Cartographie des potentialités en eaux souterraines dans la commune rurale de Loulouni (sud du Mali) : apport de la télédétection et des systèmes d’informations géographiques

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Ministère de l'Enseignement Supérieur

et de la Recherche Scientifique

UFR des Sciences de la Terre et des Ressources Minières

Université Félix Houphouët-Boigny

d'Abidjan-Cocody

Laboratoire de Télédétection et SIG(LaTSIG)

N° d'ordre : 161/20

MÉMOIRE

Pour l'obtention du Diplôme de Master de Recherche en Télédétection et Système d'Information Géographique (SIG)

Spécialité : Climat, Environnement et Développement Durable (CE2D)

THÈME

CARTOGRAPHIE DES POTENTIALITÉS EN EAUX SOUTERRAINES DANS LA COMMUNE RURALE DE LOULOUNI (SUD DU MALI) : APPORT DE LA TÉLÉDÉTECTION ET DES SYSTÈMES D'INFORMATIONSGÉOGRAPHIQUES

Composition du jury

Prof. COULIBALY Yacouba Président

Dr. YOUAN TA Marc Examinateur

Dr. SOROKOBY VanoMathunaise Examinateur

Dr. ASSOMA Tchimou Vincent Examinateur

Présenté par:SANGARE Moussa

Date de soutenance : 24 /11 /2020

Directeur de mémoire : Dr. YOUAN TA Marc

Dédicaces

Je dédie ce mémoire :

ÀMes très chers parents : SANGARE Dramane et SIDIBE Mariam, pour tous leurs sacrifices, leur amour et leurs prières tout au long de mes études.

Merci pour les valeurs nobles, l'éducation et le soutient permanent venus de vous.

À toute ma famille pour leur appui et encouragement tout au long de mon parcours universitaire.

Merci d'être toujours là pour moi !!!

REMERCIEMENTS

Nous voudrions témoigner notre reconnaissance à toutes les personnes qui ont contribué à la réalisation de ce travail.

Nos remerciements vont à l'endroit du Professeur SORO Nagnin, Doyen de l'UFR des Sciences de la Terre et des Ressources Minières (STRM) et Docteur KOUAME Kan Jean, Directeur du Centre Universitaire de Recherche et d'Application en Télédétection (CURAT), pour la qualité de la formation reçue.

Nos remerciements vont également à l'endroit du Docteur MOBIO Abaka Brice, Directeur du Laboratoire de Télédétectionet SIG (LaTSIG), pour l'accueil chaleureux au sein de son laboratoire. Recevez l'expression de notre profonde gratitude.

Nous exprimons notre profonde gratitude au Directeur de ce présent mémoire, le DocteurYOUAN TA Marc, Sous-Directeur du CURAT en charge de la pédagogie, qui a accepté de nous encadrer malgré son emploi du temps très chargé. Ses observations, ses critiques et ses orientations scientifiques ont été d'un apport fondamental à la réalisation de ce travail.

Nos remerciements vont à l'endroit du Docteur DIBI N'Da Hyppolite, Sous-Directeur du CURAT en charge de la recherche, pour ses conseils et suggestions.

Nous remercions très sincèrement le Docteur MARIKO Adama, enseignant-chercheur à Ecole Nationale d'Ingénieurs Abderhamane Baba Touré (l'ENI-ABT), pour ses conseils et son apport inestimable dans ce mémoire.

Nos vifs remerciements vont à l'endroit de Monsieur YATTARA Ousmane, Directeur Régional de l'Hydraulique de Sikasso (Mali) et à l'ensemble du personnel de la DRH, pour leur constante disponibilité et leur soutien durant notre séjour à la DRH de Sikasso.

Nous adressons nos remerciements chaleureux à l'ensemble des enseignants, chercheurs, étudiants et personnels administratifs du CURAT. Tous ont oeuvré à la réalisation de ce mémoire par leurs sollicitudes, encouragements, conseils et critiques.

Nos remerciements particuliers vont à l'endroit de Mlle NJEUGEUT MBIAFEU Amandine Carine, Doctorante au CURAT ; de M. ALLECHY FABRICE BLANCHARD, Doctorant à l'UFR STRM et à M. KEÏTA Djibril Sékou, Doctorant à Gujarat Forensic Sciences University (GFSU), pour leurs remarques et leurs contributions à ce mémoire.

Nos remerciements vont à l'endroit aux membres du jury qui ont accepté d'examiner ce travail et d'avoir bien voulu participer à la soutenance publique de ce document.

Par ailleurs, nous remercions la grande famille OUATTARA à Sikasso, pour l'hébergement et le chaleureux accueil durant notre séjour.

Nous voudrions témoigner notre profonde gratitude à notre famille pour son soutien moral et financier, notamment mes soeurs : SANGARE Fatoumata, SANGARE Aramatou, SANGARE Aïssatou, SANGARE Rokiatou, SANGARE Aminata ; mes frères : SANGARE Oumar, SANGARE Ibrahim et ma fiancée : FAMANTA Aïchatou.

Nous adressons un grand merci à l'endroit des Diplomates Maliens en Côte d'Ivoire et à tous les membres de l'Association des Elèves et Etudiants Maliens en Côte d'Ivoire, pour leur franche collaboration ainsià tous mes amis en particulier : GBODJINOU Bruno Buffon, TRAORE Moctar, ZABI FrhydEnersi, DIALLO Zoumana, ZAMBLE Guy Roland, Mme SACKO Mariétou DIARRA, LAZILE H. Stéphanie, DOLO Eguelou,SOUMAHORO Ben Mamadou, TAMEGNONKouadio Jean Carlos,DIABATE Mamadou, SANOGO Aboubacar, pour leur sympathie, leur disponibilité et leur encouragement.

Enfin, pour tous ceux qui n'ont pas été cités ici et qui de près ou de loin ont apporté un soutien et contribué d'une façon ou d'une autre à l'aboutissement de ce travail, nous voudrions dire les mots de remerciement et de gratitude. Que Dieu le tout puissant nous garde tous.

TABLE DES MATIÈRES

REMERCIEMENTS II

LISTE DES ABRÉVIATIONS VII

LISTE DES FIGURES VIII

LISTE DES TABLEAUX X

LISTE DES ANNEXES XI

RÉSUMÉ XII

ABSTRACT XIII

INTRODUCTION GÉNÉRALE 1

PREMIÈRE PARTIE : GÉNÉRALITÉS 3

CHAPITRE 1 : PRÉSENTATION DE LA ZONE D'ÉTUDE 3

1.1. SITUATION GÉOGRAPHIQUE 3

1.2. CARACTÉRISTIQUES GÉOGRAPHIQUES 4

1.2.1. Géomorphologie 4

1.2.2. Végétation 4

1.2.3. Climat 5

1.2.4. Géologie 5

1.2.5. Hydrographie 8

1.2.6. Hydrogéologie 9

1.2.7. Pédologie 11

1.3. POPULATION ET ACTIVITÉS ÉCONOMIQUES 11

CONCLUSION PARTIELLE 12

CHAPITRE 2 : NOTIONS ET CONCEPTS DE L'ÉTUDE 13

2.1.TRAITEMENT DES IMAGES SATELLITAIRES 13

2.1.1. Télédétection 13

2.1.2.Images satellitaires 13

2.1.3. Traitement 13

2.2.LINÉAMENTS 13

2.2.1.Définition 13

2.2.2.Caractéristiques 14

2.2.3.Détection 14

2.2.4. Concept du module de l'algorithme LINE de PCI 14

2.3.UTILISATION DES SIG 15

2.4. ANALYSE MULTICRITÈRE 15

2.5. CLASSIFICATION PAR ARBRE DE DÉCISION 16

2.6. CARTOGRAPHIE DES POTENTIALITÉS EN EAUX 17

CONCLUSION PARTIELLE 18

DEUXIÈME PARTIE : MATÉRIEL ET MÉTHODES 19

CHAPITRE 3 : DONNÉES ET MATÉRIEL 19

3.1. DONNÉES 19

3.1.1. Données cartographiques 19

3.1.2. Données climatiques 19

3.1.3. Données de forage 19

3.1.4. Données satellitaires 20

3.2. MATÉRIEL 21

CONCLUSION PARTIELLE 22

CHAPITRE 4 : MÉTHODOLOGIE 23

4.1. MÉTHODE POUR LA CARTOGRAPHIE DES LINÉAMENTS ET DE L'OCCUPATION DU SOL 23

4.1.1. Prétraitement des images 24

4.1.1.1. Correction radiométrique et atmosphérique des images 24

4.1.1.2. Mosaïque des images et extraction de la zone d'étude 24

4.1.2. Traitement de l'image Sentinel-2B pour la cartographie de l'occupation du sol 25

4.1.2.1. Composition colorée 25

4.1.2.2. Indice de végétation 25

4.1.2.3. Choix des sites d'entraînement 25

4.1.2.4. Extraction des classes d'occupation du sol 26

4.1.2.5. Classification supervisée (orientée Pixel) 26

4.1.2.6. Evaluation et validation de la classification 26

4.1.3. Extraction automatique des linéaments à partir des images Sentinel-2B 26

4.1.3.1. Rehaussement des images satellitaires 26

4.1.3.2. Extraction automatique des linéaments 27

4.1.3.4. Contrôle et validation des linéaments 27

4.2. CARTOGRAPHIE DES POTENTIALITÉS EN EAUX SOUTERRAINES SELON LA MÉTHODE DE L'ANALYSE MULTICRITÈRE 28

4.2.1. Mise en oeuvre de l'analyse multicritère 28

4.2.1.1. Identification des critères de décision 28

4.2.1.2. La classification et codification des critères de décision 28

4.2.1.2.1. Élaboration des critères de décision 30

4.2.1.3. Pondération des critères de décision 31

4.2.1.4. Calcul du degré de cohérence (IC) 32

4.2.1.5. Agrégation des critères par pondération 33

4.2.1.6. Validation de la carte de potentialité en eaux 33

4.3. CARTOGRAPHIE DES POTENTIALITÉS EN EAUX SOUTERRAINES PAR LES TECHNIQUES D'ARBRE DE DÉCISION 33

4.3.1. Description des composantes de l'arbre 33

4.3.2. Construction de l'arbre de décision 34

4.3.3. Validation de l'arbre de décision 34

4.3.4. Test de corrélation entre les méthodes 34

4.3.4.1. Test de conformité (coefficient de Kappa) 35

4.3.4.2. Analyse de surface 35

CONCLUSION PARTIELLE 37

TROISIÈME PARTIE : RÉSULTATS ET DISCUSSION 38

CHAPITRE 5 : CARTOGRAPHIE DE L'OCCUPATION DU SOL ET DES LINÉAMENTS 38

5.1. CARTE D'OCCUPATION DU SOL DE LA COMMUNE DE LOULOUNI 38

5.2. CARTOGRAPHIE STRUCTURALE DANS LA COMMUNE DE LOULOUNI 40

5.2.1. Extraction automatique des linéaments 40

5.2.2. Contrôle et validation des linéaments 41

5.2.3. Analyse statistique des fractures extraites 42

CONCLUSION PARTIELLE 43

CHAPITRE 6 : CARTOGRAPHIE DES POTENTIALITÉS EN EAUX SOUTERRAINES 44

6.1. CARACTÉRISTIQUES DES CRITÈRES DE DÉCISIONS 44

6.1.1. Infiltration efficace (Ie) 44

6.1.2. Pentes de la commune de Loulouni 45

6.1.3. Densité de drainage (Dd) 46

6.1.4. Densité de fracturation (Df) 47

6.1.5. Epaisseurs des altérites 48

6.2. CARTE DE POTENTIALITÉ EN EAU SELON LA MÉTHODE DE L'ANALYSE MULTICRITÈRE 49

6.2.1. Validation de la carte thématique « Potentialité en eau souterraine » 51

6.3. CARTE DE POTENTIALITÉ EN EAU SELON LA CLASSIFICATION DE L'ARBRE DE DÉCISION 53

6.3.1. Validation de la carte thématique selon l'arbre de décision 55

6.4. COMPARAISON DES MÉTHODES DE LA CARTOGRAPHIE DES POTENTIALITÉS EN EAUX SOUTERRAINES 56

6.4.1. Test de coefficient de Kappa 56

6.4.2. Analyse de surfaces 57

CONCLUSION PARTIELLE 58

CHAPITRE 7 : DISCUSSION 60

- CARTOGRAPHIE DE L'OCCUPATION DU SOL 60

- EXTRACTION AUTOMATIQUE DES LINÉAMENTS 60

- CARTOGRAPHIE DE POTENTIALITÉ DES EAUX SOUTERRAINES 61

CONCLUSION GÉNÉRALE 63

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 65

ANNEXES XIV