IMAGE SATELLITAIRE LANDSAT 7 ETM+ ET LA CARTOGRAPHIE LITHOSTRUCTURALE

MATERIELS

      La présente étude s’appuie sur le traitement et l’interprétation d’une scène Landsat 7 ETM+ p159r075 multispectrale et panchromatique, c’est-à-dire six bandes multispectrales à 30m de résolution TM 1,2,3,4,5,7 ; à 120 m de résolution TM 6 et une bande panchromatique TM 8 à 15m de résolution, couvrant la région de Belafike – Satrokala. Pour se faire, nous avons utilisé les logiciels suivants :
– ENVI 4.3 : élaboré par la société « ITTVIS », c’est un logiciel de traitement d’image satellitaire. Il présente une interface logique et intuitive pour lire, visualiser et analyser différents formats d’images.
– ArcGIS 10.0 : c’est un ensemble de puissants logiciels d’information géographique développé par la société américaine ESRI (Environmental Systems Research Institute). Il permet d’identifier dans les données des relations et des tendances qui sont moins visibles dans les bases de données, les feuilles de calcul ou les statistiques.
– SPO 2003 : c’est un logiciel d’orientation préférentielle de formes. Il permet un énorme gain de temps en calculant automatiquement le nombre, la longueur et la direction de plusieurs centaines, voire des milliers de linéaments que peuvent inclure les cartes, en l’espace de quelques secondes.
– ROSE.NET : C’est une application Windows interactive qui permet la représentation graphique et le calcul de la répartition statistique de l’orientation de linéaments.
Dans cette étude, en plus des images satellitaires, nous avons consulté également des livres et des ouvrages, analogiques et numériques, de la zone d’étude et avons utilisé des données telles que la carte géologique au 1/100 000, établie par Randriamanantenina (1967), de la feuille J55.

Caractéristiques des satellites et capteurs Landsat (Gomez C., 2004)

       Les photos satellites utilisées dans ce travail proviennent du satellite Landsat 7 ETM+. Le choix de ces données est dicté par le fait qu’elles sont une source d’informations géologiques importantes et par le fait que ces images soient téléchargeables gratuitement sur le site de la NASA. La première génération de satellites, composée des satellites Landsat 1, 2 et 3, a été lancée entre 1972 et 1985. Actuellement seuls les satellites Landsat 4, 5 et 7 de la seconde génération lancés entre 1982 et 1997, sont encore en fonction. Ces satellites fournissent des données d’une même surface à différentes dates, sur toute la surface terrestre exceptée pour les régions polaires. Les données des capteurs Thematic Mapper (TM) à bord de Landsat 4 ou 5 sont utilisées pour plusieurs applications comme la gestion des ressources, la cartographie, la surveillance de l’environnement et la détection des changements anthropiques ou naturels à la surface de la terre. La limite de résolution spatiale du capteur TM est de 30 m pour toutes les bandes, sauf l’infrarouge thermique qui est de 120 m. Toutes les bandes sont enregistrées sur une étendue de 256 valeurs numériques (8 octets). La résolution spectrale des bandes individuelles TM et leurs applications sont fournies dans le Tableau 1. Landsat 7, dernier satellite de la famille Landsat, possède à son bord le capteur multispectral ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) (http://landsat.gsfc.nasa.gov). Ce capteur enregistre la réflectance de la surface terrestre dans sept bandes spectrales (Tableau 2): quatre dans le Visible et Proche Infrarouge, deux dans l’Infrarouge Moyen, une dans l’Infrarouge Thermique et une bande en mode panchromatique (l’image panchromatique est obtenue à partir de données acquises dans une seule bande spectrale, correspondant à la partie visible du spectre à l’exception du bleu, la bande couvre la région du spectre comprise entre 0,52 et 0,90 μm). Ces bandes spectrales peuvent être utilisées pour la discrimination lithologique.

Traitement d’images

       La réalisation de la carte lithologique et structurale de la région de Belafike a été rendue possible grâce à l’application, sur les images satellitaires Landsat 7 ETM+, de techniques permettant la mise en évidence de la lithologie et des linéaments. Face à la présence de végétation dans la région d’étude, la discrimination lithologique a demandé un peu plus de travail au niveau de l’interprétation des résultats du traitement d’image. Mais grâce aux données de terrain aux différentes recherches bibliographique, ainsi qu’à la bonne qualité des images satellitaires, il a été possible d’effectuer la discrimination lithologique avec une plus grande aisance. La méthode d’extraction manuelle des linéaments est une méthode soumise à l’appréciation et à la sensibilité de l’œil humain. Cette caractéristique intrinsèque de la méthode ne permet pas une cartographie géologique structurale précise. La lisibilité de l’image constitue également un problème supplémentaire qui compromet la fiabilité de cette méthode. Par conséquent, l’application de cette méthode, même sur une image satellitaire de grande résolution, ne peut permettre une interprétation exhaustive des linéaments. Contrairement à cela, la méthode d’extraction numérique des linéaments assistée par ordinateur offre non seulement une meilleure lisibilité, mais également les moyens d’observation de l’image sous plusieurs aspects à travers l’utilisation des filtres (rehaussement des contours et des structures). Ces différents atouts permettent une cartographie se rapprochant le plus possible de la réalité. L’application des techniques résultant de cette méthode (superposition des interprétations des images) peut aboutir à une carte linéamentaire donnant avec une plus grande certitude la position et les directions des linéaments.

CONCLUSION

       La cartographie géologique classique, basée uniquement sur des missions de terrain, est un travail long et complexe. Nous avons testé l’utilisation de traitements d’images satellitaires Landsat 7 ETM+ pour la cartographie de la région de Belafike. Ce travail montre que cela peut être d’une très grande efficacité lorsque cette méthodologie est associée à un travail parallèle bibliographique et de terrain comme outil de vérification et de validation (figure 6). Les résultats montrent que la composition colorée (321, 453, 742), l’ACP123457 (CP1123457 CP2123457 CP3123457) font ressortir les différentes lithologies de la région, que les filtrages Sobel et directionnel permettent une fidèle cartographie des linéaments qui autrement auraient été difficilement détectés. On peut dire alors que la méthode adoptée permet des gains de temps aussi bien en aval qu’en amont des missions de terrain. En amont, elle permet d’identifier et de localiser des structures et des lithologies qui lorsqu’elles posent interrogation peuvent être vérifiées sur le terrain. En aval, elle permet, par exemple, une finition beaucoup plus précise dans la délimitation des formations. Cela nous offre, pour Belafike, où seule une carte 1/100000 a été publiée, des perspectives très prometteuses pour une cartographie géologique plus performante aussi bien dans la qualité que dans le temps de réalisation.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I. CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE
I. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE
I.1. Présentation de la région
I.2. Localisation de la zone d’étude
I.3. Cadre physique de la région d’étude
II. CONTEXTE GEOLOGIQUE
II.1. Aperçu de la géologie de Madagascar
II.2. Zone cisaillante Ranotsara
CHAPITRE II. MATERIELS ET METHODES
I. MATERIELS
II. RAPPEL METHODOLOGIQUE
II.1. Télédétection et cartographie géologique
II.2. Les différents traitements utilises
III. OBSERVATION SUR TERRAIN
CHAPITRE III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS
I. CARTOGRAPHIE LITHOLOGIQUE
I.1. Résultats du traitement en composition colorée
I.2. Résultats de l’analyse en composante principale (ACP)
I.3. Résultats du traitement par rapport de bandes
I.4. Carte lithologique
II. CARTOGRAPHIE LINEAMENTAIRE
II.1. Carte des linéaments
II.2. Résultat du traitement sur « SPO 2003 »
II.3. Résultat du traitement sur “Rose.NET”
III. CARTE LITHOSTRUCTURALE
III.1. Traitement d’images
III.2. Lithologie et structure
III.3. Litho-structurale
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES

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