Partie 6 - La télédétection et le développement urbain - Réseaux de ...

6 La télédétection et le développement urbain

UFRUniversitéIX èmes Journées du Réseau TélédétectionL´utilisation des composés diachroniques pour le suivi de larecomposition urbaine. Méthodologie, diagnostics et exploitation sousSIRSAlban Bourcier 1 et Thomas Pouchin 2¡ ¡UMR CNRS 6063 IDEES, CIRTAI LSH du Havre, Groupe « Environnement &Estuaire », 5, rue Philippe Lebon, 76086 Le Havre Cedex, FranceTéléphone : [33] (0)2 32 74 41 35. Télécopie : [33] (0)2 32 74 41 34¡1. courriel : alban.bourcier@univ lehavre.fr¡2. courriel : thomas.pouchin@univ lehavre.frclefs : agglomérations urbaines, mutations spatiales, indicateurs de dynamique,mot¢télédétection, Système d´Information à Référence SpatialeLes grandes agglomérations urbaines sont caractérisées par une dynamique spatialecomplexe et par des changements d´occupation du sol relativement limités en terme desurface (1% par an en moyenne). Les mutations caractérisent souvent de petitessurfaces, donnant davantage l´impression d´un « mitage » diffus que d´une progressionfrontale nette et franche. C´est pour ces raisons que l´appréhension de la dynamiqueurbaine par télédétection est difficile et délicate.La dynamique des agglomérations urbaines des villes d´Europe occidentale et celle desvilles des pays en voie de développement obéissent à des modèles très différents. Ainsil´urbanisation galopante combinée à une planification insuffisante caractérisantcertaines villes indiennes contraste fortement avec le phénomène de périurbanisation etde recomposition urbaine de certaines villes européennes. Les agglomérations urbainesdu Havre (France), de Hyderabad et de Bombay (Union Indienne) sont représentativesde cette problématique et ont par conséquent constitué l´essentiel de nos zonesd´études.Des données satellitales SPOT à 10 et 20 mètres de résolution géométrique ont étéorganisées en séries chronologiques. Le choix d´une haute et non d´une très hauterésolution spatiale n´est pas anodin, notre problématique de recherche étant davantagecentrée sur des thématiques d´occupation du sol et de mutations paysagères àmoyennes échelles, que sur des études d´aménagement à grande échelle.Si les composés diachroniques et les ACP multitemporelles autorisent une excellenteappréhension qualitative des mutations urbaines, l´élaboration d´indices de dynamiquespécifiques permet une bien meilleure représentation des différents thèmes. Une desprincipales difficultés a été l´élaboration de traitements diachroniques gommant unmaximum de variations conjoncturelles (conditions météorologiques, cyclessaisonniers, pollutions) et surtout les différences de luminances entre les images, cequi constitue un problème important dans toute analyse multidate en milieu urbain.La quantification des phénomènes identifiés est possible grâce aux classifications etaux seuillages réalisés à partir des premiers traitements. Ces résultats chiffrés sontindispensables à l´élaboration de tendances d´évolution qui illustrent le comportementdynamique d´une ville et autorisent l´élaboration de perspectives futures.L´exploitation des résultats au travers d´un Système d´Information à RéférenceSpatiale a donné une dimension explicative aux phénomènes identifiés. Ainsi, grâce àpage 119

£6 Latélédétection et le développement urbainl´utilisation de données altimétriques, qui sont très intéressantes pour étudier ledéveloppement du tissu bâti en fonction du relief, les différences entre l´urbanisationde la plaine alluviale et celle des plateaux au Havre ont pu être expliquées. De même,le relief explique une partie de l´expansion urbaine de Bombay, notamment sur descollines et dans certaines vallées. Enfin, les données cartographiques sontindispensables à l´explication des diffusions axiales ou linéaires des villes indiennes,mettant ainsi en évidence les principaux axes structurants.Qu´il d´agisse du développement de la zone industrialo¤ portuaire et de lapériurbanisation au Havre ou de l´expansion axiale et polynucléaire de Hyderabad etde Bombay, la méthodologie employée nous a permis d´élaborer un synopsis précis etcomplet de la dynamique urbaine de ces trois grandes agglomérations.page 120

IX èmes Journées du Réseau TélédétectionElaboration d´une carte d´occupation des sols en milieu urbain partélédétection : cas de la ville de Ngaoundéré au CamerounAndré Ndi Nyoungui 1 , Michel Tchotsoua 1 , Emmanuel Tonyé 2 , Alain Akono 21. Laboratoire de Recherche en Géomatique, Université de Ngaoundéré, B.P. 455 Ngaoundéré,Camerountéléphone et télécopie : 237 25 27 E¥51, mail : ndiandre@yahoo.fr2. Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Yaoundé, B.P. 8390 Yaoundé, Camerountéléphone : 237 22 45 47, télécopie : 237 23 18 41Cette étude découle de notre activité de production cartographique dans le cadre d´unprojet de construction d´un observatoire de l´environnement urbain et périurbain de laville de Ngaoundré. La non disponibilité de documents cartographiques actuels aconstitué la première à laquelle nous avons fait face. Pour aborder ce problème, nousutilisé une approche qui combine la technique de cartographie assistée par ordinateuret l´analyse des images de télédétection. La démarche a consisté à élaborer des fondsde carte à partir de certains documents disponibles, notamment des couverturesaériennes partielles de 1952 et 1972 et une carte topographique au 1 : 200 000.Compte tenu de l´obsolescence des supports utilisés dans cette première phase, il étaitassez difficile de produire une carte actuelle sans faire intervenir de nombreusesmissions de vérification et d´ajustement sur le terrain. Il a donc fallu recourir auxtechniques de télédétection pour actualiser ces fonds de cartes. Les données utiliséesdans cette étude comprennent une image HRV de SPOT acquise en février 1999. Denombreuses techniques de traitement d´images incluant les indices de végétation, lamorphologie mathématique et la classification ont été utilisées. L´indice de végétationde la différence normalisée (NDVI) a été utilisé pour réaliser une première carte decouverture des sols dans ce milieu à végétation éparse ou moyennement dense. Unalgorithme de détection des structures linéaires basé sur les opérateurs morphologiquesa été utilisé pour réaliser la carte du réseau routier et des cours d´eau. Compte tenu dela grossièreté de la résolution spatiale des images SPOT par rapport à la dimension deces structures, l´utilisation de certains points de contrôle identifiés sur le terrain apermis de guider le processus de détection en procédant par une correction dynamiquedes erreurs de localisation observées. Compte tenu de la non disponibilité d´unsystème de classification approprié, nous avons choisi une approche de classificationnon dirigée basée sur la méthode de la ligne pour effectuer la classification de lacouverture des sols de notre site. Cette méthode a été choisie parce qu´elle permet deréaliser une segmentation complète de l´espace spectral. La méthode de la ligne deseaux ne pouvant s´appliquer que sur deux bandes au maximum, les bandes XS2 etXS3 de SPOT ont été retenues parce qu´elles sont plus appropriées pour l´étude dessols et de la végétation. Des missions de vérification effectuées sur le terrain ontensuite permis de produire une deuxième classification en dix classes de couverturedes sols et une typologie des quartiers de la ville de Ngaoundéré. Les trois cartes ci¦dessus ont finalement été fusionnées pour produire une carte d´occupation des sols dela ville de Ngaoundéré et ses environs. Cette carte de synthèse a ensuite été vectoriséepuis intégrée dans la base de données de notre observatoire.page 121

§6 Latélédétection et le développement urbainUtilisation des SIG et de la télédétection pour la gestion del´environnement urbain : cas de la ville d´AntananarivoAurélien Jacques Mandimbiharison 1 et Léa Jacqueline Raharijaona Raharison 21. Département de Géologie, Ecole Supérieure Polytechnique d´Antananarivo, Université¨d´Antananarivo, B.P. 1500 Antananarivo 101, Madagascartéléphone : 261 (20) 2227696, télécopie : 261 (20) 2224854, courriel : secam.tnr@compro.mg2. Département de géologie, Ecole supérieure polytechnique d´Antananarivo, Campus universitaired´Ankatso, B.P. 1500, 101 Antananarivo, Madagascartéléphone : 261 (20) 22 276 96, télécopie : 261 (20) 22 248 54, courriel : ljrahari@syfed.refer.mgmot©clefs : SIG, villeAntananarivo, la capitale de Madagascar est parmi les nombreuses villes d´Afrique oùla croissance démographique et les changements urbains évoluent de façonspectaculaire ces quarante dernières années. Antananarivo est une ville très contrastéeau point de vue géomorphologique, d´une part les zones collinaires souvent à fortespentes, sensibles à l´érosion et aux mouvements de masse (éboulement, glissement deterrain) et d´autre part les zones basses inondables.La défaillance dans l´organisation spatiale entraîne la prolifération des constructionsillicites et la détérioration des infrastructures (routes, voiries et réseaux de drainage).Les flancs de collines subissent une forte pression urbaine qui aggrave le phénomènede ravinement provoquant le colmatage rapide des caniveaux et l´ensablement bas© desfonds. Les vallées envahies par les habitations sont le siège de crues brutales etdestructives en période de fortes pluies.L´objectif de ce travail est l´utilisation conjointe des SIG et de la télédétection commeoutils d´aide à la décision pour la gestion environnementale de la Commune urbained´Antananarivo. Ces outils ont permis d´analyser géographiquement les données etd´identifier les tendances actuelles de l´urbanisation . La méthodologie adoptée estbasée sur l´exploitation des données de base disponibles. L´approche analytique reposesur l´interprétation visuelle de l´image HRV de SPOT et sur les relevés de terrain. Paranalyse du modèle numérique de terrain, la carte de pente est constituée. Les cartes del´occupation du sol est obtenue à partir des données de EMT+ de LANDSAT 7 et dephotographies aériennes multidates.A partir des données conventionnelles (cartes topographiques et géologiques, plan dela ville) sont extraites les couvertures d´informations qui sont numérisées etsuperposées aux images satellitales . Ces informations pourront servir d´appui àl´établissement de plan (plan d´aménagement du réseau routier, plan d´extension de laville ). A partir de ces informations de sources diverses, trois types de cartesthématiques sont produits : une carte de risque d´érosion selon la pente et l´occupationdu sol, une carte de risque d´inondation en fonction des conditions du terrain et deshydro©conditions climatiques et une carte des contraintes à l´urbanisation en tenantcompte des contraintes reliées au coût et au contexte général physique et humain dumilieu. Par combinaison de plusieurs documents cartographiques les résultats obtenusont confirmé les possibilités d´application des SIG et de la télédétection pour lagestion efficace du milieu urbain.page 122

DépartementDépartementDeido,JolyIX èmes Journées du Réseau TélédétectionApport de la Télédétection dans l´estimation de la population d´uneville d´Afrique subsaharienne : cas de la ville de Yaoundé auCamerounNanci Yossi 1 , Emmanuel Tonyé 2 , Alain Akono 3 et René Assako Assako 41. BP : 8390, Laboratoire d´Electronique et de Traitement du Signal, Ecole Nationale SupérieurePolytechnique, Yaounde, Cameroun2. LETS de génie électrique, Ecole nationale supérieure polytechnique de Yaoundé, B.P.8390, Yaoundé, Camerountéléphone : (237) 22 86 20, télécopie : (237) 23 18 41, courriel : tonyee@hotmail.com3. LETS de génie électrique, Ecole nationale supérieure polytechnique de Yaoundé, B.P.8390, Yaoundé, Camerountéléphone : 237 22 86 20, télécopie : 237 22 18 41, courriel : aakono@hotmail.com4. Département de géographie, Faculté des lettres et sciences humaines, Université de Douala, B.P.8562, Douala Camerountéléphone : 237 92 89 25, télécopie : 237 40 64 15, courriel : rjassako@yahoo.frclefs : Image Radar, Image Optique, Texture, Morphologie, Population, Photomotinterpretation automatiqueLa profusion des données urbaines à l´heure actuelle n´empêche pas les besoins deproduction d´informations fiables et à jour dans bien des démarches de gestion ou deplanification urbaine. En effet, les données collectées par les organismes nationaux, laplupart du temps, comme les recensements exhaustifs de population, exigent de telsmoyens techniques, financiers et humains qu´une périodicité satisfaisante ( bisannuellevoire quinquennale) ne peut être retenue. Le temps nécessaire à l´exploitation desdonnées est trop long pour contenter des études nécessitant des temporalités courtescomme les migrations par exemple. De plus l´exploitation partielle (sondage au quart)des informations recueillies ne peut souvent être pris en considération. Le sondagespatial palliatif de ces imperfections requiert de façon impérative une base de sondageà jour, précise, sans omission ni répétition pour que les observations sur une fractionde population repérée puissent être fiables. L´absence de base de sondage complète età jour hypothèque le plus souvent leur réalisation et leur fiabilité.La rapidité des transformations urbaines et les déficiences de l´information de baserendent les populations des villes subsahariennes particulièrement difficiles à observer.Cette situation conduit à rechercher des systèmes d´observation originaux, adaptés auxformes d´urbanisation ainsi qu´aux contextes locaux d´information, et de moyensfinanciers.En plus de la recherche des systèmes d´observation appropriés, ce travail estégalement motivé par la nécessité de maîtriser les outils fondamentaux de traitementdes images RSO. En effet, la zone équatoriale Camerounaise est caractérisée par unecouverture nuageuse ou par une brume sèche quasi permanentes, rendant l´acquisitiondes images difficiles dans les domaines du visible et du proche infrarouge. Cetinconvénient a rendu nécessaire l´acquisition et le traitement des images radar danscette région, pour diverses applications telles que la recherche géologique et minière,l´urbanisation, la cartographie des zones à risques en particulier le littoral et la régiondu mont Cameroun.L´utilisation des images satellitaires, en particulier RSO, à des fins de cartographie etpage 123

àvis6 Latélédétection et le développement urbaind´exploitation urbaine présente des difficultés liées à la nature de ces images et n´a pasencore abouti sur des systèmes de production automatiques de ces informations. Il est à noter que la cartographie radar dont le rôle est complémentaire vis de lacartographie optique, apparaît alors essentiel pour les pays tropicaux et équatoriauxcomme le Cameroun.Il est naturel d´essayer de reproduire, sur des images radar, les travaux de détectionaccomplis sur les images du visible ou du proche infrarouge.La classification de la morphologie des zones urbaines peut se faire de manière plusprécise et les résultats sont comparables à ceux obtenus à partir des photographiesaériennes.Dans ce contexte, l´apport de la télédétection est significative, en effet elle permet dedéterminer les caractéristiques des périmilieux urbains et urbains : délimitationspatiale, différentiation de l´occupation des sols, statistiques démographiques et biend´autres.L´objectif général de notre travail est d´estimer la population d´une ville de l´AfriqueSubsaharienne à partir du lien entre la morphologie urbaine et la population. Le lieud´expérimentation est celui ville de Yaoundé au Cameroun.Comme les précédents travaux, nous utilisons les images du visible et du procheinfrarouge, en particulier les images HRV SPOT, puis les cartes topographiques. Enplus de ces images et contrairement aux autres travaux, nous utilisons les images RSOde ERS1. La résolution de celle ci est de 12.5m x 12.5m assez proche de celle desimages HRV(P) de SPOT qui est de 10m x 10m. Nous utilisons aussi des images HRV(XS) SPOT de résolution 20m x 20m. Il s´impose obligatoirement une étape derecalage de toutes ces images issues de sources différentes.Comme dans les études précédentes, notre modèle produit de néo canaux à partir del´analyse texturale et de l´approche morphologique. L´analyse des images radar parune approche texturale est une méthode robuste pour caractériser l´occupation des solsdans un contexte d´images faiblement contrastées comme le sont les images des villesafricaines.Le choix d´un ensemble pertinent de clefs d´identification du bâti constitue un élémenttrès important de notre méthode. En effet nous avons sur ce plan retenu l´approchedéjà énoncé dans la littérature. 23 clefs d´identification permettent de caractériserl´occupation des sols dans la ville d´expérimentation de Yaoundé, la capitale duCameroun.Une méthode automatique d´acquisition des échantillons des différentes clefsd´identification photobasée sur la interprétation est mise en oeuvre ; s´appuyant surles indications observées des néo canaux, obtenus à partir de l´analyse texturale et del´approche morphologique. Les cartes topographiques nous donnent des points amerspour les cas ambiguës. Les néo canaux vont permettre d´isoler et de caractériserchacune des différentes clés d´identification considérés, puis un algorithme derecherche automatique des occurrences de chacune des clefs identifiées est effectuédans une image dite de référence permet ainsi de classifier celle ci.A chacune des 23 clefs est associée une densité de population suivant les données desorganismes compétents de gestion des communautés urbaines.Avec notre approche, il peut être prévu les mouvements de population dans la villeconsidérée grâce à la prise en compte de la variabilité, lorsque constatée des densitésde population pour chaque type d´occupation des sols. On a donc là un outil flexiblesusceptible d´orienter les enquêtes sur le terrain.Classiquement, l´analyse des images multidates par l´appréciation de la variationpage 124

IX èmes Journées du Réseau Télédétectionde l'occupation des sols, permet de corréler sur la croissance démographique del´espace considérée. Dans notre démarche, une image monodate est classifiée paridentification discriminatoire par des clefs auxquelles sont associées des densités depopulations.Notre travail a consisté en la mise en oeuvre d´un système photo de interprétationautomatique qui nous a permis de classifier avec 23 clés d´identification une imageSPOT de Yaoundé et d´en déduire sa population de l´ordre 1 300 000 habitants. Lacomparaison avec des données statistiques de 1998 est très encourageante.page 125

6 Latélédétection et le développement urbainUsages de la télédétection dans le cadre d´une approche desdynamiques urbaines à Addis Abeba (Ethiopie)Paul TapsobaInstitut Géographique du Burkina, 03 BP 7054 Ouagadougou 03, Burkina Fasotéléphone :(00226)324823, télécopie :(00226)312183, courriel : tapsoba_p@yahoo.frmotclefs : SIG,télédection, bâti urbain, pentes, risquesDans le cadre d´un programme de recherche mené conjointement (expar l´IRDOrstom), L´Ethiopian Civil Service College et la Municipalité d´Addis Abeba, uneapproche environnementale nouvelle des dynamiques urbaines sur le site de la capitaleéthiopienne a été lancée. Elle s´accompagne de la constitution d´une base deconnaissances urbaines pour la recherche élaborée à l´aide d´un logiciel SIG et qu´ilest prévu de faire évoluer etd´enrichir tout au long des 4 années du programme. Entre autres moyens, plusieursméthodes et objets de la télédétection sont mobilisés et intégrés.L´extraction des périmètres successifs d´expansion du bâti urbain en 1965, 1987 et1997, à partir de photographies aériennes anciennes et des canaux panchromatiquesSpot, est une première information utilisée pour reconstituer l´histoire de l´expansionurbaine, notamment de la transformation urbaine du sol. La visualisation géographiqueconjointe de ces périmètres avec les plans d´aménagements et schémas directeurssuccessifs permet d´aborder la question de la distance entre l´expansion du bâti urbainet les desseins politiques urbains successifs.L´analyse de la morphologie urbaine sur des images Spot récentes (panchromatique1997, XS 1996) a permis une connaissance de la composition interne du bâti urbainactuel et l´établissement d´une première correspondance entre occupation de l´espaceet fonctions urbaines.La cartographie d´indices de végétation calculés à partir des deux jeux d´images SpotXS de 1986 et 1996 a été un travail préliminaire utile dans le cadre d´une étudeactuelle (2001) de l´évolution des grands ensembles végétaux intrarégionaux eturbains. Elle a servi de base pour organiser échantillon, prise d´information terrain etanalyse comparative au niveau régional.L´usage conjoint des images satellites et du modèle numérique de terrains a débouchésur la production d´images du relief régional (représentations cartographiques 2 et 3D)et sur le calcul des pentes. Cela a servi pour déterminer le rapport dynamique entrepentes et expansions du bâti urbain, entre exploitation agricole et mise en valeururbaine des sols. Ces produits ont ainsi été utilisés pour appréhender les principalescontraintes locales du développement urbain lié au site régional, notamment :l´existence de sols très meubles sur le piémont du massif d´Entoto ; l´exploitationagricole intense des environs urbains ; les risques liés à l´effet combiné de l´expansiondu bâti urbain et de la dégradation du couvert végétal avec les crues inondantes desrivières qui traversent la ville.page 126

donnéesIX èmes Journées du Réseau TélédétectionDes travaux impliquant le traitement d´images restent en développement sur : la miseau jour de la composition interne du bâti urbain actuel et de sa correspondance avecles fonctions urbaines, l´évolution du réseau de draînage au niveau du bassin versantlocal. Une réfléxion est en cours sur la façon dont peuvent être intégrées les chaînes detraitement traitements produites) dans la base de connaissances(donnéesurbaines pour la recherche qui accompagne le déroulement du programme.page 127

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