neurones(Artificial Neural Network model).La seconde approche est basée sur l’extraction d’une valeur d’intensité maximale à partir de transects radiométriques de la zone intertidale (Shore Line Intensity Maximum model) ( Figure 9) ou l’identification d’un point de divergence entre le rouge, le vert et le bleu (Color Channel Divergence model)dans la zone de déferlement (Figure 10).
Chac un de ces modèles a été développé pour un type de plage aux conditions hydrodynamiques bien particulières. Ils permettent de suivre les variations de la position de la ligne de rivage en fonction du niveau d’eau durant un cycle tidal pour en déduire un modèle numérique de terrain d’une précision centimétrique après correction des biais liés au setupet au déferlement (PLANT et al., 2007).

La ligne du niveau moyen des pleines ou basses mers

A défaut d’une coïncidence entre la marée de référence et les missions aériennes, l’extraction indirecte des datums marégraphiques nécessite des s ourc es de données altimétriques comme le
Lidar ou un modèle numérique de terrain. L’extraction de la courbe de niveau des pleines ou basses mers moyennes se fait alors soit par des profils trans versaux à la plage, s oit par l’intersection d’un niveau de marée avec un modèle numérique d’élévation soit enc ore par le traitement d’image.
La technique des profils en travers a été développée par STOCKDON et al.(2002) et utilisée ensuite dans plusieurs publications (MORTON et al.,2004 ; 2005 ; HAPKE et REID, 2006 ; HAPKE et al., 2007). Dans cette approche, des profils Lidar sont extraits à intervalles réguliers suivant des transects perpendiculaires au rivage (Figure 11a). Le long de chaque profil, les données altimétriq ues sont réduites à une altitude proche du datum (±0,5 m) et ajustées par une droite de régression linéaire par les moindres carrés. L’inters ection entre la pente de la droite de régression et l’altitude des pleines mers moyennes représente la position horizontale dela ligne recherchée à ce niveau (Figure11b). En répétant cette procédure pour tous les profils, on génère un ensemble de points correspondant au trait de côte. La précision de cette technique a été estimée à ±1,1 ; ±1,4 m par STOCKDON et al (2002).

La limite de végétation

Pour retracer l’évolution littorale dans le delta du fleuve Rouge au Vietnam avec la limite inférieure de végétation comme indicateur, TREPANIE R et al.(2002) ont utilisé l’indice de végétation SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index) pour détecter les contours de la couverture végétale pour chaque date sur des images SPOT HRV. Ils ont simultanément appliqué un masque binaire uniquement sur la végétation. Par la suite, une soustraction des masques binaires correspondant aux différentes dates leur a permis de mettre en évidence les zones en progradation, en érosion et en stabilité.
Si la ligne de référence est déterminée par la zonation des espèces végétales, sa rec onnaissance est possible à partir des signatures spectrales des espèces (NICHOLS et MCLAUGHLIN, 1984).

Les contours de la plage et les lignes dérivées

La boite à outils «BeachTools»mise au point par HOEKE et al.(2001) et fonctionnant commeextension pour le logiciel ArcView 3.X, comporte des modules permettant, par une classification supervisée, l’extraction et la vectorisation des contours de la plage entre la limite d’humectation de l’estran (Wet/dry line)et la ligne de végétation sur des photographies aériennes en couleur.
Le squelette de plage constitue aussi une autre ligne de référenc e que l’on peut déduire des contours de la plage en procédant d’abord à un seuillage des images pour extraire la surface de la plage (Figure 13a). Ensuite, un algorithme réduit cette forme en un ens emble de courbes matérialisant la ligne médiane de la plage (ROBIN, 1990) (Figure 13b).

Les systèmes d’information géographique (SIG)

Apparus dans les années 1970, les SIG se sont impos és dans les années 2000 dans les études de cinématique littorale (LEATHERMAN, 2003).Ils permettent d’intégrer diverses sources de données sur la position du trait de côte (photographies aériennes, cartes, images satellitaires, levés DGPS, Lidar, etc.), de produire des informations, de les analyser et de les c artographier (BYRNES et HILAND, 1994 ; 1995 ; MCBRIDE et al.,1995 ; GORMAN et al., 1998 ; MOORE, 2000 ; ZUZEK et al., 2003 ; MORTON et al., 2005 ; HAPKE et REID, 2006). A partir des données géoréférencées, les lignes de référence sont numérisées puis superposées et les changements sont évalués suivant des transects établis à intervalles réguliers. Les mesures peuvent être effectuées avec les outils de mesure proposés par le logiciel ou automatiquement par des programmes spéciaux comme le DSAS (THIELER et DANFORTH, 1994b) ou l’ASAP (Automated Shoreline Analysis Program) (BYRNES et HILAND, 1994) capables, par ailleurs, de fonctionner comme des modules d’ArcView ou d’ArcGIS. Certains auteurs (MOORE et al.,1999 ; MOORE et GRIGGS, 2002) utilisent une macro AML (ArcInfo Macro Language) qui convertit les lignes de référence en grilles a vec des c ellules d’un mètre de résolution et calcule la distance la plus courte entre deux cellules appartenant aux deux traits de côte à comparer pour mesurer les déplacements.
Les mesures de distances linéaires ne traduisant qu’un mouvement unidimensionnel du rivage, elles peuvent être complétées par des bilans surfaciques qui offrent une vision de la cinématique littorale en deux dimensions. A cet effet, certains outils logiciels permettent de c réer des polygones à partir des lignes de référence. Pour ce faire les traits de côte sont intersectés à un même niveau (ROBIN, 2002 ; MAKOTA et al.,2004 ; CHANG et al.,2005). Les bilans surfaciques peuvent également être réalisés en numérisant la surface séparant deux lignes de référence (DEHOUCK, 2006) ou en comptant les pixels compris entre deux linéaires côtiers multi-dates après avoir découpé le littoral en cellules (SUANEZ et SIMON, 1997 ; DURAND, 2000).
De nos jours, avec des sources de données altimétriques comme le DGPS, le Lidar, la photogrammétrie numérique, etc., une approc he volumétrique est possible permettant ainsi d’avoir une vision complète et globale des phénomènes d’érosion et d’accrétion (HAPKE et RICHMOND, 2000 ; COLLIER et al., 2001 ; OJEDA ZUJAR et al., 2002 ; THORNTON et al., 2006 ; FARRIS et LIST, 2007).
Pour appréhender l’évolution temporelle du littoral, les valeurs d’évolution mesurées par ces différentes techniques sont traduites en taux par plusieurs méthodes statistiques.

METHODES STATISTIQUES DE CALCUL DE LA MOBILITE DU TRAIT DE CÔTE

Les méthodes statistiques d’analyse quantitative dela mobilité du linéaire côtier utilisent les moyennes ou les régressions pour modéliser au mieuxles tendances évolutives du littoral. Elles ont été abordées par DOLAN et al.(1991) et réactualisées récemment par GENZ et al.(2007) auxquels nous avons emprunté l’essentiel des informations decette section. Deux méthodes en particulier sont employées : la méthode des points extrêmes (End point rates) et la régression linéaire simple.
La méthode des points extrêmes n’utilise que deux positions connues de la ligne de référence (la position la plus ancienne et la plus récente). La distance mesurée entre ces deux emplacements extrêmes du trait de côte durant la période d’étudeest divisée par le nombre d’années écoulées pour obtenir la vitesse d’évolution annuelle du littoral. L’avantage de cette méthode réside dans sa simplicité. Toutefois, lorsque l’on dispose de positions intermédiaires entre les deux dates extrêmes de la période d’étude, les taux estimés par cette technique n’intégreront pas les éventuelles variations temporelles dans l’évolution du littoral (accélération, ralentissement ou inversion de tendance). Ains i, ils peuvent être moins significatifs que ceux obten us par les méthodes régressives qui utilisent toutes les positions disponibles et nécessitent donc plusieurs traits de côte.
Dans le cas de la régression linéaire simple, au ni veau de chaque point, les mesures de distances entre toutes les positions successives dela ligne de référence sont utilisées pour calculer par les moindres carrés une droite de régression ajustée aux différents emplacements de la ligne de référence. La pente de la droite de régression corres pond au taux d’évolution. La régression linéaire est la méthode la plus robuste pour estimer les tendances historiques de l’évolution du trait de côted’après FENSTER et al.(1993). Néanmoins, dans la mesure où toutes les positions sont utilisées pour résoudre l’équation de la droite d’ajustement, les taux d’évolution obtenus peuvent être biaisés par les points excentrés liés aux traits de c ôte extraits de données acquises immédiatement après une tempête. Il en est de même si les linéaires côtiers analysés sont groupés et ne sont pas répartis de façon homogène dans le temps. Pour minimiser l’infl uence de ces facteurs, des méthodes de régression linéaire plus sophistiquées ont été développées en utilisant d’autres techniques telles le Jackk nife, la longueur de description minimum, la moindre dé viation absolue, les moindres carrés médians ou les moindres carrés pondérés par la marge d’erreur associée aux lignes de référence.
Toutes ces techniques de calcul sont disponibles dans la version 3.2 du logiciel DSAS à l’exception de la méthode de régression par la longueur de description minimum et de la moindre déviation absolue (THIELER et al., 2003).
Le choix d’une méthode statistique pour évaluer la mobilité du littoral dépend des objectifs de la recherche ainsi que des variations temporelles d e l’évolution du trait de côte car elles ne donnent pas toujours des résultats identiques d’après DOLAN et al.(1991). Ils notent par exemple que si la tendance évolutive est linéaire, les taux d’évolution calculés par la méthode des points extrêmes, la régression linéaire simple ou le jack niffing sont cohérents. Dans le cas où l’évolution est chaotique avec une alternance de phases de progradation et d’érosion, les taux d’évolution obtenus peuvent varier du simple au quintuple suivant les méthodes de calcul. Dans tous les cas, quelle que soit laméthode de calcul utilisée, la fiabilité des taux d’évolution reste conditionnée par la précision du positionnement des lignes de référence que l’on com pare (GENZ et al., 2007).

LES DONNEES DISPONIBLES, METHODES DE TRAITEMENT ET LIMITES METHODOLOGIQUES

Le recensement et la collecte des données disponibl es à l’échelle régionale ont été effectués auprès des archives de l’EPSHOM de Brest et du site internet du Global Landcover Facility . Les données cartographiques et images collectées ont été ex aminées afin de sélectionner les documents utilisables. Ceux-ci ont subi des traitements numériques qui nous ont permis d’extraire des traits de côte multi-dates pour entreprendre une analyse régionale de la cinématique des littoraux sableux de la Mauritanie à la Guinée-Bissau.

LES DONNEES DISPONIBLES

Les documents iconographiques accessibles à l’échelle régionale sont de deux types : les cartes marines à petite échelle et les images satellitaires Landsat qui donnent une vue synoptique de plusieurs centaines de kilomètres de côte concernant la zone d’étude.

Les carte s marines du SHOM

Une vingtaine de cartes marines régionales datant du milieu du 19 e siècle à la fin des années 1990 et couvrant en partie ou entièrement les côtessableuses de la Mauritanie à la Guinée-Bissau a été inventoriée aux Archives de l’EPSHOM (Annexe 1-A). Nous nous sommes particulièrement intéressés à deux éléments relatifs à ces cartes : les échelles et l’origine des données cartographiées.
Les échelles des cartes recensées varient du 1/291 000 au 1/1 000 000. Toutefois, ces échelles ne sont valables qu’à la latitude moyenne de la carte car le système de projection utilisé est la projection conforme de MERCATOR . L’échelle de chaque carte est essentielle dans lamesure où elle détermine le niveau de représentation des détails topographiques cartographiés et, par conséquent, l’allure ou le degré de simplification du tracé du trait de côte. Ainsi, il nous semble plus convenable de c omparer des cartes ayant la même échelle ou des échelles proches pour être certain que les variations observées entre les contours de deux traits de côte successifs ne résultent pas d’une différence d’échelle mais d’une réelle cinématique côtière. Or, parmi la vingtaine de cartes disponibles, seules les différentes éditions d’une même carte répondent à cette condition (exemple des cartes N° 3385, 5847, 5957, 5979, 6115, cf. Annexe 1-A ). La plupart des autres cartes sont éditées à des échelles différentes les unes des autres, ce qui rend leur comparaison hasardeuse pour en déduire une évolution littorale.

LES CÔTES VASEUSES

Les côtes d’accumulation de sédiments fins représentent un peu plus de la moitié (2160 km) du linéaire côtier du secteur étudié. Elles se développent le plus souvent dans les espac es littoraux abrités des houles du large par des îles, des hauts-fonds ou des promontoires rocheux (PNUE/UNESCO/ONU-DAESI, 1985 ; IBE et QUELENNEC, 19 89) ; un contexte propice à la sédimentation de particules fines et à la formationde sebkhas ou de vasières à mangrove.

Les côte s à sebkhas

Les littoraux à sebkhas concernent exclusivement la Mauritanie entre la Pointe Rey et le promontoire sédimentaire du Cap Timiris (824 km) (Figure 32, volume 2). Dans ces secteurs, protégés de la houle par le Cap Blanc et le Banc d’Arguin, l’estran sablo-argileux qualifié de tidal flats par VERMEER (1985) est souvent prolongé vers l’arrière-pays par des paysages marécageux presque plats envahis épisodiquement par la mer (Photo 11) parfois sur plusieurs kilomètres notamment au fond des baies (Baie du Lévrier, Baie d’Arguin et Baie de Saint-Jean). Au Banc d’Arguin, les sebk has qui occupent le haut estran sont précédées par des vasières tapissées d’herbiers marins infralittoraux (cymodocées ), intertidaux (zostères ), de s partines et même d’une mangrove relique à Avicenniasur l’île Tidra, le tout formant un couvert végétal pouvant couvrir jusqu’à 72% de l’estran (CUQ, 1989). Selon HEBRARD (1973) et THIAM (1976), le matériel des sebkhas est constitué essentiellement d’un mélange de s ables fi ns à limoneux, de gypse, de matières organiques et d’argiles. Dans ces milieux paraliques soumis à des intrusions marines périodiques commandées par le niveau de la marée, la forte imbrication entre la mer et la terre donne au rivage des contours flous.

Les plages associées à des cordons littoraux isolant des marigots côtiers

Dans le s egment de côte compris entre les falaises de la Presqu’île du Cap Vert et du littoral du massif de Ndiass (Figure 35, volume 2), il n’existe plus de véritable cordon dunaire du fait de l’urbanisation. La plage a même totalement disparu dans certains secteurs comme Rufisque protégé entièrement par un mur d’enrochement de 5 km de long (Photo 18). A la différenc e de la «grande plage mauritanienne» et de la «Grande Côte» situées au nord de la Presqu’île du Cap Vert, ici il n’existe pas de vaste champ dunaire dans l’arrière-pays. Sur les rares zones non encore occupées par des habitations, seul subsiste un mince cordon sableux de 10 à 80 m de large colonisé essentiellement par des figuiers de Barbarie (Opuntia tuna). Le long de toute cette zone, des marigots s’écoulant trans versalement ou parallèlement à la c ôte occupent les fonds des dépressions côtières (MASSE, 1968 ; MORIN, 1973 ; BOUAKAZ, 1980). En raison de l’alternance entre saison sèche et saison des pluies, ils sont parfois à sec durant une bonne partie de l’année. Ils se remplissent en hivernage et peuvent entretenir une communication permanente avec la mer par le biais d’un canal de vidange à travers le cordon littoral (Photo 19).

Le s plages associées à des cordons sableux isolant de s va sières à mangrove

Elles caractérisent les marges maritimes des systèmes estuariens de Joal au Saloum, les secteurs nord de la côte gambienne entre Djinack et Bara ainsi que le littoral casamançais et bissauguinéen, soit au total 885 km (Figure 36, volume 2). Il s’agit le plus s ouvent d’un ensemble constitué de plusieurs générations successives de cordons sableux modelés en dunes plus ou moinsconsolidées et fixées par une végétation de savane arborée au Sénégal, en Gambie (SALL et DIOP, 1977 ; SALL, 1982) et en Guinée-Bissau (Photo 21) où ils portent aussi par endroits une palmeraie (DIOP, 1986 ; 1990 ; PENNOBER, 1999). Ils sont indissociables des vasières à mangrove car c’est leur mise en place progressive qui a créé les conditions favorables à l’envasement des estuaires et au développement de mangroves pendant le Tafolien, vers 3000 ans B.P. (MICHEL, 1973). Aux débouchés des cours d’eau comme au Saloum ou en Casamance, ces cordons sableux sont relayés par des flèches sableuses orientées dans le sens du transit sédimentaire responsable de leur formation.

L’estuaire du Saloum

Dans cette zone, les seuls secteurs où nous avons mesuré une évolution notable de la limite de végétation entre 1979, 1986 et 2000 sont le segment côtier allant de l’embouchure du Bandiala à la pointe Buniadou et l’Ile aux Oiseaux.
Phase 1 : 1979 – 1986 (Figure 47, volume 2)
Concernant l’Ile aux Oiseaux, la progradation est nette à ses deux extrémités. Ainsi au nord, la pointe de l’île a progressé de 1152,83 m et au s ud de 422,05 m. Dans ces deux secteurs, l’Ile a gagné 34,77 ha vers le nord-ouest et 39,65 ha vers le sud-est. Au même moment, deux petites îles sableuses se s ont développées, d’une part au sud del’Ile aux Bœufs sur 15,55 ha et, d’autre part, aunord-ouest de l’Ile aux Oiseaux sur 2,26 ha et 513,6 m de long.
De part et d’autre de l’embouchure du Bandiala, le littoral aurait tendance à progresser mais les évolutions constatées ne sont pas significatives par rapport à la marge d’erreur. Les mes ures supérieures à la marge d’erreur ne se retrouvent qu’au sud de ce secteur, à la pointe Buniadou quiaenregistré une extension de 310,32 m et une accumul ation de 2,04 ha depuis 1979.

Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Première partie : IDENTIFICATION ET SUIVI DE L’EVOLUTION DU TRAIT DE CÔTE : ETAT ACTUEL DE LA QUESTION DANS LE MONDE ET EN AFRIQUE DE L’OUEST
Chapitre I : Définitions, détection et mobilité du trait de côte
Chapitre II : Evolution du trait de c ôte en Afriquede l’Ouest : état de la question de la Mauritanie à la Guinée-Bissau
Deuxième partie : CINEMATIQUE DES LITTORAUX SABLEUX D’AFRIQUE DE L’OUEST : ANALYSE REGIONALE DE LA MAURITANIE A LA GUINEE- BISSAU
Chapitre I : Les données disponibles, méthodes de traitement et limites méthodologiques
Chapitre II : Les aspects morphologiques du trait de c ôte en Afrique de l’Ouest : du Cap Blanc (Mauritanie) au Rio Cacine (Guinée-Bissau)
Chapitre III : Cinématique des littoraux sableux de la Mauritanie à la Guinée-Bissau : analyse
régionale
Troisième partie : CINEMATIQUE DES LITTORAUX SABLEUX D’AFRIQUE DE L’OUEST : ANALYSE
LOCALE A PARTIR DE SITES SELECTIONNES EN MAURITANIE ET AU SENEGAL
Chapitre I : Les données disponibles à l’échelle locale
Chapitre II : Approche méthodologique mise en œuvrepour l’étude de la cinématique du trait de côte dans les sites étudiés
Chapitre III : Incertitudes, estimation des erreurs et outil de mesure de la cinématique du trait de côte
Chapitre IV : Caractéristiques physiques et anthropiques actuelles des sites sélectionnés
Chapitre V : Analyse locale de la cinématique des littoraux de Nouakchott, Ndiago, Saint-Louis, Bargny – Yène-sur-mer et Mbour – Pointe Sarène
CONCLUSION GENERALE
Référenc es bibliographiques 
Liste des figures 
Liste des photos 
Liste des tableaux 
Annexes 
Table des matières

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