Jean-Marie Lamachère, Laboratoire d'hydrologie, ORSTOM, Montpellier
Christian Puech, LCT CEMAGREF/ENGREF, Montpellier, France
En Afrique de l'Ouest, il est généralement estimé que l'amélioration de l'évaluation des ruissellements à l'échelle des petits bassins versants viendra d'une meilleure connaissance des aptitudes des sols au ruissellement (Rodier et al., 1984). Les travaux des hydrologues et pédologues de l'ORSTOM en Afrique de l'Ouest (Casenave et Valentin, 1989) ont montré que l'aptitude des sols au ruissellement dépendait fortement de leur état de surface, notion qui cumule l'observation de la végétation, du sol et de son organisation superficielle.
Or la télédétection satellitaire haute résolution propose actuellement des images au pas d'espace de 20 m (SPOT XS) ou 30 m (LANDSAT TM). La détection est limitée aux couches superficielles de la surface du sol en l'absence de nuages. L'accès aux couches inférieures ne peut se faire que par corrélation avec des éléments révélateurs en surface de la texture et de la structure du sol. L'utilisation de la télédétection pour la cartographie des états de surface nécessite donc la réalisation d'observations au sol permettant de préciser, aux échelles d'observation de l'appareil embarqué à bord du satellite, les principales caractéristiques des états de surface. Pour ce faire, nous présentons dans cet article une méthode d'observations au sol des états de surface bien adaptée à l'interprétation et à l'analyse numérique des images satellitaires.
La méthode proposée consiste, pour des bassins versants de superficie supérieure à 10 Km2, à réaliser la description au sol des états de surface par blocs contigus de 100*100 m, sur des distances de 2 à 3 km. Les repérages au sol sont effectués par l'emploi d'un GPS (Global Position System). Les observations sont ensuite normalisées et reportées sur des tableaux récapitulatifs permettant leur utilisation dans le traitement numérique des images. Pour des bassins versants de superficie inférieure à 10 Km2, les observations au sol sont effectuées sur des bandes rectilignes longues de 300 à 500 m et larges de 20 m qui procurent un taux de sondage équivalent et une meilleure précision dans la description des états de surface.
In West Africa, hydrologists think in general that a better estimation of the runoff on small basins of the Sahelian zone will come through the knowledge of the runoff capacities of the soils (Rodier et al., 1984). A rain simulator was used in West Africa on elementary areas (1 m2) to measure that runoff capacity. Work carried out by ORSTOM hydrologists and pedologists (Casenave and Valentin, 1989) has shown that runoff capacity is closely related to the surface types, its plant cover and the soil surface structure.
Today, satellite images with 20x20 m2 (SPOT) or 30x30 m2 (LANDSAT TM) resolutions are easily obtained. In cloudless conditions, those views show only the surface of the earth and its plant cover. To map the lower layers, it is necessary to correlate them with the surface index which reveals, for example, the soil texture or the soil structure. In this paper a ground method for observing the surface features in order to map them by means of remote sensing data is presented.
For small basins (10 to 500 km2), this method proposes the description of the surface features on strips 100 m wide and 2 to 3 km long, divided into equal 100 m long sections. Use of a GPS (Global Position System) makes good pinpointing possible. The observations are standardized and tabulated for use in the image processing. For very small basins (smaller than 10 km2), ground observations are made on linear strips 300 to 500 m long and 20 m wide, where descriptions of the surface features are more detailed for a similar rate of sampling.
Il est généralement estimé que l'amélioration de l'évaluation des ruissellements de la zone sahélienne viendra d'une meilleure connaissance de l'aptitude des sols au ruissellement (Rodier et al., 1984). Une des manières de mesurer cette aptitude a été d'utiliser, dans toute l'Afrique de l'Ouest, le simulateur de pluies sur des surfaces élémentaires (1 m2). Une description minutieuse de l'organisation superficielle des sols et de leur couvert végétal a permis de réaliser une typologie des surfaces élémentaires en y associant des relations hydro-pluviométriques issues d'opérations de simulation de pluie. Un ouvrage intitulé "Les états de surface de la zone sahélienne" (Casenave et Valentin, 1989) synthétise l'ensemble des résultats.
Une méthode complémentaire consiste à utiliser les nouveaux outils de représentation spatiale et, en particulier, la télédétection à haute résolution sur les petits bassins versants des zones sahélienne et tropicale sèche. Pour améliorer l'estimation des apports et des crues des petits bassins versants des zones sahélienne et tropicale sèche en Afrique de l'Ouest, on associe depuis plusieurs années les nouvelles méthodes cartographiques, par analyse numérique d'images satellites, à la caractérisation hydrologique des états de surface.
Dans cet article, nous développerons notamment une méthode de description au sol des états de surface proche de celle proposée par Casenave et Valentin (1989), mais adaptée à l'analyse numérique et à la photo-interprétation des images satellite (Lamachère et Puech 1995). Dans un second article complémentaire, nous développerons la cartographie des états de surface par utilisation des images satellitaires. Enfin, dans un troisième article, nous utiliserons la carte des états de surface pour modéliser le comportement hydrologique des sols et déterminer les crues de fréquence décennale et les apports annuels à l'échelle des bassins versants.
Dans les zones sahélienne et tropicale sèche, le paysage, souvent très humanisé, est un amalgame complexe d'entités dont la taille, la densité et la répartition varient de façon continue, ou discontinue, sur de faibles distances. Rares sont les endroits où les limites précises d'ensembles homogènes sont observées. On y rencontre des zones naturelles composées de savanes plus ou moins arborées, des zones de culture à faible couverture ligneuse, ou des ensembles à densité de végétation variable. Les zones totalement homogènes sur les images satellite (plans d'eau, dunes vives, brûlis, forêts denses) y sont rares. Il était donc nécessaire de mettre au point une méthode originale d'observation au sol permettant de couvrir l'ensemble des types de paysage et de fournir des informations utilisables pour la cartographie numérique des images.
L'image satellitaire et la carte topographique servent de guide au choix de l'échantillon. Celui-ci est constitué d'un ensemble de points, de lignes ou de sections :
· Les points sont des cercles de 10 à 20 mètres de rayon qui correspondent à un seul pixel d'une image satellitaire.
· Les lignes sont des bandes rectilignes longues de 300 à 500 mètres et larges de 20 mètres qui couvrent des groupes de 15 à 25 pixels.
· Les sections correspondent à des bandes brisées, longues de 1,5 à 2 km et larges de 100 m, couvrant des ensembles de 300 à 400 pixels.
Un prétraitement de l'image permet de définir des classes radiométriquement homogènes (cf. article 2) issues du traitement numérique des images, ou des unités cartographiques résultant d'une photo-interprétation. Cette opération conduit généralement à la définition de 10 à 20 unités cartographiques différentes qui seront échantillonnées en fonction de leur importance locale ou régionale. Les pistes et les chemins sont rarement visibles sur les images satellitaires. Pour se repérer avec précision sur ces dernières, on réalise un tirage sur film transparent de la carte topographique de la zone à cartographier, à la même échelle que l'image.
Le type d'échantillon retenu dépend du mode cartographique et de la précision souhaitée dans la description au sol. Pour une cartographie par analyse numérique des images, on choisira l'échantillon sous la forme de lignes ou de sections. Pour une cartographie manuelle, l'échantillonnage par points suffit.
La description au sol des classes radiométriques, ou des unités cartographiques, doit tenir compte de la grande variabilité spatiale de la végétation et de l'occupation du sol. Elle comprendra donc l'estimation des proportions des différentes composantes de l'état de surface : strates arborée, arbustive et herbacée, types de sols, types d'organisation superficielle du sol et occupation du sol avec son état cultural.
Pour transformer une description de la surface du sol en une lame ruisselée, plusieurs démarches sont possibles. Elles sont basées sur le choix préalable de l'échelle de modélisation hydrologique en relation avec la possibilité de transformer l'information spatiale en information de ruissellement. Elles suivent les étapes suivantes :
1. Choix d'un modèle hydrologique de fonction de production et de son échelle élémentaire d'application.
2. Cartographie des zones homogènes d'application d'une même fonction de production.
3. Choix d'un modèle de transfert permettant de reconstituer les volumes ruisselés et les hydrogrammes à l'exutoire du bassin versant.
Le mètre carré est l'échelle d'application des relations hydro-pluviométriques associées à la typologie des états de surface établie en Afrique de l'Ouest par Casenave et Valentin (1989). Nous avons donc choisi le mètre carré comme échelle élémentaire d'application des fonctions de production.
Le terme "état de surface" désigne, selon Casenave et Valentin, un système de surfaces élémentaires à un instant donné, système qui constitue un ensemble homogène au sein duquel les différentes parties entretiennent des relations fonctionnelles quant au ruissellement et à l'infiltration. L'état de surface servira donc d'unité pour la cartographie hydrologique à l'échelle des bassins versants.
Pour chaque état de surface, on peut définir une fonction de production, somme des lames ruisselées aux échelles élémentaires. Ce type de fonction de production ne définit pas le ruissellement qui sera réellement observé, mais plutôt un potentiel de ruissellement qui sera généralement supérieur au ruissellement réel.
Il importe donc, pour établir la fonction de production de chaque état de surface, de connaître avec une précision suffisante sa composition en surfaces élémentaires. La description des états de surface s'effectuera donc sur le terrain avec ce souci permanent.
En ce qui concerne le modèle de transfert permettant de reconstituer les écoulements à l'échelle des bassins versants, ce problème sera abordé par Christian Puech dans l'article "Télédétection et hydrologie : quelle vision, quelle échelle, quels processus ? "
Le catalogue des états de surface de la zone sahélienne (Casenave et Valentin, 1989) fournit un inventaire aussi exhaustif que possible des différents types de surfaces élémentaires rencontrées à l'Ouest du continent africain au Sud du Sahara. Il fournit également une méthodologie détaillée pour leur description. Nous ne reprendrons ici que l'essentiel nécessaire à la compréhension du déroulement des opérations de terrain. Pour améliorer l'efficacité des descriptions d'états de surface d'un bassin versant ou d'un groupe de bassins versants, il est indispensable de créer, pour chaque région étudiée, un inventaire des types de surfaces élémentaires rencontrés.
La surface élémentaire (1 m2) est définie comme un ensemble homogène constitué par le couvert végétal, la surface du sol et son organisation superficielle (Escadafal, 1981, 1989, 1992). L'organisation pédologique superficielle résulte de transformations subies par la surface du sol sous l'effet de facteurs météorologiques, phyto-écologiques, fauniques ou anthropiques.
A l'échelle des surfaces élémentaires, seuls les couverts herbacé et cultivé peuvent être observés facilement. On distingue, en pourcentage de recouvrement, le couvert épigé (vert ou desséché), de la litière. Exprimé en pourcentage de recouvrement, le complément à 100 % du couvert végétal total représente le pourcentage de sol nu exposé directement à l'impact des gouttes de pluie.
Le microrelief, d'amplitude comprise entre 5 et 50 cm, et le nanorelief, d'amplitude inférieure à 5 cm, sont observés en fonction de leur amplitude et de leur degré d'obstruction par rapport au ruissellement. Ils interviennent principalement dans la classification des sols cultivés.
L'activité mésofaunique influe sur la porosité des sols. On note essentiellement le pourcentage de la surface occupée par les turricules de vers, déjections rejetées à la surface du sol par les vers de terre, ou par les placages de termites, petits chenaux en terre construits par les termites en quête de nourriture, pour se prémunir de la lumière.
On note la texture du sol dans les 5 à 10 premiers centimètres de profondeur en estimant au toucher le pourcentage des cinq classes granulométriques suivantes : les blocs, cailloux et graviers de taille supérieure à 5 mm, les gravillons (2 à 5 mm), les sables grossiers (0,2 à 2 mm), les sables fins (50 à 200 microns), les limons et argiles de taille inférieure à 50 microns. La couleur du sol est notée à l'état sec et à l'état humide.
On distingue :
· la porosité tubulaire résultant d'une activité biologique végétale ou animale,
· la porosité de fissure, fentes de dessiccation qui se referment après humectation,
· la porosité vésiculaire, formée de petites cavités sphériques enfermant des bulles d'air.
Contrairement aux deux autres, la porosité vésiculaire limite considérablement l'infiltration. Elle occupe donc une place de choix dans la description des organisations pédologiques superficielles.
La typologie des surfaces élémentaires établie par Valentin (1989) correspond sensiblement à celle des microhorizons superficiels ou croûtes de surface. Leur clef de détermination est fournie à la figure 1.
Pour les bassins de taille supérieure à 10 km2, nous proposons que les observations au sol soient effectuées par blocs contigus de 100*100 m, sur des sections longues de 2 à 3 km. On étudie de 10 à 20 sections par bassin versant, soit un taux de sondage de 10 % pour des bassins de 20 km2 à 1 % pour des bassins de 400 km2.
Pour des bassins versants de superficie inférieure à 10 km2, nous proposons d'effectuer les observations au sol sur des bandes rectilignes longues de 300 à 500 mètres et larges de 20 mètres, qui procurent un taux de sondage équivalent et une meilleure précision dans la description
FIGURE 1
Clef de détermination des surfaces élémentaires (Casenave et Valentin, 1989)
des états de surface. Les observations sont alors faites sur des blocs contigus homogènes de longueurs variables.
Le positionnement des lignes et des sections est facilité par l'emploi d'appareils de positionnement par satellite (GPS, Global Position System). On repère l'origine et la fin des lignes ou des sections par leurs coordonnées géographiques. La direction générale de la ligne est lue à l'aide d'une boussole; des jalons servent à y séparer les blocs homogènes et les longueurs des blocs y sont mesurés à la chaîne d'arpenteur. Sur les sections, les directions de chaque bloc de 100 m de longueur sont prises à la boussole. Les observations sont réalisées à partir de pistes carrossables pour des véhicules tout terrain, par des arrêts tous les 200 m repérés au compteur hectométrique du véhicule.
Deux types d'observations sont effectuées :
· les observations primaires, qui sont constituées par la nature et la densité de la végétation, le type et la couleur des sols, ainsi que par l'occupation du sol. Ces observations servent au décodage primaire des images en trois plans élémentaires : "végétation", "sols" et "occupation du sol";
· les observations secondaires, qui sont constituées par les pourcentages de recouvrement en surfaces élémentaires types. Elles servent à déterminer la composition statistique des unités cartographiques en surfaces-types élémentaires.
On observe successivement la strate arborée, la strate arbustive, la strate herbacée puis le tapis végétal et les résidus végétaux à la surface du sol. Les strates arborée et arbustive sont observées de manières différentes selon la densité du couvert. La strate herbacée est observée par son taux de recouvrement et son type (dense, dispersé, en touffes ou en plaques). Les observations complémentaires portent sur les espèces végétales dominantes, la hauteur et le diamètre du couvert, les distances entre individus, touffes ou plaques.
L'observation du mésorelief, d'amplitude supérieure à 50 cm, vient s'ajouter à celle du microrelief et du nanorelief effectuée à l'échelle élémentaire. Le mésorelief est constitué de bombements, de dépressions, de pointements rocheux ou cuirassés, de ravines ou de grandes termitières. On note chaque type de relief, son diamètre basal pour les formes circulaires, sa longueur et sa largeur pour les formes rectangulaires, sa hauteur et sa profondeur par rapport à la surface du sol qui l'entoure, la distance moyenne entre les formes, sa répartition spatiale (bandes, stries, réseaux, répartition aléatoire) et leur degré d'obstruction par rapport au ruissellement.
L'érosion éolienne se manifeste par la présence de microrides d'éolisation et par le déchaussement de ligneux. A l'échelle des lignes ou des sections, l'érosion hydrique se manifeste par des micromarches, produites par le ruissellement en nappe, des protogriffes, des griffes ou des ravineaux formés par le ruissellement concentré. L'intensité de l'érosion sera estimée en fonction de la nature et de l'amplitude des traces d'érosion.
La texture du sol est estimée à l'oeil et au toucher en humectant l'échantillon avec une pissette. La fraction limoneuse est souvent associée à la fraction argileuse. Les affleurements rocheux sont notés à part avec leur taux de recouvrement. Les profondeurs du sol sont estimées à partir de profils relevés dans les ravines, les marigots, les fosses ou les puisards villageois.
La répartition des types de surfaces élémentaires est notée par segment homogène de longueur variable sur les lignes et par segment de longueur fixe (100 m) pour les sections. La reconnaissance des surfaces élémentaires est associée à la description du couvert herbacé, du couvert minéral et du microrelief. Lorsque la distribution spatiale des surfaces élémentaires revêt un caractère particulier, propre à influer sur le ruissellement, il est recommandé de schématiser cette distribution en dégageant le motif élémentaire et son mode de reproduction (damiers, ilôts, couronnes, bandes).
L'activité humaine se manifeste principalement par la mise en culture et les travaux culturaux : défrichage, labour, billonnage, sarclage, récolte. Elle se manifeste également par des aménagements hydro-agricoles : diguettes en terre ou en pierres, haies, bandes végétalisées. Hors des champs, elle s'exprime par les brûlis, la coupe de bois d'oeuvre ou de chauffage, la construction de cases, d'écoles, de pistes, de routes ou de terrains de jeux.
Quatre types de matériel sont nécessaires pour réaliser une observation des états de surface d'un bassin versant : un matériel cartographique, un matériel de repérage sur le terrain, un matériel pour la description des états de surface et un matériel de vie en brousse.
· Les photographies aériennes et les cartes topographiques correspondant à la taille du bassin versant. Pour un bassin versant de superficie inférieure à 100 km2 on utilisera des cartes topographiques au 1/50 000. Jusqu'à 400 km2 un pourra utiliser les cartes topographiques au 1/100 000.
· Une composition colorée d'une image satellitaire à la même échelle que la carte topographique.
· Des crayons gras de couleur rouge et bleue pour écrire sur les photographies aériennes, des crayons de couleur, des crayons à mine en graphite, une gomme, un taille-crayon.
· Une règle graduée pour les repérages sur cartes et photographies aériennes, un rapporteur.
· Un véhicule tout terrain avec un compteur hectométrique (précision d'une centaine de mètres).
· Un GPS permettant un repérage au sol avec une précision d'une dizaine de mètres.
· Une boussole, une montre, un carnet de route.
· Un décamètre, une chaîne d'arpenteur ou un topo fil, une vingtaine de jalons, un niveau de géomètre (ou un tachéomètre) avec son pied et sa mire et un carnet topographique pour les levés topographiques de précision, si ces levés sont prévus dans le cadre des observations.
· La partie du catalogue des états de surface de Casenave et Valentin consacrée à la description des surfaces élémentaires et des états de surface, sous pochettes en plastique transparent.
· Une flore locale pour nommer les arbres, les arbustes et la strate herbacée.
· Un marteau de pédologue, un couteau à large lame, un pinceau, une pissette.
· Plusieurs cahiers d'écolier avec gomme et crayons.
· Un appareil photographique.
· Un matériel de campement: lit de camp, sac de couchage, moustiquaire et accessoires, tables, chaises, lampes à gaz, torches.
· Un matériel de cuisine : réchaud, bouteilles de gaz, caisse popote, bidons d'eau, ravitaillement.
· Une pharmacie avec les produits indispensables aux premiers soins.
Dans le dépouillement des observations de terrain et leur présentation, on retient celles qui sont susceptibles d'être utilisées dans les travaux de cartographie et dans l'établissement de la légende de la carte des états de surface.
Les observations au sol sont dépouillées relativement au mode d'échantillonnage : points, lignes ou sections. Les observations de terrain utilisables dans les travaux de cartographie et de légende des unités hydrologiques sont : d'une part le repérage des points, des lignes ou des sections, avec la direction des lignes et les changements de direction des sections et, d'autre part, les informations suivantes pour chaque point, chaque segment de ligne (de 2 à 50 m) et chaque bloc de section (100 m) :
· les taux de recouvrement du couvert végétal (strates arborée, arbustive et herbacée),
· les types de sol avec leurs composantes granulométriques et leurs couleurs,
· le taux de recouvrement des cultures et les modes d'occupation du sol,
· la répartition des types de surfaces élémentaires.
Des tableaux regroupent l'essentiel des observations : tableau 1 pour les lignes, tableau 2 pour les sections ; les symboles utilisés sont donnés dans l'encadré.
TABLEAU 1
Région de Manga - Ligne n° 2 - Observations du 27/02/1990
| Limites | Distances | Couvert ligneux | Couvert herbacé | Types de surfaces élémentaires | ||||||
| entre segments | en mètres | Arbres en m2 |
Arbust. en m2 |
Herbes en % |
Litière en % |
C 1 en % |
DES 1 en % |
VERS en % |
GRO 1 en % |
GRO 2 en % |
| 1 - 2 | 47 | 155 | 78 | 0 | 10 | 100 | ||||
| 2 - 3 | 34 | 154 | 12 | 100 | 100 | 100 | ||||
| 3 - 4 | 18 | 0 | 16 | 100 | 100 | 100 | ||||
| 4 - 5 | 17 | 20 | 28 | 100 | 100 | 100 | ||||
| 5 - 6 | 20 | 0 | 6 | 70 | 80 | 100 | ||||
| 6 - 7 | 17 | 0 | 0 | 80 | 90 | 100 | ||||
| 7 - 8 | 25,5 | 0 | 64 | 90 | 90 | 43 | 57 | |||
| 8 - 9 | 31 | 50 | 56 | 60 | 60 | 70 | 30 | |||
| 9 - 10 | 26 | 50 | 0 | 20 | 20 | 100 | ||||
| 10 - 11 | 40 | 118 | 0 | 100 | 100 | 100 | ||||
| Totaux | 275,5 | 547 | 260 | |||||||
| Moyennes | 10 | 4,7 | 67 | 69 | 17 | 29 | 21 | 20 | 13 | |
Savane arborée claire sur sols sableux gravillonnaires avec un couvert herbacé très dense.
Couvert arboré : 10 %
Couvert herbacé : 67 %
Cultures : 17 %
Couvert arbustif : : 5 % Litière : 69 %
Répartition des surfaces élémentaires:
C 1 : 17 % - GRO 1 : 20 % - DES 1 : 29 % - VERS : 21 % - GRO 2 : 13 %
TABLEAU 2
Région de Manga - Section n° 4 - Observations du 12/04/1990
Distances |
Azim. |
G | Couvert végétal |
Occup. du |
Pent.
|
Type de sol |
Coul.
|
Type de surface |
||
en |
en |
D | Arb. |
Arbust. |
Herb. |
|||||
| 000 - 100 | 155 | 1 | 1 | Gh 20 | Nat 20 |
 |
3(30)+4(35)+5(35) |
2(100) | C 2.1(80) |
|
| 100 - 200 | 145 | 1 | 10 | Rh 70 | Nat 90 |
|
1(25)+2(10)+3(30)+4(20)+5(15) |
1(50) 4(50) |
DES 1 (100) |
|
| 200 - 300 | 140 | 2 | 1 | Rh 80 | Nat 100 |
+ |
1(10)+3(30)4(30) |
1(100) | DES 1 (100) |
|
| 300 - 400 | 135 | 8 | 0 | Nat 50 |
- |
1(15)+2(10)+3(30)+4(20)+5(25) |
1(100) 2(50) 4(50) |
DES 1 (50) |
||
| 400 - 500 | 147 | 8 | 0 | Cu 100 |
+ |
1(5)+2(15) |
2(50) 4(50) |
C 3 (100) |
||
| 500 - 600 | 160 | 12 | 0 | Cu 100 |
|
1(5)+2(30) 3(40)+4(25) |
2(50) 4(50) |
C 2 1 (100) |
||
| 600 - 700 | 162 | 13 | 0 | Hab 10 |
- |
1(15)+3(25) 5(60) |
2(50) 4(50) |
C 1 (50) Bi. |
||
| 700 - 800 | 175 | 5 | 0 | Pa. 30 | Hab 10 |
- |
1(15)+3(25) 5(60) |
2(50) 4(50) |
C 3 (100) |
|
| 800 - 900 | 175 | 12 | 0 | Gh 10 | Cu 100 |
-  |
1(5)+3(50) |
2(100) | C 3 (70) |
|
| 900 - 1000 | 175 | 1 | 3 | Nat 60 |
- |
1(30)+2(30)+3(10)+4(15)+5(15) |
4(50) 5(50) 5(100) |
GRO 1 (60) |
||
| 1000 - 1100 | 175 | 21 | 1 | Nat 100 |
 |
1(40)+2(20)+4(20) +5(20) 1(5)+3(15)+5(80) |
4(50) 5(50) |
DES 2 (100) |
||
| 1100 - 1200 | 180 | 6 | 25 | Nat 100 |
- |
1(40)+2(20)+4(20) +5(20) 1(5)+3(15)+5(80) |
4(50) 5(50) |
DES 2 (100) |
||
| 1200 - 1300 | 180 | 6 | 15 | Nat 70 |
+ |
1(15)+2(5)+3(20) +4(20)+5(40) |
4(50) 5(50) |
C 3 (30) Bu. |
||
| 1300 - 1400 | 160 | 3 | 7 | Cu 100 |
- |
1(20)+2(10)+3(10) +4(30)+5(30) |
4(50) 5(50) |
C 2.1 (50) |
||
La synthèse des observations de terrain vise à rendre ces informations utilisables dans la cartographie des états de surface et dans la modélisation hydrologique à l'échelle des unités cartographiques ou des unités radiométriques de l'image satellitaire.
L'expérience acquise en Afrique de l'Ouest nous permet de proposer comme principaux critères de classification, dans l'ordre de leur présentation et par zone climatique :
· en zone sahélienne, le type de sol, les sols nus et le taux de couverture herbacée,
· en zone soudano-sahélienne, le type de sol, le taux de mise en culture, les sols nus et le couvert ligneux,
· en zone soudanienne le type de sol, le taux de mise en culture et le couvert ligneux.
| Symboles et abréviations utilisées Sur les tableaux récapitulatifs décrivant les sections on utilise les codes, symboles et abréviations suivants : Colonne n° 6 : H : herbes - Li : litière - Gh : grandes herbes - Rh : herbes rases - Pa : paille Colonne n° 7 : Nat : zone naturelle - Cu : zone de culture - Ja : jachère Hab : habitations - Jar : jardins - Mar : marigot - Car : carrière B F : bas-fond - Bru : brûlis Les taux d'occupation du sol sont exprimés en pourcentage de la surface du segment : Nat (50) Colonne n° 8 : Les symboles utilisés sont assez explicites :
+ - ++
Colonne n° 9 : Types de sols. 0 : affleurement rocheux 1 : blocs, cailloux, graviers 2 : gravillons 3 : sables grossiers 4 : sables fins 5 : limons et argiles 1(15) + 2(30) + 3(30) + 4(25) = Sol à 15 % de cailloux et graviers, 30 % de gravillons, 30 % de sables grossiers et 25 % de sables fins. Colonne n° 10 : Couleur du sol en surface 1 : blanc - 2 : rose à brun clair 3 : rouge brique - 4 : brun foncé, rouille - 5 : noir - 6 : vert 2(50) + 4(50) Sol brun clair et brun foncé en égales proportions. Colonne n° 11 : Type de surface. Les abréviations figurant dans cette colonne correspondent à celles qui ont été définies au paragraphe intitulé "Les principaux types de surfaces élémentaires", ou lors de la description des surfaces élémentaires du bassin versant étudié. Quelques abréviations supplémentaires peuvent être utilisées : Bi : billons, Bu : buttes de sarclage, To : toiture en tôle, Co : cour de concession, etc.. |
Région de Manga, résumé de la section n° 4
Cultures sur sols sableux fins et grossiers sous un faible couvert arboré et arbustif.
Couvert arboré : 7 % - Cultures : 56 % - Habitat : 1 %
Couvert arbustif: 4,4 % - Jachères : 43 %
Sols argileux dans les dépressions et les petits bas-fonds.
Couvert arbustif et arboré très inégalement réparti.
Répartition des surfaces élémentaires
C 1 : 08 % DES 1 : 21 % GRO 1 : 04 %
C 2.1 : 15 % DES 2 : 18 % C 3 : 34 %
Pour réaliser cette classification, il faut tout d'abord procéder à la rédaction de résumés sur les lignes et les sections, ou par groupe de points présentant des caractéristiques à peu près identiques. Les sections étant rarement homogènes sur toute leur longueur, il sera souvent nécessaire de couper les sections en ensembles homogènes. Pour chaque ligne et chaque section homogène, ou chaque groupe de points, on réalisera un résumé regroupant l'essentiel des observations avec le détail de la répartition des surfaces élémentaires. Deux exemples de résumés sont associés à la description de la ligne n° 2 (tableau 1) et de la section n° 4 (encadré) dans la région de Manga au Burkina Faso.
Des tableaux regroupent ensuite les observations à l'échelle des régions et des bassins versants et fournissent la répartition des types de surfaces élémentaires pour chaque état de surface en fonction des principaux critères de la classification retenue. Un exemple de ce type de tableau est fourni pour les sols sableux fins et grossiers de la région de Manga (tableau 3).
TABLEAU 3
Etats de surface des sols sableux fins et grossiers de la région de Manga
| Types de surfaces élément. | Sols sableux fins et grossiers cultivés couvrant | |||||||
| plus de 75 % de la surface | entre 50 et 75 % de la surf. | entre 25 et 50 % | ||||||
| KS 1 | KS 2 | KS 14 | KS 4 | LS 4 | LS 11 | KS 10 | KS 13 | |
| C 1.1 | 2 | 1 | ||||||
| C 2.1 | 73 | 42 | 16 | 20 | 23 | 63 | 2 | 11 |
| C 3.1 | 20 | 55 | 60 | 38 | 34 | 37 | 23 | |
| DES 1 | 3 | 4 | 37 | 5 | 33 | |||
| DES 2 | 5 | 18 | ||||||
| DES 3 | 3 | 18 | 22 | 21 | 36 | 15 | ||
| GRO 1 | 1 | |||||||
| GRO 3 | 4 | |||||||
| ST 2 | 1 | |||||||
| ERO | 2 | 2 | 2 | 3 | 5 | |||
| VERS 1 | 12 | 15 | 13 | |||||
| Couvert ligneux |
7 | 6 | 3 | 8 | 11 | 12 | 4 | 9 |
| Jachère | 4 | 3 | 33 | 42 | 43 | 30 | 60 | 68 |
| Cultures | 96 | 97 | 77 | 58 | 56 | 45 | 40 | 32 |
Un tableau de synthèse regroupe l'ensemble des lignes et sections d'une même région dans la classification générale des états de surface. Le tableau 4 regroupe ainsi l'ensemble des lignes observées dans la région de Manga en fonction des deux critères principaux qui sont le type de sol et le pourcentage de sol cultivé.
L'observation des sols et de leurs états de surface est une phase descriptive indispensable au développement de nouvelles technologies utilisant, à des fins hydrologiques, la télédétection et
TABLEAU 4
Classification générale des lignes et sections de la région de Manga
| Superficie cultivée |
Sols gravillonnaires à graveleux |
Sols sableux fins et grossiers | Sols sablo-limoneux | Sols limono-argileux |
Sols argileux vertiques |
|
| sableux | argileux | |||||
| Supérieure à 75 % |
KS 13 LL 17 |
KS 1, KS 2 KS 14 |
LS 6 | |||
| Entre 50 et 75 % |
LS 1 | KS 14, LS 7, LS 4, KS 4, LS 9, LS 14 | KS 12, KS 9 LS 10, LS 3 LS 13 |
LS 18 | KS 11 | |
| Entre 25 et 50 % |
KS 3, KS 7 LS 5 |
KS 10 KS 13 |
LS 3 | LS 8 KS 8 |
LL 1 LS 2 |
|
| Entre 0 et 25 % |
KS 6, KS 13 LL 2 |
KL 7 LS 14 |
KL16, KS 16 LS 16 |
KL 4, KS 5 KL 15, LL 12 |
||
les nouveaux outils de représentation géographique que sont les systèmes d'information géographique.
Par état de surface, il faut comprendre la couverture végétale, le type de sol, son organisation pédologique superficielle et son état d'humectation. La procédure d'observation des états de surface proposée, inspirée des travaux de Casenave et Valentin (1989), a été normalisée et adaptée à une utilisation pour la cartographie numérique des images satellite, cette cartographie devant elle-même permettre de caractériser la réponse des sols aux chutes de pluie. L'expérience acquise en Afrique de l'Ouest (CIEH et al., 1992) nous permet de formuler quelques recommandations pour la réalisation de ces observations.
Les observations pédologiques ne peuvent être effectuées correctement qu'en saison sèche, tant pour les profils pédologiques que pour les organisations superficielles. Sur les sols cultivés, elles doivent être complétées par des observations de l'évolution des surfaces, pendant la saison des pluies, au cours du cycle cultural. En l'absence de ces observations, on procédera à des enquêtes sur les techniques culturales et sur le calendrier des travaux agricoles.
Les observations de la couverture végétale devraient être effectuées à différentes périodes végétatives, de manière à quantifier les modifications de la strate herbacée en fonction de sa localisation dans le paysage. Elles sont généralement couplées avec les observations pédologiques et effectuées en cours de saison sèche. Malheureusement, ces dernières ne suffisent pas à donner un aperçu de la variabilité temporelle du couvert herbacé, variabilité qui peut être très forte en zone tropicale suffisamment humide (de 800 à 1 000 mm).
Au cours de la saison des pluies, l'humidité des sols varie en fonction de la chronique des pluies et de la position topographique du sol sur le versant. Elle est rarement observée mais il serait utile qu'elle le soit, en particulier dans les bas-fonds susceptibles d'engorgement.
Enfin, l'état de surface d'un sol est rarement figé une fois pour toutes. Pour être utilisée à des fins de modélisation hydrologique, la cartographie des états de surface, généralement établie à partir d'observations effectuées en saison sèche à une date donnée, devra donc être complétée par des informations portant sur la variabilité saisonnière ou interannuelle, naturelle ou artificielle, des états de surface. C'est cette variabilité qui devra être introduite dans la modélisation hydrologique.
Casenave, A. et Valentin, C. 1989. Les états de surface de la zone sahélienne. Ed. ORSTOM, Collection didactiques. 227 p.
CIEH, LCT CEMAGREF-ENGREF, ORSTOM et BUNASOLS. 1992. Etude hydrologique avec traitement d'images de neuf bassins versants de petits barrages au Burkina Faso. Tome 1 : Rapport général, 1ère partie, 71 p. et 54 annexes. Tome 2 : Rapport général, 2ème partie : 72-107, 74 annexes. Tome 3 : Annexes méthodologiques : 191 p.
Escadafal, R. 1981. Une méthode nouvelle de description de la surface des sols dans les régions arides. Actes du colloque « Informatique et traitement des données de sols », Paris, 1981. In: Sols, n° 5, pp. 21-27.
Escadafal, R. 1989. Caractérisation de la surface des sols arides par observations de terrain et par télédétection. Etudes et thèses, Orstom, Paris, 312 p.
Escadafal, R. 1992. Télédétection de la surface des sols arides. Concepts et applications. In: L'aridité, une contrainte au développement. Caractérisation, réponses biologiques, stratégies des sociétés. E. Le Floc'h, M. Grouzis, A. Cornet, J.C. Bille éds. Coll. didactiques, Orstom, Paris. pp. 105-121.
Lamachère, J.M. et Puech, C. 1995. Télédétection et régionalisation de l'aptitude au ruissellement et à l'infiltration des sols en Afrique sahélienne et Nord-soudanienne. In : Régionalisation en hydrologie, application au développement. Edit. scient. L. Le Barbé et E. Servat. Actes des VIIIes journées hydrologiques de l'ORSTOM, Montpellier, 22-23 septembre 1992; ORSTOM Editions, colloques et séminaires : 205-228.
Rodier, J., Meunier, M. et Puech, C. 1984. Le point sur les méthodes de calcul des débits de crues décennales en Afrique de l'Ouest et centrale. Bull. de liaison du CIEH n°58, Ouagadougou, 2-9.
