Date: Thu, 03 Nov 2011 14:10:35 -0300
Subject: 09 octubre 12 22 aot 13 - version 1.21Claudio, un point
sur ma reprise version 1.21 Jai revu tout le texte (faudra sans
doute encore le revoir au final / fautes orthographes, doublons ou
expressions); Comme tu le vois, jai commenc une meilleure
prsentation, modifi certaines expressions, fait les dernires
traductions, modifi la conclusion, surlign toutes les figures et
tableaux ainsi reprs:
Figure OKTableau OKquation OKMaintenant, il te faudrait: (
re-Mettre toutes les illustrations. (et je te donnerai un site ftp
pour les envois prochains de ce gros fichier final car complet.)(
Vrifier avec les N des figures et tableaux dans le texte. OK(
Revoir et terminer la biblio
( que faire pr le rsumer car je trouve dj lintro bien pleine et
complte: quen dis tu?
que penses tude cette avance Claudio ?
Ate lireBon travail ton tour et on prsente le bb rapidement
maintenant si on juge notre travail complet et termin.
Bien toi et adelante!
Gilles
Mutations radicales de terres agricoles et impacts sur les
besoins en eau dans une rgionsemi-aride du Chili de 1975 2010 par
tldtectionClaudio Tesser Obregn (*) et Gilles Selleron (**)
(*) PUC Pontificia Universidid Catlica - Santiago de Chile Chili
- [email protected](**) Gode UMR 5602 Universit Toulouse le Mirail
France - [email protected] Rsum / abstract A rdiger. Combien
lignes? Mots cls: Dynamiques agraires, gestion de leau, tldtection,
Landsat, Spot, traitements multidates, vecteurs de changement
.??Introduction
Le besoin en eau est en constante augmentation dans le monde,
surtout dans les pays en voie de dveloppement en raison de leur
croissance dmographique et de leurs conomies tournes vers des
exportations agricoles croissantes. La demande peut tre trs
importante dans les rgions o leau est dj une ressource rare, comme
cest le cas pour les rgions arides et semi-arides. La Rgion
mtropolitaine du Chili est un exemple particulirement remarquable
de cette situation socio-conomique et environnementale. En effet,
les ressources en eau (souterraines et superficielles) sont
soumises une demande en eau grandissante lie diffrents facteurs: la
concentration dune population de plus de six millions dhabitants,
une mtropole en croissance continue, un dveloppement
agro-industriel intensif tourn vers les marchs mondiaux.
Au sein de cette immense rgion, le site-test de San Pedro de
Melipilla est typique de ces profondes mutations. Situ au sud-ouest
de la capitale Santiago du Chili sur la partie amont du bassin
versant El Yali, il prsente un paysage montagneux granitique pourvu
de plateaux sdimentaires embots, dgageant deux larges valles fond
plat en forme de Y.
Dans un proche pass, le manque deau superficielle a
considrablement restreint les activits agricoles la seule
agriculture sche ou non irrigue ou de secano, Cependant, ds 1973
tout le Chili suit un modle de dveloppement qui renforce le rle du
march dans la distribution des ressources et souvre aux marchs
internationaux; modle maintenu jusqu' prsent. Consquences: un
dveloppement intense du secteur agricole dont la production est
destine tant l'exportation (raisins, fruits et vin) qu la
consommation locale (lgumes ou fourrage). Du fait de ce processus
conomique, San Pedro de Melipilla a subi dimportantes mutations
paysagres. Aujourdhui, il est profondment marqu par la prsence
dentreprises agro-industrielles qui se dveloppent et faonnent le
territoire quelles mettent en valeur depuis plusieurs dcennies. Ces
entreprises possdent, en effet, les ressources financires,
conomiques et technologiques ncessaires pour creuser des puits
toujours plus profondment de faon assurer une disponibilit en eau
continue.
Pour aborder cette dynamique spatio-temporelle et les tapes
cruciales de ces mtamorphoses, le recours aux images satellitales
Landsat et leurs diffrents capteurs (MSS, TM et ETM+) est
primordial. Avec cet outil, on dispose d'un recul sur le temps
contemporain de plus de 35 annes denregistrements continus des
changements de la surface terrestre; soit une priode qui stend de
1975 2010. Cest un intervalle de temps suffisamment long pour
retracer fidlement les diffrentes phases de changements qui ont rgi
la construction de ce territoire.
Le traitement numrique des images aborde les domaines
temporelsmono et pluri-dates travers lanalyse des diffrences entre
indices (NDVI et IB) et en recourant la technique dAnalyse par
vecteur de changement (AVC).
Les rsultats obtenus dans le contexte gographique de San Pedro
de Melipilla permettent de mettre jour les grandes mtamorphoses
territoriales dune rgion aride en une vritable zone
agro-industrielle intense et d'ampleur rgionale ; o la cl rsidant
uniquement dans l'utilisation des ressources aquifres souterraines
et des technologies d'irrigation modernes et efficaces.
1.1. La rgion dtude: le site test de San Pedro de MelipillaSan
Pedro de Melipilla est situe 80 kilomtres au sud-ouest de la ville
Santiago du Chili et moins de 35 km de la Cte Pacifique (Figure
N1). Cette rgion se caractrise par la prsence de contreforts
montagneux de la cordillre ctire, lesquels dpassent les 900 m
daltitude et entourent des surfaces de remplissage qui atteignent
une altitude proche des 200 m, disposs en niveaux topographie plat
avec des pentes infrieures 5 (DGA, 2005). Figure n1 : San Pedro de
Melipilla
Gologiquement, les contreforts montagneux sont composes roches
granitiques duPalozoque et Msozoque, ainsi que des roches
volcaniques et sdimentaires du Crtac. Les surfacesde
remplissagedessinant deux larges vallesEl Yali-Lo Chacn et El
Yal-San Vicente contiennent dessdimentscolluviauxmodernes et
fluviaux quaternaires (anciens et nouveaux)Ces derniers, tant par
leur dveloppement en surface comme en profondeur (jusqu' 120 m),
constitue le principal type de dpt non consolid de la zone (DGA,
2005). Ces dpts indiquentla forte incidencede l'rosionqui a
affectles collines granitiques, donnant naissance des matriaux de
texture sablonneuse permettant l'infiltration des eaux de pluie
pour abonder les nappes souterraines.
Les conditions climatiques de San Pedro de Melipilla sont de
type mditerranen avec une saisonnalit marque et sous influence
ocanique, ce qui explique la prsence d'ts chauds et dhivers doux
avec absence de tempratures extrmes. Les tempratures variententre
un maximum de31,3 C en Janvieret un minimum de4,4 C en Juillet.
Les prcipitations se dversent en automne et en hiver (de Mai
Septembre) et reprsentent 90% des prcipitations annuels. Celles-ci
totalisent environ 481 mm et lvaporation potentielle est estime
1500mm (J.V. Fernndez 2004, APR 2000, Geometra 1995). Sintercale
une saison sche de 7 mois; les mois plus secs stalant de dcembre
fvrier. La distribution interannuelle des prcipitations dmontre
l'alternance d'annes sches et humides: lanne 1967 fournit un bon
exemple danne sche avec 100 mm, tandis que lanne 1982 reprsente un
anne trs humide avec 1 073,5 mm. Cette eau, en s'coulant sur les
dpts sdimentaires non consolids, rassortit les nappes phratiques
locales, principale ressource hydrique de la rgion (DGA, 2005).Ces
conditionsenvironnementales ont permis le dveloppement sur toute
cette rgion de formations vgtales de type fort sclrophylle compos
de Quillaja saponaria, Cryptocarya Alba, Peumus boldus et Lithrea
caustica. Cependant,ces formations vgtales natives ont t supprimes
des surfaces planesprincipal objet d'interventionsanthropiques pour
des mises en valeur agricole-, au profit dune formation secondaire
appele Matorral espinoso del Secano Costero (Gajardo 1994). Cette
formation vgtale ouverte se compose darbusteshautset disperss o
domine Espino ou Acacia caven, gnralement localiss sur les
coteauxen pente douce etsur de grandes surfaces plates.
Ladgradation du matorral conduit la formation d'une prairiecompose
principalement de gramines introduites comme lAvena barbata
(Gajardo 1994, Luebert y Pliscoff 2006)San Pedro de Melipilla est
une rgionhistoriquementagricole. Celle-ci a commenc l'poque
coloniale (XVII sicle) avec labattage darbres destins la
fabrication de charbon de bois et le dfrichement pour disposer de
terres de cultives destines une agriculture sche ou de secano, avec
production decrales (bl, orgeet avoine).
Au milieu du XIXe sicle, San Pedro de Melipillasest spcialise
dans la productionde bl dexportation versla Californie
etl'Australie.Par la suite, partir des annes 1970, avec une conomie
ouverte sur les marchs internationaux, la culturede la fraise
(fragaria ananassa) a t introduite malgr le manqued'eau
estival,mais principale source de rmunration et demploi pour les
petits agriculteurs de la zone (Larrain, S. et Poo, P., 2010). Ces
activits nont cesses de connatre un formidable essor grce
l'extraction des eaux souterraineset lintroduction du systme
d'irrigationgoutte goutte.Actuellement,lesmthodes d'irrigation se
sont diversifies pour la recherche d'une meilleure rentabilit
conomique, faisant ainsi merger une nouvelle agricultureaxe surle
raisin, les fruitiers,le mas etles olives. Ces nouvelles
productionssont largementrechercheset valorises la foispar le march
national et international,ce qui conduit une diversification
constante dela productionagricole locale.
1.2. Les images satellitales: un outil danalyse des mutations
agraires
Le recours aux images satellitales Landsat est indispensable
pour aborder cette recherche, autant par lobsolescence des cartes
thmatiques que pour la couverture spatiale quelles autorisent sur
le site-test, mais aussi et surtout, pour embrasser toutes les
modifications spatio-temporelles par la mise en valeur dun nouveau
systme agraire. En effet, comment percevoir et comprendre les
volutions spatiales, toutes les mutations paysagres majeures
affectant San Pedro de Melipilla sans cet outil, sans ce recul
historique ncessairesur le temps contemporain ?
A cet effet, quatre scnes Landsat ont t acquises auprs de
l'Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, INPE-Brsil. Elles
couvrent une large priode de 35 annes; de 1975 2010 (Tableau n1).Le
choix des dates privilgie les images de la saison sche ;
lintervalle entre les mois (novembre mars) est bien cal sur cette
saison. Thmatiquement, ce choix correspond la priode o les besoins
en eau sont les plus importants mais pendant laquelle la
disponibilit de la ressource est plus rduite.
Tableau n1: Principales caractristiques des images choisies
SatelliteCapteurDateScneRsolution Spatiale
Landsat 2MSS29-11-1975250/08468x83 m
Landsat 4TM17-03-1989233/08430m
Landsat 7ETM+26-12-1999233/08430m
Landsat 5TM30-01-2010233/08430m
1.2.1. Prtraitements : le calibrageet la normalisation des
images multidates
Pour autoriserune analyse comparative la plus correctepossible
sur une assez longue priode, les images slectionnes aux
caractristiques varies (diffrents capteurs: MSS, TM et
ETM+)subissent tout dabord unprtraitementgomtrique,radiomtriqueet
atmosphrique afin d'liminer et compenser leurs distorsions
initiales. Ces corrections sont ralises partir du logiciel ENVIE
4.8 prsentant des sous-routines de rectifications conviviales.Les
corrections gomtriquespermettent de rectifier et de projeter les
images Landsat dans le mme systme de gorfrencementque celui utilis
au Chili: Universal Transverse Mercator (fuseau 19 Sud).
Ce procd est ralis dimage image en utilisant celle de 1999 comme
image de rfrence. Lexactitude gomtrique, reprsente par lerreur
moyenne quadratique (RMS), est infrieure 0,33; valeur au-dessous
des 0,7 recommande par Wedderburn-Bisshop et al. 2002 ou des 0,5 de
Khorram et al (1999) et Jensen (1996).
les corrections radiomtriques sont ralises en deux temps:
Dabord, pour rduire limpact du bruit de fond du au
vieillissement des capteurs (ROBIN, 1995), les valeurs de luminance
enregistres sur les comptes numriques (CN) par le satellite, sont
transformes en radiance (quation n1) :
(quation n1)
O: correspond la magnitudes de radiance ou la quantit d'nergie
qui atteint le capteur dans chaque partie du spectre (Wm-2sr-1m-1),
et les composantes et sont les coefficients de calibration du
capteur (Chander, G. et al., 2007). Ensuite pour attnuer les effets
atmosphriques prsents sur les images, on ralise un ajustement
radiomtrique en modifiant la rponse spectrale originale en fonction
des conditions atmosphriques. tant donnqu'aucune information sur
latmosphre in-situ n'tait disponible chacune des dates choisies, on
met en oeuvre la mthode de Chavz (Dark Objetc Sustraction). Cette
technique consiste soustraire la valeur de rflectance de chaque
pixel dune image, la valeur la plus faible enregistre sur la mme
image. Cette valeur est gnralement prleve sur les versants ombrs
des montagnes ou sur des espaces en eau profonde (lac, mer), valeur
associe la diffusion atmosphrique (Chvez, J., P. S., 1996). Cette
mthodeest utilise dansle calcul de la rflectance (quation n2). Bien
quellene considre pas pleinement leseffets atmosphriques, les
rsultatssont proches dautresdmarchessimilaires qui utilisent les
informations partirde profils atmosphriqueslocaux (Chuvieco, E.,
2002).
(quation n2)
O :P est larflectance dans la bande ; d estla distance
Terre-Soleil le jour juliende la prise de limage (UA); est la
valeurde pi (3,14159); L estla radiance en la bande (Wm-2sr-1m-1)
;Lm estla radiance minimalede la bandespectrale (Wm-2sr-1m-1)
;E0estlirradiance spectralesolaire pourla bande (Wm-2sr-1m-1) ;
Cosest le cosinus de langle znithal solaireet, enfin, est
latransmittanceatmosphrique pourla bande(sans unit).
Enfin, pour raliser les prochains traitementsdimages dans un
cadre gographique commun, on procde:
- la conversion des images de 24 bits en 8 bits; car les images
de base seront traites en niveau de gris;
- ltalement des valeurs derflectance entre 0 et255;
- la transformation de lataille du pixel de limage de 1975 de 80
m la mme taille des autres trois images (30 mtres);
- lextraction d'une fentre gographique commune contenant
lintgralit du site-testde San PedrodeMelipilla. Cette fentre
rectangulaire est comprise entre 3353 et 344 de latitude sud, et
7129 et 7114 de longitude ouest, et totalise une surface de 42100
hectares.
1.2.2. Indices du paysage et analyse par vecteur de changement
sur images satellitalesAfin de mettre en vidence les changements
territoriaux San Pedro de Melipilla la mise en valeur de nouvelles
terres agricoles associes diffrentes modalits dirrigation, nous
slectionnons les bandes spectrales les plus pertinents en ciblant
les canaux rouge (R)et proche infrarouge (PIR). Ce choix intgre par
l mme lessentiel des contributions radiomtriques des composants
chlorophylliens et de ceux des diffrents tats daphiques.
Pour valoriser le contenu informatif de ces bandes spectrales et
mieux faire ressortir les structures spatiales, on ralise des
indices de vgtation normalis (NDVI) et de brillance du sol (IB), en
mettant laccent sur deux domaines temporelscomplmentaires:
mono-date; par l'application de la diffrence algbrique entre les
deux indices de faon obtenir des fichiers inter-dates (1989-1975;
1999-1985 et 2010-1999).
multidates en recourant la technique dAnalyse par vecteur de
changement (AVC) utilise pour dtecter et caractriser les mutations
des donnes multitemporelles entre 1975-2010 en fonction des
no-canaux acquis aux tapes prcdentes.
A/ Lindice de vgtation normalis (NDVI) (Lillesand, T. M. et
Kiefer, R. W., 1987), indice de rfrence, permet datteindre une
mesure qualitative et quantitative de l'tat et du dveloppement de
l'activit chlorophyllienne au cours des 35 annes. Cet indice
(quation n3), exprim par une image monochromatique, est ralis par
le calcul suivant :
(quation n3)
O PIR est la bande proche infrarouge et R, la bande rouge.
L'utilisation du NDVI dans ce cadre bio-climatique prend tout
son sens pour dissocier plusieurs degrs chlorophylliens faibles
forts- des formations vgtales prsentes: la vgtation native dune
part, celle des cultures dautres part; les deux tant associes (ou
rvlatrices) soit au manque d'eau, soit lirrigation.
B/ Alors que, l'indice de brillance (IB) (Girard, M.-C. et al.,
1999) permet daccentuer la diffrence spatiale entre les couvertures
vgtales et minrales. LIB (quation n4) est exprim avec la formule
suivante:
(quation n4)
Tout comme le NDVI, ce calcul produit une image qui nest pas trs
loigne dune image en panchromatique avec des valeurs quivalentes
lalbdo. Reprsentant la brillance dune image, plus les valeurs de
lindice sont leves, plus elles apparaissent en blanc et
inversement.
C / Diffrences entre images avec les indices NDVI et IB Il
existe diffrentes mthodesde dtection du changement, que Lu et al.
(2004) organise en six catgories: algbrique, de transformation, de
classification, avances, approche par SIG, analyse visuelle et
autres techniques. Pour notre tude,nous choisissons la mthode
algbrique qui utilise des algorithmes de base (soustraction,
division, etc.) pourvus dun seuil capable didentifier les zones de
changements (Pham, Bonn et Dubois, 2007) ; aussi peut-on parler ici
des mthodes de diffrentiations entre images et de vecteurs de
changement.
La mthode de diffrenciation entre deux images dindex consiste
soustraire les valeurs des pixels des images dindice prises sur
deux dates simultanes (gorfrencement identique) visualisant ainsi
tous les changements oprs entre ces deux moments temporels.
Limagersultante possde des valeurspositives et ngatives. La
valeur zroindique l'absence de changements entreles deux dates :
cesespaces ol'utilisation du sol est demeure stable (gris moyen) ;
tandis que les valeurs extrmes (tonsnoir-ngatif et
blancpositif)correspondent aux plus fortes variationsentredeux
dates.Dans notre cas, la soustraction des valeurs dindices
monochromatiques NDVI et IB permet dobtenir trois images
inter-dates: 1989-1975; 1999-1985 et 2010-1999, lesquelles sont
ensuite restitues, condenses, en une seule image RVB.
La lecture de ce rsultat global est ainsi clarifie: chacune des
couleurs primaires (rouge, vert et bleu) correspond aux volutions
graduelles pour chaque couple de priodes (ordre indiqu plus haut),
tandis que les couleurs secondaires (cyan, magenta et jaune)
reprsentent une certaine stabilit entre les mmes couples dannes
considres.
D / LAnalyse par vecteur de changement (AVC)
Pour mettre en vidence le suivi des mutations paysagres par une
mesure des variations radiomtriques (ROBIN, date?) nous avons
recours la mthode danalyse par vecteur de changement (AVC). Cette
mthode qui permet dobtenir des informations de nature quantitative
et qualitative, constitue une extension des mthodes mises en
pratique prcdemment de diffrenciation entre les images (Lillesand,
T. & Kiefer, R. 1994). LAVC est ainsiutilise pour comparer
lesdiffrences temporelles des indicateurs biophysiques issus de
no-canaux entre des priodes successives (Lambin, E. F. et Strahler,
A. H., 1994).
Cette technique sapplique un espace spectral dfini par des axes
cartsiens correspondant l'information spectrale multitemporelle
analyser. Chaque pixel est dfini par un point sur cet espace et si
les valeurs radiomtriques de ce pixel change entre deux dates, sa
position spectrale changera galement. (Malila, W. A., 1980;
Nackaerts, K. et al., 2003, CHUVIECO)
Cette diffrence est reprsente sous la forme d'un vecteur. De
cette manire, il est possible de rvler les modifications du dit
pixel par deux nouvelles composantes:
la longitude du vecteur ou magnitude du changement obtenue par
la distance euclidienne (quation n5) entre les enregistrements
radiomtriques aux diffrentes dates(variable continue)(Figure
n2);
la direction du changement qui sexprime en assignant chaque
pixel une valeur selon son dplacement vectoriel positif ou ngatif
sur lespace spectral et dans le temps (variable catgorique)
(quation n6) (Figure n3) (Corgne, S., 2004; Michalek, J. L. et al.,
1993; Snchez, F. et Yool, S., 2007; Virag, L. A. et E., C. J.,
1987).
Pour atteindre une interprtation correcte des changements que
les images rvlent (rsums par le vecteurdu changement), ilest
ncessaire de bien considrerles composantesdu vecteur et leurs
diffrentes natures. Dune part, la composante magnitude est une
variable continue ce qui permet de dterminer plusieurs degrs de
changement interprtables sur une chelle de valeurs: pas de
changement, faible changement, changement fort ou changement trs
fort. Dautre part, la direction est une variable catgorielle
permettant dattribuer une signification thmatique aux changements
selon diffrentes tendances. Celles-ci se dfinissent en fonction de
la position du vecteur sur l'espace spectral cartsien divis en
quatre quadrants et en mettant en relation les variables spectrales
(Jensen, D., 1996)
Dans cette recherche, lespace spectral est dtermin par
linformation provenant des indices NDVI et IB, sur lequel on
calcule lintensit des transformations. De l, selon langle du
vecteur, quatre explications thmatiques sont proposes (Tableau
n2).
Si les vecteurs prsentent des angles entre 0-90 (quadrant I),
ils expriment l'augmentation tant du NDVI que de lIB. Cette
situation se rencontre dans les zones gographiques rvlant un fort
dveloppement de la vgtation chlorophyllienne comme le mas ou la
vigne en croissance. La principale consquence en est l'augmentation
de la demande en eau.
Au contraire, si les angles sont compris entre 180-270 (quadrant
III), ils correspondent la diminution conjointe des deux indices.
Cette mesure est associe au remplacement d'une vgtation forte
rflectance par une autre plus faible. Par exemple, le remplacement
de cultures de mas par une prairie peu ou non productive. La
principale traduction en est une diminution de la consommation
d'eau pour l'irrigation.
Figure n2 : Magnitude du changementFigure n3 : Dimension du
changement
Distance euclidienne:
(quation n5)
Angle du vecteur
(quation n6)
Si les directions du changement du vecteur se situent entre
90-180 (quadrant II) nous sommes face une augmentation du NDVI et
une diminution de l'IB. Ce phnomne apparat dans le cas de la
transformation dun sol non cultiv en sol agricole (remplacement de
la vgtation naturelle par des cultures chlorophylliennes). Cela
signifie une augmentation de la consommation d'eau
d'irrigation.
Enfin, les vecteurs de changement dont les angles sont compris
entre 270-360 (quadrant IV) reprsentent une diminution du NDVI et
une augmentation de l'IB. Cela traduit la disparition de la
vgtation naturelle et sa transformation en terre agricole dnude ou
bien en parcelle agricole qui a cess d'tre cultive (soit par
abandon, soit par mise en jachre ou ltat de friche). Consquence:
une diminution de la consommation d'eau entre les dates prises en
compte.
Tableau n2: Dimensions qualitatives du changement selon demandes
pour ressources en eau
Types de direction
du changementExplicationConsquence pour la consommation d'eau
pour lirrigation
NDVIIB
++Dveloppement de vgtation chlorophyllienneAugmentation de la
consommation
--Changement de vgtation ou dveloppement de surfaces non
productivesDiminution de la consommation
+-Transformation d'un sol non productif en sol
agricoleAugmentation de la consommation
-+Dveloppement d'une agriculture intensiveDiminution de la
consommation actuelle mais augmentation certaine pour les annes
venir
Rsultats
Le NDVI multidate: un indicateur de la distribution des surfaces
consommatrices d'eau
La figure n4a prsente les quatre NDVI date par date et la figure
n4b prsente les diffrences algbriques de NDVI entre deux dates
conscutives : Figure n4a: Le NDVI date par date
a) 1975b) 1989
c) 1999d) 2010
Figure n4b: les diffrences algbriques de NDVI entre dates
conscutives
a) 1989 - 1975b) 1999-1989
c) 2010 - 1999
Les trois couples de diffrences algbriques de NDVI entre dates
conscutivesdonnent les rsultats suivants :
A/ Mars 1989 Nov. 1975;
B/ Dc. 1999 - Mars 1989 etC/ Janv. 2010 Dc. 1999
A/ Mars 1989 Nov. 1975:
Au sein dune image domine par le gris (stabilit du NDVI entre
les deux dates), les taches blanches et noiresreprsentent les
quelques changements perceptibles entre ces deux dates. Au nord de
la valle El Yali- San Vicente, le remplacement d'une valeur faible
de NDVI par une valeurplus leve, correspond aux premires
implantations de champs de mas (quadrilatres et cercles blanc);
tandis quau sud, le secteur noir rvle une importante diminution du
contenu en chlorophylle: la trace dun incendie antrieur 1989.
B/ Dc. 1999 - Mars 1989
La couleur grise domine toujours sur le secteur montagnard. Par
contre, dans les valles, le passage dun faible contenu en
chlorophylle en 1989 trs lev en 1999li des formes gomtriques
blanches dans les deux valles (cercles, demi-lunes et secteurs)
rvle dimportants changements perceptiblesentre 1989 et 1999 :
limplantation plus massive de nouvelles cultures de mas. Tandis que
les aplats noirs gomtriques correspondent la disparition de la
vgtation chlorophyllienne: une rotation culturale.
C/ Janv. 2010 Dc. 1999
Les trs nombreux aplats blanc et gris clair (fortes valeurs du
NDVI en 2010 et faibles en 1999) traduisent de trs importants
changements dans les deux valles, galement identifis par deux
formes gomtriques majeures: dun ct des cercles, de lautre, des
quadrilatres aux orientations multiples. Les premiers expriment les
champs de mas, les seconds lapparition de nouvelles cultures:
arbres fruitiers et vignes. Comme sur limage NDVI prcdente, les
formes gomtriques noires, surtout dans la valle San Vicente, ont la
mme signification thmatique.
La vision synthtique du comportement du NDVI au cours du temps
(fusion des trois rsultats prcdents) en une seule image RVB est
expose la figure N5.
Chaque couleur primaire reprsente le changement du NDVI en
fonction de chacune des trois sous-priodes considres (Rouge:
19992010; Vert: 1989-1999 et Bleu: 1975-1989); et chaque couleur
secondaire Jaune-Magenta-Cyan- reprsente dautres dynamiques
spatio-temporelles (stabilit ou instabilit) entre ces
sous-priodes.
Figure n5 : Image de synthse du comportement du NDVI entre 1975
et 2010 San Pedro de Melipilla
Ainsi vrifie-t-on que sur le domaine montagnard de San Pedro de
Melipilla ce rsultat accentue particulirement lopposition entre les
versants en corrlation avec certaines modifications de leur
couverture vgtale entre 1975 et 2010 en fonction des mois -dcembre
et mars- (magenta et vert).
La plus grande dynamique de la couverture vgtale apparat dans
les valles internes du fait de la diversit des teintes. Si les
verts dominent (soit: blanc en 99/89 et noir en 10/99), cest quils
traduisent lintensit des principaux changements durant la priode
Dc. 1999 - Mars 1989.
En revanche, les rouge et magenta (soit: blanc 10/99 et gris
moyen 89/75) montrent les changements majeurs mais sur la totalit
de la priode, 1975-2010.
Ces oprations algbriques sur les NDVI confirment limpact graduel
des travaux humains sur cet environnement, principalement avec
lamnagement agricole des valles internes o les agro-industriels ont
progressivement dvelopp tout un systme dirrigation. La dernire
figure (c) prouve que non seulement les mas bnficient de larrosage
mais galement toutes les plantations darbres fruitiers et de
vignes.LIB multidates: un indicateur de ltat du sol et du
parcellaire La figure n6a prsente les quatre IB date par date et la
figure n6b prsente les diffrences algbriques de IB entre deux dates
conscutives
Figure n6a: Le IB date par date
a) 1975b) 1989
c) 1999d) 2010
Figure n6b: les diffrences algbriques de IB entre dates
conscutives
a) 1989 - 1975b) 1999-1989
c) 2010 - 1999
Les trois couples de diffrences algbriques de IB entre deux
dates conscutivespermettent les interprtations suivantes :
A/ Mars 1989 Nov. 1975;
B/ Dc. 1999 - Mars 1989etC/ Janv. 2010 Dc. 1999
A/ Mars 1989 Nov. 1975 :
L'image est dominepar un gris fonc, rvlant la variation
phnologique suivie par la fort sclrophylle en zones de montagne
entre le printemps 1975 et la fin de lt 1989. Sur un fond de valle
gris clair (stabilit de IB), ressortent des quadrilatres blanc et
gris fonc qui dnotent certains changements dans cette priode: au
blanc, le remplacement d'une valeur faible dIB en 1975 par une plus
forte valeur en 1989, la prparation de futurs terrains ddis
lagriculture. Tandis que le gris fonc rsultant de la substitution
de valeurs leves dIB (1975) par des valeurs faibles (1989), traduit
le passage des sols nus des sols cultivs. En plus de la partie
noire au sud de la valle El Yali- San Vicente associe un incendie
antrieur, d'autres zones de la mme couleur ont subi altration de
vgtation au centre et au nord de la valle.B/ Dc. 1999 - Mars
1989
Le gris moyen affecte principalement les zonesmontagneuses (un
IB modr et stable du fait de la faible diffrence phnologique de la
fort sclrophylle entre le dbut dcembre- et la fin -mars- de lt
austral).
Dans cette priode, les deux valles prsentent des valeurs dIB trs
amples (du blanc au noir), teintes inscrites sur de multiples
formes gomtriques (cercles, demi-lunes, secteurs, rectangles,
trapzodes, etc.), rvlant ainsi de profondes modifications
spatiales.
Dans la valle El Yal-San Vicente, le blanc correspond soit des
champs circulaires (mas irrigus) soit des rectangles (des chantiers
pour l'installationde futurshangarsindustriels destins llevage
intensif de volailles et de porcs). Quant lentit blanche,
irrgulire, localise sur les premires pentes des collines de la
valle, elle symbolise un fait nouveau: la premire tape de la
conqute de lespace montagnard destine linstallation de vignes.
Les formes rectangulaires noires de petites tailles et rparties
dans le fond plat des valles traduisent des petits bassins de
rtention d'eaupour l'irrigationdes terres cultives apparues en
1999. Cependant, bien que ces mmes lments schelonnent tout au long
de la valle El Yal-Lo Chacn, on constate de notables disparits.
C/ Janv. 2010 Dc. 1999
Domine par un gris clair, limage rvle une grande stabilit gnrale
des IB, lie une certaine similitude saisonnire entre ces deux
images (t austral). Par rapport au couple dimages prcdentes,
lesprincipaux changementssont localiss au sein des deux valles.
Leur diffrentiation peut sapprcier ainsi: les formes circulaires
dominent dans El Yal-San Vicente contrairement aux formes
rectangulaires propres El Yal-Chacn. la confluence des deux valles,
lapparition de nouvelles structures rectangulaires domines par la
couleur blanche (passage d'une valeur faible de IB en 1999 par une
plus grande valeur en 2010) -de tailles et dorientations multiples-
est un indicateur prcieux dune nouvelle tape dans la mise en valeur
agricole du territoire.
Au sein des cercles pleins ou en demi-lune, des traits sombres
rectilignes symbolisent le passage un systme dirrigation arien
utilis pour les champs de mas (irrigation pivot central). Par
ailleurs, des formes rectangulaires de petite taille de couleur
noir (variation ngative dIB entre les deux dates), dvoilent
lapparition derservoirs d'eaupour l'irrigation ou le btailli aux
hangars.Procdure identique ralise pour lindice prcdent: les trois
images ci-dessus sont runies sur une seule image RVB (Figure n7)
afin d'exposer le comportement spatio-temporels de lIB dans lequel
chaque couples de diffrences algbriques dIB est reprsent par l'une
des couleurs primaires (Rouge: 19992010; Vert: 1989-1999 et Bleu:
1975-1989) et les couleurs secondaires Jaune-Magenta-Cyan-
reprsente la stabilit ou instabilit entre ces sous-priodes.Figure
n7: Image de synthse du comportement de lIB entre 1975 et 2010 San
Pedro de Melipilla
La diversit de couleurs nous indique une grande variation dans
l'espace et dans le temps (1975-2010) du degr de brillance des
surfaces San Pedro de Melipilla en relation troite avec les
conditions mtorologiques de chaque couple de dates.
Les verts clairs retracent soit les secteurs soumis des
changements radicaux comme lincendie de 1989 de nouveau feuill en
1999 ou les amnagements culturaux tandis que les verts moyens sont
lexpression des sols nus plus apparents en 1989 quen 1999 du fait
de la forte scheresse en 1989.
Les bleus dessinent les sols nus donc les premiers amnagements
agricoles et leurs rotations culturales- ds la sous-priode
89-75.
LAnalyse par vecteur de changement (AVC)
Si les fusions des NDVI puis des IB a permis de suivre les tapes
et les comportements spatio-temporels la mise en valeur du paysage
agraire et les changements intervenus, lanalyse par vecteur de
changement autorise la quantification des mmes phnomnes.La
magnitude du changement
On a dtermin trois niveaux de changements thmatiques
correspondent des variations de la couverture vgtale ou de
lutilisation du sol: faible, fort et trs fort. Une modification
faible exprime les surfaces o la phnologie est relativement stable
entre deux dates. Un changement fort traduit le remplacement d'une
culture par une autre. Le trs fort changement traduit le
remplacement radical dune couverture vgtale par un sol nu ou vice
versa.
Ces changements ont aussi un rapport direct avec les demandes en
eau sur le site:
Dans le cas des surfaces trs forts changements, ceux-ci sont
associs d'importants changements dans la consommation d'eau.
L'limination de la vgtation native laissant sa place un sol nu
signifie une rduction instantane de la consommation d'eau. Mais,
ultrieurement, si ces sols nus sont nouveau transforms en champs
cultivs, ils requirent une augmentation de consommation d'eau. Pour
les terrains qui prsentent de forts changements, cela concerne de
prfrence les zones qui ont t valorises en agriculture et o les
demandes d'eau dpendront du type de culture se substituant la
prcdente. Contrairement au cas prcdent qui a transform la vgtation
indigne en champs cultivs, les espaces prsentant de faibles
changements correspondent la simple volution phnologique de la
vgtation o la demande hydrique est faible et relativement
stable.
Lanalyse des rsultats statistiques (Tableau n3) rvle peu de
changement dans les surfaces des diffrentes magnitudes entre les
trois sous priodes considres. D'abord, les aires faibles
changements sont majoritaires; elles correspondent aux espaces
montagnards, soit environ la moiti de la surface du site (entre
240,8 et 257,8km2). Ensuite les surfaces ayant subi de forts
changements rassemblent prs d'un tiers du territoire (entre 116,7
et 132,5km2); et enfin, les zones aux changements trs forts
totalisent moins de 12% du territoire (entre 47,9 et 50,3km2).
Tableau n3: Surface selon magnitude changement
Magnitude de
changementSous priodes
1975 - 19891989 - 19991999 2010
km2%km2%km2%
faible250,758,7240,856,4257,860,4
fort124,929,3132,531,0116,327,3
trs fort47,911,250,311,849,511,6
ombre/rejet3,30,83,20,83,20,7
TOTAL426,8100,0426,8100,0426,8100,0
La Figure n8 permet dapprcier la dynamique temporelle San Pedro
de Melipilla de cette variable ; les sous priodes 1989-1999 et
1999-2012 sont les moments que le site connat sa plus forte
mtamorphose, avec les pics des changements produits pour
lamnagement agricole des valles.
Figure n8 : volution de la surface selon type de changement
(1975 - 2010)
Paralllement, la distribution spatiale des magnitudes de
changement est reproduite sur la Figure n9 avec ses trois niveaux.
Les changements de haute intensit dessinent le plus souvent des
formes gomtriques comme les cercles lis la production du mas ou des
quadrilatres, symboles des cultures fruitires et vinicoles.
Figure n9: Distribution spatiale des magnitudes de changement
(a) et niveaux de changement (b)
a) Magnitudes de changement b) niveaux de changement
1975 - 1989
1989 - 1999
1999 2010
La direction du changement
Cette deuxime composante de lAVC permet de qualifier le
changement entre deux dates conscutives en assignant chaque pixel
une valeur catgorique selon la signification thmatique de son
dplacement positif ou ngatif dans le temps. Les dimensions de
changements qui rsultent des combinaisons de variations des indices
NDVI et IB sont exprimes sur le Tableau n4.Tableau n4 : Dimensions
qualitatives du changement selon les demandes en ressources en
eau
NDVIIBExplicationImpact dans la consommation d'eau
+ + Dveloppement de vgtation verte de forte brillance
foliaireAugmentation de la consommation
+ - Transformation d'un sol non productif en sol
agricoleAugmentation de la consommation
- - Changement de vgtation ou dveloppement de surfaces non
productivesDiminution de la consommation
- + Disparition de la vgtation et dveloppement de surfaces non
productivesDiminution de la consommation
+: Augmentation de la valeur de l'indice et -: Diminution de la
valeur de l'indice
La classification des changements qui prsentent les indices NDVI
et IB dans le temps et en fonction pralablement dfinies est
reprsente sur la Figure XXX. (= non comprhensible mme par
moi!!!).Figure n10: Les dimensions de changement
1975 - 1989 1989 - 1999
1999 - 2010
IL ME FAUT METTRE DES COULORS !!
Le Tableau n5 expose la surface de chaque couple de changements
pour chacune des priodes considres. Ainsi peroit-on de grandes
disparits dans la distribution des extensions spatiales selon les
sous priodes. Si bien que les aires des quatre couples ont des
tendues relativement varies durant toutes les tapes -avec des
variations allant de 3,8 395,1km2-. Ces diffrences temporelles
peuvent tre examines sur la Figure n11 o on peut dcouvrir des
oppositions trs marques: pour 19751989, les aires du couple NDVI +
IB sont prdominant sur le site (92,6%; 395,1km2), mais cette
surface sera rduite la priode suivante moins de 1% (4,6 km2),
tandis que lespace li au couple NDVI- IB+ natteint que 1% (4,2km2)
dans la premire tape de l'tude. Par la suite, ce couple se
prolonge, atteignant plus de la moiti de l'espace analys.
Tableau n5: Surface selon type de changement (km2)
Type de changementSous priodes
1975 - 19891989 - 19991999 2010
km2%km2%km2%
NDVI + IB + 7,81,84,61,1193,645,4
NDVI + IB - 395,192,63,80,99,42,2
NDVI - IB - 16,43,889,521,05,01,2
NDVI - IB + 4,21,0325,776,3215,650,5
Ombre/rejet3,30,83,20,73,20,7
TOTAL426,8100,0426,8100,0426,8100,0
Sur le plan thmatique, les terrains caractriss par une
consommation d'eau accrue (NDVI+IB- et NDVI+IB-) prdominent
nettement pour la priode 1975-1989 avec 94% de la surface totale la
suite du dveloppement de formations vgtales chlorophylliennes ou de
la conversion d'un sol non productif en sol agricole. Ce scnario a
chang de faon spectaculaire dans les tapes ultrieures: les terrains
qui prsentaient une diminution de la consommation d'eau lie un
changement de vgtation ou au dveloppement de surfaces non
productives, prdominent fortement sur San Pedro de Melipilla en
1989-1999. Quoique pour lultime priode, on voit que le territoire
analys est manifestement divis en deux parties pratiquement gales :
une part o la consommation d'eau est rduite car attache la
disparition de la vgtation et aux dveloppements de surfaces non
productives ; et l'autre portion inhrente laugmentation de la
consommation deau par progression de la vgtation
chlorophyllienne.
Figure n11: Surface selon type de changement (km2)
CONCLUSIONS
Les groupes sociaux occupant l'espace rural de la rgion
mtropolitaine de Santiago du Chili ont faonn leur territoire de
manires varies pour les rendre productifs. Leurs diffrences
tiennent des expressions spatiales particulires mais aussi
diffrentes dynamiques temporelles qui se sont tales sur les trente
dernires annes. Ils ont fait de la Rgion Mtropolitaine (RM) une
mosaque de territoires aux dynamiques environnementales multiples
en fonction de la disponibilit des ressources hydriques locales. Le
site de San Pedro de Melipilla, un des milieux caractriss par le
manque deau de la RM, accueille des espaces graduellement
transforms travers l'exploitation de nappes souterraines et par
l'utilisation de l'irrigation technicise. Ce sont en outre des
aires o prdominent les cultures de haute rentabilit (vignes,
fruitiers et mas) et o les investissements productifs des acteurs
privs sont vite amortis.Parmi le vaste territoire de la RM, cest
San Pedro de Melipilla que nous trouvons le meilleur cas illustrant
des transformations spatio-temporelles radicales travers une
exploitation tous azimuts des eaux souterraines. La mthodologie
embote de traitements et danalyse des images satellitales sur une
trentaine dannes via la cration dindex, du couplage de donnes
multidates et lAVCa permis de mettre en valeur, de cartographier et
de quantifier toute une srie de dynamiques spatiales et de les
actualiser sur une longue priode. Grce cette mthodologie un rapport
troit entre dynamiques spatiales et usage de leau a pu tre expos
tout en prcisant les tapes graduelles de la mise en valeur
agraires.Ainsi en est-il des terrains plats abandonns au matorral
en 1975 accapars puis transforms vers la fin des annes 80 en nombre
de champs cultivs. partir de 1999, d'importants secteurs productifs
de vignes, darbres fruitiersvoient le jour; le tout grce
l'extraction intensive de l'eau depuis les nappes phratiques et par
une utilisation de technologies d'irrigation trs efficaces.
La priode Mars 1989 Dc. 1999 sindividualise particulirement car
elle prsente des caractristiques diffrentes des autres. Au cours de
cette priode les surfaces associes une rduction de la consommation
d'eau se sont dveloppes, ce qui peut sexpliquer par la transition
entre deux modalits diffrentes de consommation de leau: dune
agriculture faible emprise spatiale et faible demande en eau, on
est pass une agriculture caractre industriel avec forte extension
spatiale et grande consommation d'eau.
Mais comme pour les autres sites mis en valeur dans la RM, celui
de San Pedro de Melipilla n'a pas t exempt de problmes
environnementaux et sociaux. Les petits agriculteurs et les
habitants des localits rurales ont souffert de la diminution du
niveau de l'eau des puits qu'ils utilisent pour leurs activits
agricoles et pour leur approvisionnement en eau potable. Cette
preuve a concid avec l'intensification de lactivit agricole partir
de 1999 ralise par les agro-industriels installs, lesquels
disposent de ressources financires et technologiques suffisantes
pour extraire toute l'eau dsire sans prter attention laltration de
la charge naturelle des aquifres et, par consquent, la baisse
graduelle des niveaux phratiques. La question dvoile travers cette
analyse par traitement dimages satellitales autorise quelques
interrogations sur labsence de l'tat, de son rle, comme des
instruments de gestion de l'eau dans une situation environnementale
si extrme: un systme de gestion sgrgatif entre activits agricoles
et entre habitants des localits? Une crise de la ressource aquifre
mal partage qui marque de futures chances: capacit ou incapacit
s'adapter; voire la disparition des moins prpars ou des moins
puissants? La dimension conomique simposera-t-elle sur la dimension
sociale face une et une seule ressource on ne peut plus vitale
?Leur emprise sur les ressources aquifres modifie les charges d'eau
souterraines et, consquemment, diminue le niveau des nappes en
concurrenant les extractions deau pompes depuis les puits moins
profonds et qui appartiennent aux petits agriculteurs Ces
agriculteurs doivent ainsi faire face la diminution du niveau des
puits, considrant limpact ngatif sur leur conomie: diminution de la
valeur marchande des parcelles, impossibilit de dvelopper de
nouvelles activits agricoles qui sollicitent de leau, diminution de
l'levage (bovin et ovin) qui correspondent une sorte
dinvestissements de leur pargne; difficult pour cultiver des lgumes
(autoconsommation) en ne disposant pas de leau suffisante pour les
irriguer. De tels problmes affectent l'conomie familiale et
provoquent une transformation daffectation de terres, favorisant la
vente de terrains pour une utilisation non agricole (hangars,
logements, quipement, etc.).
San Pedro de Melipilla est vraiment un cas dcole o la tldtection
permet dtablir un diagnostic environnemental au cours du temps et
soulever des questions brlantes quant au futur de la ressource en
eau et des problmes conomiques et sociaux affrentes.BIBLIOGRAPHIE A
voirA terminer
Tu pourraiscomplter le nombre de pages total (livre) ou les
pages considres et complterMoi jai revu galement la forme pour la
standardiser ainsi: quen dis tu? Faut-il les classer? si oui sous
quelle forme: alphabtique? chronologique? (je prfre alphabtique et
toi? ou et la Revue? )
J.V. Fernndez, : Proposicin de un plan de manejo integral de la
cuenca hidrogrfica del Estero Yali, V y Regin Metropolitana ; Tesis
Ingeniero Forestal, Ciencias Silvoagropecuarias, Universidad Mayor,
Chile, 2004. APR Ingeniera SA : Evaluacin de recursos hdricos
subterrneos cuenca del Estero Yali: informe final, Private Report,
2000.
Auteur ? Geometra Ltda : Evaluacin hidrolgica e hidrogeolgica en
la cuenca del estero El Yali ; Private Report, 1995.
Wedderburn-Bisshop, G., Walls, J., Senerath, U.G. and Stewart,
A.J. : A methodology for mapping change in woody landcover in
Queensland from 1999 to 2001 using Landsat ETM+. Proceedings of the
11th Australasian Remote Sensing and Photogrammetry Conference,
Brisbane, Australia, September 2002.
Baret, F., Guyot, G., Begue, A., Maurel, P. : Complemenary of
middle-infiared with visible and near-inhed reflectance for
monitoring wheat canopies. Remote Sensing of Environment, N 26, pp.
213-225. 1988.Estornell J., Ruiz L.A : Anlisis metodolgico para la
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pp. 2365-2407. 2004.PHAM, BONN et DUBOIS: dmarche mthodologique
pour la dtection des changements dun milieu morcel en utilisant des
images moyenne rsolution spatiale: application une rgion littorale
au Vitnam. Revue Tldtection, 2007, Vol. 7, N 1-2-3-4, pp. 303-323.
2007.
Lillesand, T., Kiefer R. : Remote Sensing and Image
Interpretation. John Wiley & Sons, Inc., New York, Chichester,
Brisbane, Toronto, Singapore. 1994.Pour viter des reproches futurs
je pense que :
Il manque encore biblio sur le traitement dimages tel que nous
lavons expos ne crois tu pas ?
Il manque aussi sur lenvironnement San Pedro (ou comparable?) et
sur pb de leau, ne crois tu pas?
Inventorier et reprendre toutes les citations ds le texte et
mettre la vraie biblio correspondantes:(Gajardo 1994, Luebert y
Pliscoff 2006)Wedderburn-Bisshop et al. 2002 ou des 0,5 de Khorram
et al (1999) et Jensen (1996)(Malila, W. A., 1980; Nackaerts, K. et
al., 2003, CHUVIECO)(Corgne, S., 2004; Michalek, J. L. et al.,
1993; Snchez, F. et Yool, S., 2007; Virag, L. A. et E., C. J.,
1987).25
_1334024585.unknown
_1334024586.unknown
