La télédétection et des Systèmes d’Informations Géographiques

Végétation du Parc national des Deux Balé

   Le Parc fait partie du réseau des aires protégées du Burkina Faso. Ce réseau d’aires protégées couvre des paysages diversifiés allant du sahel à des savanes arbustives ou arborées en zone soudano-guinéenne (IUCN, 2009). Selon le découpage phytogéographique fait par Fontès et Guinko (1995), le Parc est situé dans la zone sud-soudanienne (Figure 5). Les principaux types physionomiques de végétation rencontrés selon Coziadom (2009) sont :
– la galerie forestière rencontrée le long des cours d’eau et des bas fonds sur des sols hydromorphes; elle est dominée par Mitragyna inermis (Willd.) Kuntze, Anogeissus leiocarpa (DC.) Guill. et Perr., Ficus sp., Sarcocephalus latifolus (Smith) Bruce, Berlinia grandiflora (Vahl) Hutch. et Dalz. ;
– la savane caractérisée par les espèces comme Burkea africana Hook. f., Khaya senegalensis (Desr.) A. Juss., Daniellia oliveri (Rolfe) Hutch. et Dalz., Detarium microcarpum Guill. et Perr., Piliostigma thonningii (Schumach.) Milne-Redh., Combretum glutinosum Perr. ex DC., Acacia dudgeoni Craib ex Hall., Lannea acida A. Rich., Tamarindus indica L., Balanites aegyptiaca (L.) Del. ;
– les zones de transition entre la savane et la galerie forestière sont souvent occupées par Anogeissus leiocarpa. Les sols fortement perturbés par les cultures sont couverts d’une strate arborée dominée par Acacia sieberiana DC., Prosopis africana (Guill. et Perr.) Taub., Vitellaria paradoxa Gaertn.f., Parkia biglobosa (Jacq.) R. Br.ex G. Don et Bombax costatum Pellegr. et Vuillet.

Principales activités socio-économiques

Agriculture Le secteur agricole occupe 84% de la population selon les résultats de l’enquête Burkinabé sur les conditions de vie des ménages, réalisée en 2003. Il en est de même au niveau de la région de la boucle du Mouhoun où 85,6% des chefs de ménages sont agricoles. Plusieurs champs d’exploitation agricole ont été signalés dans le Parc. Cette agriculture est avant tout une agriculture pluviale et céréalière de subsistance (Mil et Sorgho principalement). Les exploitations sont de type familial (de 2 à 10 ha) et orientées vers l’autoconsommation. Elle est cependant caractérisée par l’usage des outils et techniques rudimentaires et traditionnels. Ce système de production agricole de type extensif connait une tendance à l’intensification en ce qui concerne la culture du coton. La plupart des champs sont situés dans les environs immédiats du Parc. Il n’y a même pas de limites évidentes entre les champs et l’aire protégée. La pratique de la jachère est en train d’être abandonnée au niveau de tous les villages compte tenu du manque de terres (Coziadom, 2009).
Élevage Après l’agriculture, vient l’élevage du type extensif pratiqué par toutes les ethnies. Toutefois, certains animaux ne quittent pas le terroir villageois. Mais les troupeaux de zébus mélangés à quelques animaux de trait, sont le plus souvent gérés par les Peulh qui les font pâturer illégalement dans le Parc. On rencontre en outre des élevages avicoles, ovins, caprins, etc. La caractéristique principale de cet élevage reste la divagation des animaux, due aux difficultés liées au surpâturage et à l’absence de points d’eau permanents en dehors du Mouhoun. Il a été noté la persistance de quelques foyers de certaines maladies (trypanosomiase et charbon) selon Ilboudo (2001).
Autres activités En dehors de ces principales activités, on note d’autres activités non négligeables telles que :
– l’exploitation du bois qui se fait par ramassage du bois mort, coupe du bois mort ou coupe de bois vert destiné à la construction, à la carbonisation ou utilisé comme combustible pour la cuisine, la cueillette de produits forestiers non ligneux et l’apiculture (Ilboudo, 2001). La cueillette des produits forestiers non ligneux concerne à la fois des espèces alimentaires et les espèces utilisées dans la pharmacopée. Cette activité est très importante dans le quotidien des Burkinabè, mais reste en général difficilement quantifiable Parce que toujours considérée comme un droit d’usage traditionnel (FAO, 2013). Ces produits sont de plus en plus commercialisés, et à titre d’exemple, le karité fait aujourd’hui partie d’une véritable filière d’exploitation ;
– la chasse : il n’existe pas de véritables zones villageoises de chasse autour du Parc des Deux Balé. Il n’en demeure pas moins que la chasse soit une activité au sein de la population riveraine. Selon Berlin (2002), on trouve des chasseurs dans les villages, à Ouroubono principalement mais également à Virou, Wahabou et Boromo. Concernant le cas particulier des éléphants, il semble qu’ils ne soient pas braconnés pour la viande mais pour l’ivoire (Ilboudo, 2001) ;
– la pêche qui y est pratiquée de manière individuelle. On rencontre des pêcheurs professionnels, le long du fleuve Mouhoun et au niveau du barrage de Petit Balé ;
– l’artisanat qui occupe principalement des forgerons, également les sculpteurs de masques, des potières et quelques tisserands rencontrés dans tous les villages ;
– l’orpaillage : au niveau de Poura, à l’Est de l’aire protégée, se trouve un gisement aurifère, ayant été exploité par une firme canadienne mais fermé depuis quelques années. Des prospections minières ont révélé la présence d’un filon d’or non négligeable au Nord-est dont l’exploitation est toujours interdite (Coziadom, 2009). On assiste à des activités d’orpaillage à l’intérieur et aux alentours du Parc.

Principes et processus de la télédétection

   La méthode d’acquisition utilise normalement la mesure des rayonnements électromagnétiques émis ou réfléchis des objets étudiés dans certains domaines de fréquence (infrarouge, visible, micro-ondes) selon CCCOT (2016). Le principe de la télédétection repose donc sur l’acquisition de signaux de radiation ou de réflexion de l’objet, par exemple, l’utilisation des sols, par un capteur à distance installé sur différentes plateformes (telles que l’avion, le satellite) en utilisant les bandes visibles, infrarouge et micro-onde (CCCOT, 2016). Le processus de la télédétection (Figure 6) comporte les sept étapes ci-après :
A) source d’énergie ou d’illumination : à l’origine de tout processus de télédétection se trouve nécessairement une source d’énergie pour illuminer la cible ;
B) rayonnement et atmosphère : durant son parcours entre la source d’énergie et la cible, le rayonnement interagit avec l’atmosphère. Une seconde interaction se produit lors du trajet entre la cible et le capteur ;
C) interaction avec la cible : une fois parvenue à la cible, l’énergie interagit avec la surface de celle-ci. La nature de cette interaction dépend des caractéristiques du rayonnement et des propriétés de la surface ;
D) enregistrement de l’énergie par le capteur : une fois l’énergie diffusée ou émise par la cible, elle doit être captée à distance (par un capteur qui n’est pas en contact avec la cible) pour être enfin enregistrée ;
E) transmission, réception et traitement : l’énergie enregistrée par le capteur est transmise, souvent par des moyens électroniques, à une station de réception ou l’information est transformée en images (numériques) ;
F) interprétation et analyse : une interprétation visuelle et/ou numérique de l’image traitée est ensuite nécessaire pour extraire l’information que l’on désire obtenir sur la cible ;
G) application : la dernière étape du processus consiste à utiliser l’information extraite de l’image pour mieux comprendre la cible, pour nous en faire découvrir de nouveaux aspects ou pour aider à résoudre un problème particulier.

Modes de représentation d’un SIG

   Il existe deux approches fondamentales pour représenter l’espace géographique dans un système d’information géographique : le mode vectoriel et le mode matriciel.
– le mode vectoriel : il représente les entités géographiques par des points, des lignes, des surfaces (polygones) et des volumes. La référence spatiale pour chaque entité est définie par des points qui possèdent une coordonnée géographique unique ;
– le mode matriciel : il divise l’espace géographique en cellules régulières (habituellement carrées) que l’on nomme pixel. La localisation d’une entité est définie par la ligne et la colonne correspondant à sa position. La surface couverte par le pixel représente la résolution spatiale. Ces deux modes sont complémentaires et permettent de créer des modèles d’une qualité supérieure.

Différents types d’aménagement au Burkina Faso

Au Burkina Faso, il existe trois types d’aménagement que sont :
– l’aménagement à but principal de fourniture de bois-énergie
Ce type d’aménagement concerne les forêts classées et les forêts protégées. L’objectif principal est la production et la commercialisation du bois d’énergie dans les grandes villes principalement Ouagadougou et Bobo-Dioulasso. Il faut noter que ces aménagements se font dans la pratique sans le moindre respect des règles en la matière. En effet, sur l’ensemble des chantiers, l’exploitation se fait sans un inventaire préalable, alors que ceci est mentionné dans le cahier des charges (Sawadogo, 2006);
– l’aménagement à but de gestion de la faune sauvage
Avec 52 espèces de mammifères (lions, éléphants, buffles, hippotragues, bubales), 360 espèces d’oiseaux, 150 espèces de reptiles et amphibiens, le Burkina Faso dispose encore d’un des cheptels sauvages les plus fournis de la sous-région ouest africaine (Billand et al., 2004). La gestion de ce potentiel faunique est régie par les textes portant réforme agraire et foncière (RAF) en vigueur depuis 1996 ainsi que les mesures d’application prises au niveau central et décentralisé. Ces textes législatifs distinguent deux grands domaines en matière de faune : le domaine classé et le domaine protégé. Tandis que le premier est soumis à une protection intégrale ou à une exploitation spécifiquement réglementée, les droits d’usage dans le second sont plus larges et régis par les principes généraux visant à définir des taux et méthodes d’exploitation jugés techniquement appropriés. L’activité de Gestion Villageoise de Chasse (GVC) s’organise autour des zones cynégétiques (Zone de chasse concédée (ZC)) et des Terres Villageoises de Chasse (TVC) selon Kaboré (2002). Le ranch de gibier de Nazinga dispose d’un document décrivant un calendrier de brûlis dont le but est de fournir du fourrage de bonne qualité durant toute la saison sèche (Lungren, 1997).
– et l’aménagement à but sylvo-pastoral
L’élevage est basé sur une exploitation extensive des ressources naturelles (pâturages) sans grand recours aux sous-produits agricoles et industriels. L’élevage a constitué 24% des recettes d’exportation du pays en 2004 (Sawadogo, 2006). La majorité du cheptel national se retrouve dans les régions du Nord du pays. Ces troupeaux pratiquent la transhumance vers les autres régions de l’Ouest, du Sud et de l’Est à la recherche de pâturage et d’eau.

Différences entre les modèles déterministes et les modèles stochastiques

   Il existe deux types de modèles de prédiction: les modèles déterministes et les modèles stochastiques. Les modèles déterministes cherchent à représenter des lois générales observées dans la nature en calculant et transposant dans le futur le cas moyen des phénomènes observés. Inversement, les modèles stochastiques tendent à rendre compte de la variabilité des phénomènes à l’aide de probabilités. La chaîne de Markov fait partie de ce dernier type (Mas et al., 2011 ; 2014). Selon Mas et al. (2011), la chaine de Markov est définie mathématiquement sous 4 hypothèses:
– tout le passé du système se trouve résumé dans son état au dernier moment où on le connaît ;
– c’est un processus discret ;
– c’est un processus homogène dans le temps ;
– le nombre d’états possibles du système est fini, ce nombre sera noté r.
Dans le domaine de l’écologie forestière, l’utilisation de la chaîne de Markov est de plus en plus fréquente (Paegelow et al., 2004 ; Paegelow et Camacho, 2005 ; Camacho-Olmedo et al., 2007 ; Barima et al., 2009 ; Mas et al., 2011 ; 2014). Cependant, l’inconvénient de ce modèle est qu’il ne prend absolument pas en compte l’aspect spatial. Or en écologie, les contraintes spatiales ne sont pas négligeables. Pour résoudre ce manquement, un automate cellulaire peut être combiné à la chaîne de Markov (Baltzer, 2000 ; Mas et al., 2011 ; 2014). Le principe de l’automate cellulaire consiste à prendre en compte l’état des cellules voisines de celle considérée dans la définition de son état futur. On obtient ainsi une chaîne de Markov spatiotemporelle qui prend donc en compte :
– une dépendance spatiale : l’état futur d’une cellule dépend de l’état de ses voisines ;
– une dépendance temporelle : l’état futur d’une cellule dépend de son état précédent.
Les modules de simulation basés sur le principe des chaînes de Markov spatialisées sont implémentés dans le logiciel Idrisi (Eastman, 2012). La procédure utilisée comporte plusieurs étapes qui nécessitent des prises de décision. Le principe général est de:
– produire une matrice de transition entre les différents états possibles de la couverture du sol pour définir la chaîne de Markov ;
– utiliser un filtre pour introduire la dépendance spatiale due au voisinage ;
– constituer des cartes d’aptitudes pour les différents critères associés aux classes d’occupation du sol ;
– et produire des simulations en intégrant les cartes d’aptitude, la dépendance spatiale et la dépendance temporelle.
De nos jours, il existe d’autres modèles plus robustes qui permettent de s’approcher plus de la réalité. Ainsi, le modèle Land Change Modeler permet de prédire l’avenir d’un écosystème. Ce modèle a l’avantage de permettre l’intégration des facteurs explicatifs de la dynamique observée lors du calibrage du modèle. Ceci favorise une meilleure simulation de la dynamique. La technique de simulation LCM est plus recommandée (Eastman, 2012).

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Table des matières

INTRODUCTION GÉNÉRALE
PRÉMIÈRE PARTIE : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE 1.SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LA ZONE D’ÉTUDE
1.1. Milieu physique
1.1.1. Localisation du Parc national des Deux Balé
1.1.2. Historique du Parc national des Deux Balé
1.1.3. Données géologiques et pédologiques
1.1.4. Climat et réseau hydrographique
1.1.4.1. Climat
1.1.4.2. Réseau hydrographique
1.2. Milieu biologique
1.2.1. Végétation du Parc national des Deux Balé
1.2.2. Faune
1.2.3. Population et activités socio-économiques
1.2.3.1. Population
1.2.3.2. Principales activités socio-économiques
1.2.3.2.1. Agriculture
1.2.3.2.2. Elevage
1.2.3.2.3. Autres activités
CHAPITRE 2. SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LA TÉLÉDÉTECTION, LES SIG ET L’AMÉNAGEMENT FORESTIER
2.1. Définition des concepts clefs de l’étude
2.1.1. Télédétection
2.1.2. Systèmes d’Information Géographique (SIG)
2.1.3. Concept de l’aménagement forestier
2.1.4. Aire protégée
2.1.5. Déforestation
2.1.6. Écologie du paysage
2.2. Principes et processus de la télédétection
2.3. Modes de représentation d’un SIG
2.4. Choix et caractéristiques des images Landsat utilisées
2.5. Aménagement forestier et gestion durable
2.5.1. Historique de l’aménagement forestier et gestion durable
2.5.2. Cadre juridique et institutionnel de l’aménagement des forêts au Burkina Faso
2.5.3. Différents types d’aménagement au Burkina Faso
2.6. Catégories d’aires protégées
2.7. Techniques de traitement d’images
2.7.1. Prétraitements
2.7.2. Méthodes de classification d’images satellitaires
2.8. Contribution de la télédétection à l’étude de la dynamique végétale des aires protégées
2.9. Quelques indices de structure spatiale du paysage
2.10. Différences entre les modèles déterministes et les modèles stochastiques
DEUXIÈME PARTIE : ÉTUDE DE L’IMPACT DES ACTIVITÉS ANTHROPIQUES SUR LE COUVERT VÉGÉTAL DU PARC NATIONAL DES DEUX BALE 
CHAPITRE 3. CARTOGRAPHIE DE LA DYNAMIQUE DU COUVERT VÉGÉTAL DU PARC NATIONAL DES DEUX BALÉ À L’OUEST DU BURKINA FASO 
Introduction
3.1. Matériel et méthodes
3.1.1. Matériel
3.1.2. Méthodes
3.1.2.1. Traitements numériques des images satellitaires
3.1.2.1.1. Prétraitements: corrections atmosphérique et radiométrique
3.1.2.1.2. Extraction de la zone d’étude
3.1.2.1.3. Amélioration d’images et extraction d’informations
3.1.2.1.4. Classification par la méthode de maximum de vraisemblance
3.1.2.1.5. Vérification de la qualité de la classification
3.1.2.2. Traitements post-classification
3.1.2.3. Évaluation de la dynamique végétale
3.2. Résultats et Discussion
3.2.1. Résultats
3.2.1.1. Qualité des images obtenues après prétraitements
3.2.1.2. Types de formations végétales rencontrés dans le PNDB
3.2.1.3. Validation de la classification
3.2.1.4. États de l’occupation du sol en 1986, 2010 et en 2016
3.2.1.5. Dynamique de la végétation du Parc national des Deux Balé
3.3. Discussion
3.3.1. Description de la végétation et traitements d’images
3.3.2. Dynamique de la végétation et facteurs explicatifs
Conclusion partielle
CHAPITRE 4.ANALYSE DE LA STRUCTURE SPATIO-TEMPORELLE DU PAYSAGE DU PARC NATIONAL DES DEUX BALÉ
Introduction
4.1. Matériel et méthodes
4.1.1. Matériel
4.1.2. Méthodes
4.1.2.1. Détermination des changements de l’occupation du sol du PNDB
4.1.2.2. Calcul des indices de structure spatiale des taches des classes d’occupation du sol
4.1.2.3. Choix des indices de structures spatiales
4.2. Résultats et Discussion
4.2.1. Résultats
4.2.1.1. Changements intervenus dans la composition du paysage du PNDB
4.2.1.2. Dynamique de la structure spatiale du paysage du PNDB
4.2.2. Discussion
4.2.2.1. Changements observés dans le paysage du PNDB
4.2.2.2. Dynamique structurale du paysage du PNDB
Conclusion partielle
CHAPITRE 5. COMPOSITION FLORISTIQUE, DIVERSITÉ, STRUCTURE DE LA VÉGÉTATION LIGNEUSE DU PARC NATIONAL DES DEUX BALÉ 
Introduction
5.1. Matériel et méthodes
5.1.1. Matériel
5.1.2. Méthodes
5.1.2.1. Collecte des données floristiques
5.1.2.2. Identification des groupements végétaux et espèces caractéristiques
5.1.2.3. Analyse de la diversité des groupements végétaux
5.1.2.4. Paramètres de structure des groupements végétaux
5.2. Résultats et Discussion
5.2.1. Résultats
5.2.1.1. Composition floristique ligneuse du PNDB
5.2.1.2. Groupements végétaux et leurs espèces indicatrices
5.2.1.3. Diversité des groupements végétaux
5.2.1.4. Caractéristiques structurales des groupements végétaux
5.3. Discussion
5.3.1. Richesse de la flore ligneuse du Parc national des Deux Balé
5.3.2. Diversité des groupements végétaux du Parc national des Deux Balé
5.3.3. Structure des groupements végétaux du Parc national des deux Balé
Conclusion partielle
CHAPITRE 6. MODÉLISATION DE LA DYNAMIQUE DE LA VÉGÉTATION DU PARC NATIONAL DES DEUX BALÉ
Introduction
6.1. Matériel et méthodes
6.1.1. Matériel
6.1.2. Méthodes
6.1.2.1. Calibration du modèle
6.1.2.2. Simulation de l’occupation du sol du PNDB
6.1.2.3. Validation du modèle Land Change Modeler (LCM)
6.2. Résultats et Discussion
6.2.1. Résultats
6.2.1.1. Relation entre les mutations observées entre 1986-2010 et les variables explicatives
6.2.1.2. Courbe d’erreurs du réseau de neurones Multi-Layer Perceptron (MLP)
6.2.1.3. Validation du modèle Land Change Modeler (LCM)
6.2.1.3.1. Comparaison visuelle de la simulation avec l’image de référence
6.2.1.3.2. Validation statistique du modèle LCM
6.2.1.4. États de l’occupation du sol en 2016: simulation et réalité
6.2.1.5. Niveau de vulnérabilité des classes d’occupation du sol à l’anthropisation
6.2.1.6. Dynamique de l’occupation du sol entre 2016 et 2025
6.2.2. Discussion
6.2.2.1. Choix des variables explicatives
6.2.2.2. Validation du modèle LCM
6.2.2.3. Modélisation de la dynamique du couvert végétal
6.2.2.4. Limites et intérêts du modèle LCM
Conclusion partielle
CONCLUSION GÉNÉRALE, PERSPECTIVES ET RECOMMANDATIONS

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