Notions d’environnement littoral et descripteurs pertinents

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apport des images satellitaires

A l’instar de nombreux projets de systรจmes d’information pour l’environnement en Afrique (C. Nuttall, 1996), les images satellitaires ont รฉtรฉ l’une de nos principales sources d’information. L’intรฉrรชt de l’intรฉgration d’images satellitaires dans les BIG n’est plus ร  dรฉmontrer (M. Elhers et al. 1989 ; F.W. Davis et D.S. Simonett, 1991; M. Robin 1995 ; F. Cuq et F. Gourmelon, 1996). Outre la rรฉpรฉtitivitรฉ d’acquisition et le caractรจre synoptique des donnรฉes, l’imagerie satellitaire fournit des informations spรฉcifiques qui complรจtent la gamme des sources d’information. L’enrichissement des BIG par l’imagerie spatiale se traduit aussi bien au niveau de l’inventaire qu’ร  celui de la rรฉvision. D’une maniรจre gรฉnรฉrale, les images satellitaires se sont imposรฉes comme l’une des sources d’information essentielles pour l’รฉtude des interactions entre les sociรฉtรฉs humaines et le milieu (F. Cuq, 1993a) et plus gรฉnรฉralement pour l’รฉtude de l’environnement. En milieu tropical, l’apport des images est d’autant plus important que l’on constate un manque de sources de donnรฉes fiables (E.P. Green et al., 1996 ; A. Gupta, 1993) en raison de la difficultรฉ de mise en oeuvre des levรฉs de terrain, de la rapiditรฉ des changements, et ce, mรชme si l’importance du couvert nuageux pose souvent des problรจmes dans l’acquisition d’images utilisables.
La tรฉlรฉdรฉtection aรฉrienne et spatiale a beaucoup fait progresser l’รฉtude des littoraux en raison de sa synopticitรฉ, combinรฉe avec des รฉchelles d’observation adaptรฉes ร  la recherche gรฉomorphologique (de 1:10 000 ร  1:100 000). La perception simultanรฉe de vastes รฉtendues offre la possibilitรฉ d’observer certains phรฉnomรจnes ocรฉaniques (panaches de turbiditรฉs,…) et d’รฉtudier dans leur ensemble des formations de grande ampleur telle que l’archipel des Bijagos qui s’รฉtend sur 10 000 km2. Les images satellitaires, et les images SPOT en particulier, se sont rapidement imposรฉes comme l’outil le mieux adaptรฉ ร  lโ€™รฉtude du littoral de l’archipel pour diverses raisons :
– quatre images SPOT couvrent lโ€™ensemble de lโ€™archipel alors que plus de 300 photographies aรฉriennes ร  1:30 000 seraient nรฉcessaires (ill. nยฐ8). En outre les photographies aรฉriennes concernent uniquement le milieu terrestre et les zones annexes. Les formations intertidales ou faiblement immergรฉes quelque peu รฉloignรฉes du rivage ne sont pas couvertes, ce qui est dommageable pour l’รฉtude de la dynamique littorale,
– la rรฉpรฉtitivitรฉ des prises de vue fonde le suivi de phรฉnomรจnes aussi divers que la dynamique des flรจches littorales ou des panaches de turbiditรฉ,
– le mode XS, avec un pixel de 20mx20m, possรจde une rรฉsolution spatiale adaptรฉe ร  une description fine de milieux relativement homogรจnes,
– les bandes spectrales de SPOT sont bien adaptรฉes ร  l’analyse des composantes du milieu littoral, y compris dans les petits fonds lorsque la charge en suspension n’est pas trop importante.
En raison de ces propriรฉtรฉs, la couverture acquise en 1995 a รฉtรฉ exploitรฉe pour constituer trois couches d’informations dans la BIG. Deux d’entre elles concernent spรฉcifiquement la zone littorale :
– les faciรจs de l’estran,
– la morphologie des petits fonds (rรฉalisรฉe en combinant les informations issues des images satellitaires et des cartes bathymรฉtriques portugaises).
Une troisiรจme couche, l’occupation du sol, a รฉtรฉ produite ร  partir de la classification des รฉtats de surface sur la partie รฉmergรฉe des รฎles de l’archipel (F. Gourmelon et G. Pennober, 1998). L’utilisation d’une source d’information unique pour l’occupation du sol et les faciรจs de la zone intertidale permet de conserver la continuitรฉ entre les deux milieux et facilite l’รฉtude des contacts terre/mer .
La base d’information gรฉographique a รฉtรฉ complรฉtรฉe par de nombreuses missions de terrain rรฉalisรฉes par la cellule ยซย Environnementย ยป de l’INEP. Ces missions ont servi ร  valider la couche d’occupation du sol et ont fourni les รฉlรฉments utiles ร  complรฉter les connaissances concernant les formes d’anthropisation et la richesse faunistique (ill. nยฐ11)

Chaรฎnes d’intรฉgration des images satellitaires dans la BIG

L’intรฉgration des rรฉsultats du traitement d’images satellitaires en tant que couche d’information thรฉmatique au sein d’une base d’information gรฉographique passe par (F.W. Davis et D.S.Simonett , 1991 ; F. Cuq et F. Gourmelon, 1996) :
– l’รฉtalonnage et l’รฉvaluation de l’information transmise par satellite,
– la mise au point de mรฉthodes de traitement reproductibles d’une image ร  l’autre,
– l’รฉtalonnage des produits images du point de vue de la cohรฉrence sรฉmantique et thรฉmatique qui dรฉfinit les modes d’utilisation ultรฉrieurs de l’information.
Les รฉlรฉments de cette intรฉgration peuvent รชtre classรฉs en trois phases qui s’appuient sur la diffรฉrence qui existe entre une mesure radiomรฉtrique et une information cartographique :
– les prรฉtraitements,
– l’analyse d’image,
– l’analyse spatiale dans la BIG
Dans ce chapitre, nous traiterons essentiellement des deux premiรจres phases qui constituent la chaรฎne de production de couches d’information thรฉmatiques dans la BIG. Les prรฉtraitements gรฉomรฉtriques ont รฉtรฉ rรฉalisรฉs ร  l’aide du logiciel Gรฉoimage et les corrections atmosphรฉriques ont รฉtรฉ opรฉrรฉes ร  l’aide du logiciel 5S, dรฉveloppรฉ par le Laboratoire d’Optique Atmosphรฉrique de Lille (D. Tanrรฉ et al., 1986, et 1989).

calibration radiomรฉtrique et corrections atmosphรฉriques

L’ensemble des images acquises sont de niveau 1A, c’est ร  dire qu’elles n’ont fait l’objet de quasiment aucun prรฉtraitement. A ce niveau, seules ont รฉtรฉ appliquรฉes des corrections radiomรฉtriques visant ร  corriger les effets instrumentaux par un modรจle linรฉaire qui รฉgalise la sensibilitรฉ des dรฉtecteurs (SPOT IMAGE, 1989). Ne disposant pas d’information concernant l’รฉpaisseur optique ou la visibilitรฉ au sol, seules les corrections concernant les hautes couches de l’atmosphรจre ont รฉtรฉ appliquรฉes.

Prรฉtraitements gรฉomรฉtriques

Les prรฉtraitements gรฉomรฉtriques ont รฉtรฉ appliquรฉs aux images en trois รฉtapes :
– changement de rรฉfรฉrentiel,
– crรฉation d’une mosaรฏque,
– calage absolu de la mosaรฏque

changement de rรฉfรฉrentiel

Une premiรจre phase de rectification a รฉtรฉ rรฉalisรฉe ร  l’aide d’un modรจle dรฉcrivant l’orbite du satellite. Connaissant l’heure de passage au noeud ascendant, la longitude lors du passage au noeud ascendant, et les heures de dรฉbut et de fin d’enregistrement (paramรจtres fournis dans l’en-tรชte des images), il est possible d’opรฉrer un changement de rรฉfรฉrentiel gรฉomรฉtrique entre l’image et la projection cartographique choisie (UTM, ellipsoรฏde de Clarke 1880). En raison des incertitudes du comportement du satellite, la prรฉcision de calage absolu de l’image est de l’ordre de 2 ร  3 pixels. Les images de 1995 ayant รฉtรฉ acquises simultanรฉment sur deux traces parallรจles, les erreurs liรฉes ร  l’attitude du satellite sont donc identiques. Il est donc prรฉfรฉrable de rรฉaliser la mosaรฏque numรฉrique des quatre images avant de procรฉder au calage dรฉfinitif.

crรฉation d’une mosaรฏque

La crรฉation d’une mosaรฏque comprend le repรฉrage d’un point d’appui et le calcul du plan d’assem-blage.
Le choix du point d’appui s’effectue de faรงon interactive en repรฉrant un pixel identique sur les deux images ร  assembler. Le calcul du plan d’assemblage, la gestion des zones de recouvrement, le passage de la ligne de frontiรจre ou l’รฉgalisation des histogrammes des deux images peuvent รชtre rรฉalisรฉs automatiquement. Il est cependant prรฉfรฉrable de contrรดler ces paramรจtres, et en particulier l’รฉgalisation des histogrammes, de faรงon ร  ne pas perturber la dynamique radiomรฉtrique de l’image. L’ordre d’assemblage des images a consistรฉ ร  reconstituer les traces du satellite puis ร  regrouper les deux mosaรฏques intermรฉdiaires ainsi rรฉalisรฉes (ill. nยฐ12 ).
Le recalage en absolu de la mosaรฏque a รฉtรฉ rรฉalisรฉ ร  l’aide d’une mรฉthode polynรดmiale fondรฉe sur le repรฉrage de couples de points d’appui sur l’image et sur un document de rรฉfรฉrence (G. Joly, 1986). Compte tenu des rectifications prรฉcรฉdemment appliquรฉes, l’opรฉration de calage consiste ร  opรฉrer un simple mouvement de translation ou de rotation sans modifier la gรฉomรฉtrie de lโ€™image. Le document de rรฉfรฉrence utilisรฉ est la carte topographique portugaise ร  1:50 000 (projection UTM, รฉlipsoรฏde de Clarke 1880). Les points d’appui ont รฉtรฉ saisis sur les cartes ร  l’aide d’une table ร  numรฉriser.
16 couples de points ont รฉtรฉ repรฉrรฉs sur les cartes et sur l’image, rรฉpartis sur l’ensemble de l’archipel. Le modรจle polynรดmial calculรฉ ร  partir de ces couples a fait apparaรฎtre des รฉcarts trรจs importants sur certains points. Aprรจs vรฉrification, il est apparu que les erreurs constatรฉes รฉtaient imputables ร  la couverture cartographique et non ร  l’image. En effet, compte tenu des moyens disponibles dans les annรฉes 60 et du relatif isolement de certaines รฎles, la mosaรฏque photographique comporte des erreurs assez importantes de calage gรฉomรฉtrique. 12 couples de points ont finalement รฉtรฉ retenus en respectant une rรฉpartition spatiale rรฉguliรจre. L’erreur rรฉsiduelle finale est infรฉrieure ร  5m pour l’ensemble des points (ce qui ne signifie pas grand chose compte tenu de la taille du pixel SPOT) et l’รฉcart entre les coordonnรฉes mesurรฉes et les coordonnรฉes calculรฉes pour chaque point est toujours infรฉrieur ร  10m.
La mosaรฏque d’images SPOT de 1995 constitue aujourd’hui le meilleur rรฉfรฉrentiel gรฉomรฉtrique sur l’archipel des Bijagos. Elle a รฉtรฉ utilisรฉe comme document de rรฉfรฉrence pour le calage de la mosaรฏque produite ร  partir des images acquises en 1990.

traitements thรฉmatiques

Deux types dโ€™informations sont extraits de la mosaรฏque d’images de 1995 : la morphologie sous marine des petits fonds (< 10 m) et les faciรจs de la zone intertidale (รฉtude validรฉe et รฉtayรฉe par trois mois de levรฉs sur le terrain).
Pour extraire ces informations, une segmentation de l’image en zones gรฉographiques homogรจnes (terre, estran, zone marine) a รฉtรฉ rรฉalisรฉe.

segmentation de l’image

Trois masques ont รฉtรฉ appliquรฉs afin de ne retenir que l’estran et la zone des petits fonds :
– les secteurs marins prรฉsentant un fort couvert nuageux ont รฉtรฉ รฉliminรฉs afin de ne pas perturber les traitements statistiques. Il s’agit, en particulier d’une zone ร  forte concentration de cumulus situรฉe ร  l’ouest du groupe des รฎles d’Orango.
– les fonds marins supรฉrieurs ร  30m ont รฉtรฉ masquรฉs ร  l’aide de la couche d’information hypsomรฉtrique. La limite de 30 mรจtres a รฉtรฉ choisie afin de prรฉserver le potentiel de correction des contours rรฉels des formations faiblement immergรฉes. En pratique, la dรฉtection des fonds sous-marins n’a pas dรฉpassรฉ 10 mรจtres compte tenu de la diffusion liรฉe aux charges en suspension.
– les terres รฉmergรฉes ainsi que les mangroves ont ensuite รฉtรฉ supprimรฉes en utilisant une classification des รฉtats de surface rรฉalisรฉe pour la mise ร  jour de l’occupation du sol. En raison des risques d’incertitude concernant la limites entre l’estran et les sols nus de la zone supratidale, l’ensemble des sols nus situรฉs au contact de l’estran ont รฉtรฉ conservรฉs (dunes trรจs faiblement vรฉgรฉtalisรฉes, par exemple).
L’estran รฉmergรฉ et les petits fonds ne pouvant รชtre traitรฉs avec les mรชmes mรฉthodes, une derniรจre segmentation a รฉtรฉ effectuรฉe en utilisant la bande XS3 pour sรฉparer le domaine รฉmergรฉ du domaine immergรฉ.

รฉtude de la morphologie sous marine

– limites de l’analyse de la morphologie sous-marine ร  partir de l’imagerie satellitaire acquise dans le visible
Les รฉtudes de morphologie sous-marine ou de bathymรฉtrie ร  partir dโ€™images satellitaires, datent du lancement des premiers satellites d’observation de la terre (Landsat 1, 1972). En ce qui concerne les images SPOT, trois groupes de mรฉthodes sont utilisรฉes. Elles visent ร  รฉtablir une relation directe entre les luminances enregistrรฉes et les profondeurs d’eau :
– des modรจles de lโ€™attรฉnuation du rayonnement dans lโ€™eau en fonction des trois paramรจ-tres principaux que sont : le contenu de l’eau en MES qui contrรดle l’attรฉnuation de la lumiรจre, la rรฉflectance du fond qui varie avec sa nature et la hauteur de la colonne d’eau.
– des modรจles atmosphรฉriques : perturbations du rayonnement sur le trajet aller et retour du signal (aรฉrosols,…).
Lโ€™objet de ces modรจles est dโ€™extraire dโ€™un signal โ€œbrutโ€, une information indรฉpendante des effets de lโ€™atmosphรจre et de lโ€™hydrosphรจre. Leur application rรฉelle n’est possible que lorsque la charge en suspension est faible et homogรจne, ce qui n’est qu’exceptionnellement le cas en zone littorale.
2- les mรฉthodes empiriques utilisent des mesures bathymรฉtriques pour calibrer la profondeur en fonction de la luminance. Les calculs ne tiennent pas compte des paramรจtres environnementaux pris en compte par les modรจles physiques. Cela suppose que la charge en suspension et la nature du fond sont constants et que seul le paramรจtre profondeur fait varier la luminance. On constate la limite, en dehors de certains secteurs cรดtiers, de ce type de mรฉthode.
3- les mรฉthodes semi-empiriques combinent des รฉquations de transfert radiatif et des analyses de teneurs en MES (D. K. Warne, 1978…). Ces mรฉthodes ont les mรชmes inconvรฉnients que les deux prรฉcรฉdemment citรฉes.
Le problรจme sur lequel butent ces mรฉthodes est la forte variabilitรฉ spatiale et temporelle des facteurs perturbants qui font fortement varier les luminances captรฉes au dessus de lโ€™eau en dehors de l’attรฉnuation du signal liรฉe ร  la profondeur. Ainsi en eau turbide, il est difficile, voire impossible de relier une valeur radiomรฉtrique avec une profondeur. Il en est de mรชme en eau agitรฉe par la houle qui modifie la rรฉtrodiffusion du signal. En eau claire et faiblement agitรฉe, il faut aussi tenir compte des variations de la nature du fond.
Notons les conditions particuliรจres qui rรจgnent dans les zones de rรฉcifs coralliens. A l’intรฉrieur des lagons, l’eau trรจs claire en raison de sa faible teneur en matiรจres en suspension rend possible l’รฉtablissement d’une relation entre la profondeur et les valeurs radiomรฉtriques. Cette propriรฉtรฉ est d’ailleurs utilisรฉe par le SHOM pour la cartographie de la bathymรฉtrie bien que les variations de la nature du fond ne soient pas maรฎtrisรฉes (T. Garlant, 1993).
En raison des conditions de turbiditรฉ rรฉgnant dans l’archipel des Bijagos nous avons prรฉfรฉrรฉ retenir une approche fondรฉe sur l’identification des formes afin de minimiser les risques d’erreurs.
– l’approche morphologique
En dรฉpit des perturbations causรฉes par les turbiditรฉs, il est indรฉniable que lโ€™on peut extraire des informations sur les petits fonds des images SPOT et en particulier ร  partir des bandes XS1 et XS2. La simple visualisation dโ€™une composition colorรฉe de lโ€™archipel permet de faire quelques observa-tions de type morphologique sur les formations prรฉlittorales (nature, extension,…) des petits fonds (< 10 m). La superposition ร  l’รฉcran de la mosaรฏque et de la bathymรฉtrie numรฉrisรฉe prรฉsente des diffรฉrences locales importantes, malgrรฉ une analogie dโ€™ensemble.
Si la houle est un รฉlรฉment pรฉnalisant pour รฉtablir une relation entre profondeur et radiomรฉtrie, elle constitue une information intรฉressante dans l’approche morphologique. L’analyse de la propagation de la houle permet de diffรฉrencier une lentille dโ€™eau turbide d’un banc faiblement immergรฉ. Par ailleurs, les turbiditรฉs constituent un effet perturbateur important mais elles ne masquent pas totalement les formes sous-marines. L’utilisation conjointe de l’image et de la bathymรฉtrie permet dans de nombreux cas de lever les ambiguรฏtรฉs. Cette approche a cependant ses limites et doit รชtre employรฉe avec beaucoup de prudence.
En raison du nombre de perturbations rencontrรฉes et de leur variabilitรฉ spatiale, une interprรฉtation automatique nโ€™est pas envisageable. Il faut adapter localement l’interprรฉtation aux perturbations prรฉsentes sur l’image.
– mise en oeuvre de l’approche morphologique
La mise en oeuvre de l’approche morphologique s’est dรฉroulรฉe en 3 phases :
– classification de l’image,
– lissage de la classification,
– interprรฉtation visuelle assistรฉe par la composition colorรฉe et la bathymรฉtrie numรฉrique.
Une classification automatique a รฉtรฉ rรฉalisรฉe sur la partie marine de l’image. Les rรฉsultats de cette classification ont fait l’objet de lissages afin d’amรฉliorer la lisibilitรฉ des donnรฉes. La technique de lissage est opรฉrรฉe sur une matrice 3×3, l’affectation du pixel central รฉtant conditionnรฉe par la classe majoritaire reprรฉsentรฉe sur les pixels voisins.
La phase d’interprรฉtation a รฉtรฉ rรฉalisรฉe en confrontant les rรฉsultats de la classification et la bathymรฉtrie numรฉrisรฉe. Dans certains cas, les rรฉsultats de la classification peuvent รชtre directe-ment utilisรฉs pour prรฉciser les contours des formations prรฉ-littorales. En effet, sur le front marin de l’archipel, les eaux sont peu turbides, la marรฉe est en phase ascendante, la houle y est trรจs faible et on constate une bonne correspondance entre la classification et les isobathes de la carte marine. En revanche en eau turbide voire trรจs turbide comme c’est le cas ร  l’embouchure du fleuve Geba et le long de la cรดte au sud du fleuve, il est impossible d’รฉtablir un lien entre la classification et les petits fonds. Cependant, en prรฉsence de houles rรฉfractรฉes par le fond, l’interprรฉtation des dรฉformations des vagues fournit de bonnes indications sur les formes sous-marines, comme c’est le cas dans la partie sud de l’archipel ร  la hauteur de l’รฎle de Poilรฃo et Joรฃo Vieira (ill. nยฐ13).
L’imagerie satellitaire a facilitรฉ la correction de certaines erreurs d’interpolation prรฉsentes sur les ill. nยฐ 13 : composition colorรฉe rรฉalisรฉe sur le secteur de Poilรฃo ร  partir des bandes XS1 et XS2 de l’image SPOT du 09/05/1995 cartes marines. Ceci est particuliรจrement net au sud des รฎles de Joรฃo Vieira et Orangozinho. On a aussi pu confirmer la prรฉsence de rochers รฉmergents signalรฉs ร  l’est de l’รฎle de Poilรฃo sur le carte des unitรฉs physiographiques des rรฉgions cรดtiรจres de la Guinรฉe Bissau ร  1:500 000 ( F. CUQ et F. Gourmelon, 1993), alors que ces rochers n’apparaissent pas sur la carte marine. L’illustration nยฐ14 montre le rรฉsultat de la combinaison de la bathymรฉtrie numรฉrisรฉe et de l’analyse morphologique des petits fonds.

รฉtude des ensembles morphosรฉdimentaires de l’estran

On distingue deux ensembles traitรฉs sรฉparemment : l’estran รฉmergรฉ et les ensembles humides ร  trรจs faiblement immergรฉs. Dans le premier cas, les trois bandes XS ont รฉtรฉ utilisรฉes pour dรฉcrire les ensembles sรฉdimentaires; dans le second cas, seules les bandes XS1et XS2 ont รฉtรฉ employรฉes.
– l’estran รฉmergรฉ
L’analyse des types morphosรฉdimentaires de l’estran se fonde sur l’รฉtude des propriรฉtรฉs optiques des sรฉdiments. Elle aboutit ร  la rรฉalisation de classifications (F. Verger et al., 1984, F. Cuq in M. C. Girard et C.M. Girard, 1989) des รฉtats de surfaces reprรฉsentatifs de la couleur et de l’humiditรฉ des sรฉdiments. La mรฉthode de classification utilisรฉe est l’agrรฉgation autour de centres mobiles, initialisรฉe ร  partir d’un semis de centres de classes alรฉatoirement rรฉpartis au sein du nuage radiomรฉtrique. Les rรฉsultats diffรฉrencient des ensembles homogรจnes en fonction du type sรฉdimen-taire et de l’humiditรฉ du substrat. L’interprรฉtation est fondรฉe sur l’analyse des signatures multibande des centres de classes.
La description des formations littorales peut se faire en quatre classes :
– les formations dunaires et autres sols nus terrestres,
– l’estran sableux,
– les estrans sablo-vaseux et vaseux : Ces deux types sรฉdimentaires ont รฉtรฉ regroupรฉs car nous ne disposions pas de donnรฉes de terrain pouvant รฉtayer cette distinction. Du point de vue dynamique, ces deux ensembles sรฉdimentaires prรฉsentent des caractรฉristiques similaires car ils se situent dans des secteurs abritรฉs ร  faiblement agitรฉs,
– les formations rocheuses.
En dรฉpit de la simplicitรฉ relative des thรจmes identifiรฉs, les rรฉsultats de la classification font apparaรฎtre de nombreux cas oรน les comportements spectraux de chacun des milieux se caractรฉrisent par des signatures hรฉtรฉrogรจnes.

localisation des prรฉlรจvements par le systรจme GPS

L’obtention de localisations prรฉcises pour les mesures effectuรฉes sur le terrain a justifiรฉ l’emploi d’un rรฉcepteur GPS fournissant une prรฉcision de localisation compatible avec l’usage de l’imagerie SPOT.

le systรจme GPS

Le systรจme amรฉricain GPS, ou Global Positioning System, est aujourd’hui l’instrument de localisation le plus utilisรฉ en raison de sa facilitรฉ de mise en oeuvre (S. Botton et al., 1997). Les coordonnรฉes gรฉographiques et l’altitude d’un point ร  la surface du globe sont obtenues ร  partir des informations fournies par une constellation de 24 satellites รฉmetteurs, mis en orbite autour de la terre par le Departement Of Defence amรฉricaine (DOD) (P.H. DANA, 1997). Le dรฉplacement de ces satellites est tel que, dans des conditions normales d’utilisation, 4 ร  6 d’entre eux sont ร  toute heure visible d’un point quelconque du globe. Ces satellites รฉmettent ร  chaque seconde simultanรฉment (grรขce ร  une synchronisation par une horloge atomique) un signal complexe sur les frรฉquences de 1575,42 MHZ et 1227.60 MHZ. Ce signal indique l’heure d’รฉmission et la position du satellite รฉmetteur. Le rรฉcepteur GPS capte les signaux accessibles ร  une heure connue. A partir du temps de transmission des signaux, la distance entre l’รฉmetteur et le rรฉcepteur est alors calculรฉe ร  un facteur prรจs qui dรฉpend de la vitesse de propagation. Cette vitesse de propagation est principalement fonction de la distance entre le couple capteur/ รฉmetteur et conditionne fortement la prรฉcision du positionnement. La prรฉcision de la mesure est aussi limitรฉe par les obstacles rรฉflรฉchissant le signal (relief, vรฉgรฉtation haute,…).
La prรฉcision de la mesure peut รชtre affinรฉe par diffรฉrentes mรฉthodes qui nรฉcessitent d’associer des pรฉriphรฉriques au rรฉcepteur mobile. Une รฉtude rรฉalisรฉe aux USA (August et al. 1994 in J. P. Legros, 1996) montre que si pour un GPS standard de coรปt relativement modeste l’incertitude de positionnement instantanรฉe est de 73 m, elle est de 6 m avec correction. Les rรฉsultats sont spรฉcialement prรฉcis si chaque mesure est prise en continu pendant plus de 5 minutes.

description de la manipulation

Nous disposions d’un GPS de type NAV 5000 PRO qui permet un positionnement instantanรฉ avec une prรฉcision moyenne de 20 m. Afin d’optimiser le positionnement, pour opรฉrer un calage prรฉcis de certains รฉchantillons par rapport aux images satellitaires, nous avons connectรฉ le GPS ร  un PC portable. Cette connection avait pour but l’enregistrement pendant une pรฉriode de dix minutes des diffรฉrentes positions donnรฉes par les satellites. L’รฉtude statistique de cet รฉchantillonnage de points, en moyenne 200, ร  permis d’affiner les positions des points repรฉrรฉs.

prise en compte de l’erreur (dรฉviation) et calcul de la position moyenne

Le logiciel fourni par le constructeur du rรฉcepteur GPS (Magellan) donne les mรฉthodes graphiques et statistiques pour calculer une position prรฉcise et vรฉrifier la qualitรฉ de la mesure.
– les mรฉthodes graphiques
L’affichage ร  l’รฉcran du nuage de points en deux dimensions (x, y) et les variations en latitudes et longitudes de chaque point permet une premiรจre estimation de la qualitรฉ du point calculรฉ. L’historique du positionnement permet de visualiser la dรฉgradation du signal dans la pรฉriode d’enregistrement (ill. nยฐ19).
ill. nยฐ 19 : Reprรฉsentations graphiques d’un nuage de points acquis par le rรฉcepteur GPS l’acquisition du point
– les mรฉthodes statistiques
Le calcul de l’erreur quadratique moyenne, du cercle d’erreur probable et de l’erreur moyenne radiale permettent de dรฉcrire l’ensemble des caractรฉristiques du nuage de points (ill. nยฐ20 et nยฐ21). Dans le meilleur des cas, on peut atteindre une prรฉcision de 5m.
ill. nยฐ20 : ร‰dition des coordonnรฉes gรฉographi-ques calculรฉes et des paramรจtres statistiques permettant d’รฉvaluer la qualitรฉ du point
ill. nยฐ21 : Paramรจtres statistiques dรฉcrivant la qualitรฉ des positionnements acquis par GPS

les prรฉlรจvements sรฉdimentaires

La collecte de prรฉlรจvements sรฉdimentaires sur l’estran avait pour but de mettre en รฉvidence les caractรจres rรฉvรฉlateurs de l’action des agents dynamiques. Les prรฉlรจvements ont fait l’objet d’une analyse granulomรฉtrique afin de dรฉcrire la rรฉpartition statistique des tailles de grains dans un รฉchantillon donnรฉ. Cette analyse a รฉtรฉ complรฉtรฉe par une รฉtude de la morphologie superficielle des grains de quartz (morphoscopie et exoscopie).
L’intรฉgration de couches thรฉmatiques dรฉcrivant la sรฉdimentologie de l’archipel dans la base d’information gรฉographique imposait la dรฉfinition de rรจgles de reprรฉsentativitรฉ et de cohรฉrence spatiale de l’รฉchantillonnage. Compte tenu du cadre gรฉographique รฉtudiรฉ, la seule mรฉthode garantissant le respect de ces rรจgles consistait ร  collecter un grand nombre d’รฉchantillons rรฉpartis sur l’ensemble des estrans insulaires. Les mรฉthodes classiques d’analyse granulomรฉtrique รฉtant mal adaptรฉes au traitement de grandes quantitรฉs de prรฉlรจvements, une colonne ร  sรฉdimentation, appelรฉe encore balance sรฉdimentomรจtrique a รฉtรฉ utilisรฉe.
Partant du constat que les milieux ร  sรฉdimentation principalement vaseuse sont des milieux progradants localisรฉs dans des zones ร  faible รฉnergie, l’รฉtude sรฉdimentologique a รฉtรฉ centrรฉe sur les milieux sableux, caractรฉrisรฉs par une origine dynamique plus complexe, ainsi que le signalent de nombreux auteurs (E. J. Anthony, 1990 et 1995 ; E.S. Diop, 1990 ; T. Diaw, 1997 ; …).

la colonne ร  sรฉdimentation

La colonne ร  sรฉdimentation utilisรฉe a รฉtรฉ conรงue rappelons le, par le Dรฉpartement d’ingรฉnierie de l’Universitรฉ de Delft et la SOGREAH dans le cadre du programme europรฉen MAST (Marine Science and Technology programme). Cet appareil mesure les vitesses de chute de sรฉdiments cohรฉsifs ou non-cohรฉsifs, qu’ils soient naturels (vases, sables,…) ou artificiels (P. Galichon et Z. Makowski, 1993). Le principe de la mesure repose sur la notion de tri hydraulique, c’est ร  dire l’enregistrement dans le temps du dรฉpรดt d’un รฉchantillon sรฉdimentaire larguรฉ dans une colonne d’eau de hauteur connue. La relation entre le temps et le poids dรฉposรฉ au fond de la colonne permet d’รฉtablir la relation entre la vitesse de chute et la granulomรฉtrie. Dans les laboratoires de sรฉdimentologie, le tri hydraulique est utilisรฉ de maniรจre opรฉrationnelle pour l’รฉtude de la vitesse de chute des particules fines (J. B. Buchanan, 1984). Il n’avait pas รฉtรฉ รฉtendu aux sables en raison de leur vitesse de chute rapide. L’emploi d’une balance ร  haute frรฉquence d’รฉchantillonnage temporel connectรฉe ร  un ordinateur permet d’effectuer selon les rรฉglages entre 5 et 7 pesรฉes par seconde et lรจve donc l’obstacle de la vitesse de chute.
– description et prรฉcision de la mesure
A partir des plans et conseils des concepteurs, une colonne ร  sรฉdimentation a รฉtรฉ construite au laboratoire. Elle se compose de quatre รฉlรฉments principaux (ill. nยฐ22) :
– une balance Mettler, prรฉcise au 1000รจme de gramme, reposant sur un support fixe et disposant d’un systรจme de pesรฉe par en dessous, d’une charge maximale de 200 gr.,
– un tube en plastique transparent de 1 m de haut et de 10 cm de diamรจtre,
– un plateau de balance, ajustรฉ sans frottement au diamรจtre du tube, suspendu prรจs du fond et reliรฉ ร  la balance par l’intermรฉdiaire de trois fils non dรฉformables,
-un micro-ordinateur portable connectรฉ ร  la balance et pilotรฉ par un logiciel d’acquisition de donnรฉes dรฉveloppรฉ au laboratoire.

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Table des matiรจres

Dรฉmarche mรฉthodologique
PREMIรˆRE PARTIE : FONDEMENTS Mร‰THODOLOGIQUES
Chapitre 1- Notions d’environnement littoral et descripteurs pertinents
1.1 littoral et pluralitรฉ des dรฉfinitions
1.2 la modรฉlisation de la dynamique
1.2.1 les descripteurs morphologiques
1.2.2 les descripteurs spatiaux
1.2.3 Les domaines scalaires pertinents
Chapitre 2- Le cadre mรฉthodologique
2.1 gรฉnรฉralitรฉs sur les SIG
2.2 les recherches en cours en matiรจre de BIG littorales
2.3 Donnรฉes disponibles et apports des images satellitaires
2.3.1 les sources d’informations
2.3.2 apport des images satellitaires
Chapitre 3- Chaรฎnes d’intรฉgration des images satellitaires dans la BIG
3.1 calibration radiomรฉtrique et corrections atmosphรฉriques
3.2 prรฉtraitements gรฉomรฉtriques
3.2.1 changement de rรฉfรฉrentiel
3.2.2 crรฉation d’une mosaรฏque
3.3 traitements thรฉmatiques
3.3.1 segmentation de l’image
3.3.2 รฉtude de la morphologie sous marine
3.3.3 รฉtude des ensembles morphosรฉdimentaires de l’estran
3.3.4 apports de la tรฉlรฉdรฉtection pour l’รฉtude des masses d’eau
Chapitre 4 – รฉtude sรฉdimentologique
4.1 localisation des prรฉlรจvements par le systรจme GPS
4.1.1 le systรจme GPS
4.1.2 description de la manipulation
4.1.3 prise en compte de l’erreur (dรฉviation) et calcul de la position moyenne
4.2 les prรฉlรจvements sรฉdimentaires
Chapitre 5 – Analyse de la base d’information gรฉographique et exploitation cartographique des rรฉsultats
5.1 l’exploitation des couches d’information
5.1.1 la couche d’information morpho-bathymรฉtrique
5.1.2 la couche d’information sur la nature de l’estran
5.1.3 la couche d’information sur l’occupation des sols
5.2 analyse statistique et typologie
5.3 le codage des donnรฉes
5.4 rรฉflexion sur la reprรฉsentation cartographique des rรฉsultats
DEUXIรˆME PARTIE : TYPOLOGIE DYNAMIQUE DE L’ARCHIPEL DES BIJAGOS
Chapitre 1- Les rรฉsultats de l’Analyse en Correspondances Multiples
1.1 le croisement des axes 1 et 2
1.2 le croisement des axes 1 et 3
1.3 le croisement des axes 2 et 3
Chapitre 2- Importance de l’hรฉritage dans la configuration du rivage
2.1 le contexte structural
2.2 la mise en place du bassin sรฉnรฉgalo-mauritanien
2.3 l’รฉvolution du bassin sรฉdimentaire
2.4 le contexte stratigraphique gรฉnรฉral
2.5 les caractรฉristiques gรฉnรฉrales des ยซย Riviรจres du sudย ยป
2.6 le rรดle des variations du niveau marin
Chapitre 3 – Les agents de la dynamique littorale
3.1 le facteur climatique
3.1.1 la zone Intertropicale de convergences (ZITC)
3.1.2 les vents enregistrรฉs dans les stations mรฉtรฉorologiques locales
3.1.3 Caractรฉristiques des pluies et leur incidence au niveau local
3.2 les agents marins de la dynamique
3.2.1 la circulation rรฉgionale
3.2.2 la marรฉe et les courants de marรฉe
3.2.3 les houles
Chapitre 4 – Physiographie du littoral de l’archipel des Bijagos
4.1 le cadre gรฉographique gรฉnรฉral
4.2 l’archipel des Bijagos : partie รฉmergรฉe d’un delta ?
4.3 physiographie des formations deltaรฏques
4.3.1 le rรฉseau de chenaux
4.3.2 la plaine deltaรฏque
Chapitre 5 – Cinรฉmatique et Bilan
5.1 la cinรฉmatique actuelle
5.2 les potentialitรฉs cinรฉmatiques
5.3 la cinรฉmatique ร  long terme
Chapitre 6 – Synthรจse des formes, de la dynamique et de la cinรฉmatique du delta des Bijagos
6.1 la zone interne
6.2 la partie distale
Conclusion gรฉnรฉrale et perspectives
BIBLIOGRAPHIE

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