Région de Bidi, Nord Yatenga, Burkina Faso
François Guillet
La Petgola, E8 Cours Malbosc, Montpellier, France
L'objectif de cet article est de présenter une démarche rationnelle permettant l'élaboration d'une typologie et d'une cartographie des formations superficielles d'un petit bassin versant, utilisables à des fins de modélisation hydrologique ou de lutte contre l'érosion. Le petit bassin de Samniwéogo, lieu de cette étude, fait partie du terroir de Bidi. Il est situé dans la province du Yatenga, au Nord-Ouest du Burkina Faso.
Les observations au sol sont effectuées sur un ensemble de 75 sites ponctuels (100 m²). Elles portent sur le couvert végétal, le sol et son organisation superficielle. La typologie en surfaces de référence du bassin est ensuite établie à partir d'une codification des observations et d'une classification par la méthode des " distances minimum de tri ". La description des neuf surfaces de référence selon la nomenclature proposée par Casenave et Valentin (1989) permet d'envisager la modélisation de leur comportement hydrologique et, par voie de conséquence, la modélisation hydrologique spatialisée du bassin versant.
La cartographie des états de surface est réalisée à partir d'une image SPOT de début de saison des pluies (22-06-1987). Un traitement numérique de l'image définit huit classes radiométriques. Les correspondances entre ces classes radiométriques et les neuf surfaces de référence permettent d'établir un premier document cartographique, complété par une interprétation des photographies aériennes et un levé direct des zones cultivées sur le bassin versant au cours de l'année 1987.
The aim of this paper is to present a rational approach used to develop a typology and map the surface features on a small catchment area, in order to model the runoff and control the erosion. The basin of Samniwéogo, in the region of Bidi, is located in north-west Burkina Faso, province of Yatenga.
Ground observations, plant cover, soils and their surface structure, are made on 75 sites (surface area of approximately 100 m2). The typology of Reference Surfaces is established from a codification and a classification of the observations with the DIMITRI method (DIstances MInimum de TRI). The description of nine Reference Surfaces with the surface features list of Casenave and Valentin (1989) make it possible to model the runoff at the elementary scale .
In mapping the surface features, a SPOT view of the start of the rainy season (22-06-1987) was used and a digital classification made, which defined eight radiometric classes. The relationship between radiometric classes and Reference Surfaces makes it possible to map the natural surface features of the Samniwéogo basin, which was completed with aerial photographs after a survey of the fields during the rainy season 1987.
Cette étude s'inscrit dans la lignée des études hydrologiques de détermination de la ressource en eau des cultures effectuées dans la région de Bidi au Nord Yatenga (Burkina Faso) par l'Orstom (Serpantié 1988, Lamachère et Serpantié, 1991) et par le CIRAD (Guillet et al. 1991, Guillet 1991). Le bassin de Samniwéogo constitue un site de dimension intermédiaire (3 km2) au sein d'un dispositif emboîté : micro-parcelles (1 m2), parcelles (1 ha), petits bassins (2 à 10 km2) et grands bassins versants (50 à 150 km2).
Dans cet article, nous exposerons successivement:
· la méthodologie employée pour la description et la cartographie des états de surface,
· la description des surfaces élémentaires et des états de surface du bassin de Samniwéogo conduisant à une typologie des surfaces de référence,
· la cartographie des états de surface à partir d'une image SPOT de début de saison des pluies et de photographies aériennes.
La modélisation hydrologique et l'introduction des contraintes agricoles, ainsi que l'introduction des transformations du couvert végétal dans la modélisation hydrologique, sont traitées dans un autre article (Guillet, Lamachère et Puech, à paraître). Les surfaces cultivées sont soumises en effet aux migrations et rotations culturales d'une année à l'autre. De plus, au cours d'une saison des pluies, les façons culturales modifient radicalement l'état de surface des sols cultivés et leur comportement hydrologique (Lamachère 1991).
Le travail de terrain donne lieu à une segmentation du paysage en grandes zones géomorphologiques qui sont caractérisées par une description de leurs composantes édaphiques (sols, couvert végétal, pente, manifestations érosives) et anthropiques (travail du sol, aménagement, plantes cultivées). A l'intérieur de ces zones, définies par une description sommaire de leurs caractéristiques physiques et biologiques, on extrait un échantillon de 75 sites ponctuels (figure 1) choisis selon des critères morphopédologiques. Ces sites font l'objet de descriptions minutieuses du couvert végétal, du type de sol, de l'activité biologique superficielle, des surfaces élémentaires, selon des protocoles analogues à ceux du catalogue des états de surface de la zone sahélienne (Casenave et Valentin 1989).
Les descriptions, réalisées sur les sites ponctuels, ont été codifiées puis triées par une analyse factorielle des correspondances multiples (AFCM). Des noyaux, individus types, sont ainsi déterminés. Les groupes sont définis et les noyaux ajustés en procédant à des classifications itératives par la méthode des "distances minimum de tri" (DIMITRI, Girard et King 1988). Les caractéristiques de ces noyaux optimisés sont ensuite précisées et constituent les données descriptives des surfaces de référence. On en déduit finalement une typologie des organisations superficielles du sol sous la forme de descriptions d'un ensemble restreint de surfaces de référence (Guillet 1991).
Le rattachement des surfaces de référence à la typologie des états de surface proposée par Casenave et Valentin (1989) est réalisé à partir de descriptions détaillées de points d'observation, de lignes et de transects (Valentin 1988, N'Djafa Ouaga 1990, Zongo 1993, Mansour 1995). Les lignes sont des bandes rectilignes longues de 300 à 500 m, larges de 20 m et les transects correspondent à des successions de lignes recoupant différentes zones géomorphologiques. Chaque type de surface élémentaire étant associé à une relation hydro-pluviométrique dans le catalogue des états de surface de la zone sahélienne, le comportement hydrologique des surfaces de référence peut être caractérisé par une relation hydro-pluviométrique moyenne tenant compte du taux de recouvrement de chaque type de surface élémentaire.
Le choix de l'image SPOT, acquise le 22 juin 1987 à 12H TU, résulte du souhait exprimé par les phyto-écologues de disposer d'une image de début de saison des pluies permettant une bonne vision des couverts arboré et arbustif de la région de Bidi. En outre, le faible taux de recouvrement de la végétation herbeuse, à cette époque de l'année, a permis une cartographie des sols relativement aisée. Une amélioration de contraste par adaptation dynamique simple permet d'obtenir une visualisation satisfaisante des principales unités géomorphologiques. L'indice de végétation (NDVI), défini par la relation : NDVI = (PIR - rouge) / (PIR + rouge), est utilisé comme canal complémentaire caractéristique de la couverture végétale. Huit classes radiométriques ont été définies en utilisant l'adaptation dynamique (hypercubes) comme méthode de classification de l'image satellite.
Les correspondances entre ces classes radiométriques et les surfaces de référence sont établies par comptage des sites échantillonnés, localisés sur l'image satellite. Le traitement numérique de la seule image du 22 juin 1986 est insuffisant pour distinguer les zones cultivées. Une interprétation d'agrandissements de photographies aériennes et un levé direct sur le terrain sont nécessaires pour cartographier ces zones cultivées.
Au Sahel, les surfaces naturelles se différencient principalement par le couvert végétal, le type de sol et son organisation superficielle (encroûtement). Le type de sol varie peu au cours du temps. Par contre, la végétation annuelle présente de fortes variations saisonnières et la répartition spatiale des surfaces agricoles varie chaque année en fonction des assolements et des stratégies paysannes. Par contre, les types de culture, la nature et la dynamique des surfaces au cours du cycle cultural y sont relativement constants. La mise en culture constitue probablement, dans cette région soudano-sahélienne, le principal facteur de transformation des sols.
Le bassin de Samniwéogo se divise schématiquement en trois grands ensembles géo-morphologiques: le domaine cuirassé, le domaine sableux à drainage limité en profondeur et le domaine sableux hydromorphe.
Le domaine cuirassé se situe au sommet des versants. La densité du couvert végétal permet d'y différencier deux sous-ensembles : une unité de savane arbustive dense et une unité de savane arbustive dégradée.
Le domaine sableux à drainage limité en profondeur se situe à l'aval du domaine précédent. La cuirasse y est nappée d'une couverture de sables éoliens atteignant 2,5 m d'épaisseur dans la partie médiane du versant. Cette épaisse couche de sables est enrichie en argile et en concrétions ferrugineuses en profondeur. La densité du couvert végétal et la mise en culture subdivisent ce domaine en trois faciès étagés : une savane arbustive lâche, une savane arbustive lâche dégradée et des champs cultivés.
Le domaine sablo-argileux hydromorphe est localisé dans la partie aval de la toposéquence et sur les replats topographiques. Le sol, mal drainé, est hydromorphe à faible profondeur (0,5 m) dès l'approche du bas-fond. Le type de couvert végétal et la mise en culture subdivisent ce domaine en quatre unités : les champs cultivés, une savane herbeuse très dégradée, une savane herbeuse dense et une savane arborée et arbustive dense.
Casenave et Valentin (1989) définissent la surface élémentaire comme une unité pédologique superficielle différenciée sur un même type de sol dont la surface est caractérisée par un couvert végétal homogène et une organisation qui résulte des transformations subies sous l'effet des facteurs météorologiques, phytoécologiques, fauniques et anthropiques. Dans la région de Bidi, Lamachère a distingué 21 types de surfaces élémentaires (Mansour 1995) brièvement décrits sur le tableau 1.
La description des sites ponctuels a fait l'objet d'un encodage systématique des descriptions afin de permettre un traitement statistique des données. Ces descriptions prennent en compte non seulement la surface du sol, son relief, sa couverture végétale et sa porosité, mais aussi la pente du terrain, les profondeurs d'induration et d'hydromorphie.
Les micro-horizons pelliculaires de surface (MOPS) sont décrits conformément aux normes proposées par Casenave et Valentin (1989). Cinq types de micro-horizons pelliculaires ont été observés :
1 : type grossier (GRO) - 2 : pellicule d'érosion (ERO)
3 : pellicule de dessiccation (DES) - 4 : surface culturale (C1 à C3)
5 : croûte structurale à 3 horizons (ST3) - 6 : croûte de décantation (DEC)
La porosité vésiculaire. Valentin (1985) insiste sur son effet limitant l'infiltration, par piégeage de l'air sous la forme de petites bulles lors de l'engorgement de la surface du sol. La codification de cette caractéristique est la suivante : 1 absence de porosité vésiculaire, 2 faible porosité vésiculaire, 3 forte porosité vésiculaire.
Les microalgues sont des cyanophycées à mucilage et constituent une armature de la surface sur certains versants argilo-limono-sableux décapés par l'érosion. Constituées d'un tissage de filaments mycéliens couverts d'un mucilage, elles tendent à imperméabiliser la surface du sol lorsqu'elles s'humectent (Dulieu, Gaston et Darley, 1977). L'absence d'algues a été codée 1, la présence d'algues a été codée 2.
La végétation, par la densité de la couverture végétale, est un facteur essentiel de porosité des surfaces. Cependant, son influence sur l'interception, le ruissellement et l'infiltration varie en fonction du type de couvert et du taux de recouvrement de la surface du sol. Nous avons donc distingué, dans nos descriptions, le taux de recouvrement végétal global, les couverts arboré, arbustif et herbacé. Chaque type de couvert a été codé en trois classes : densité faible (1), densité moyenne (2) et densité forte (3).
Les perforations animales : Lal (1988) rappelle, en ce qui concerne les
termites, que l'accroissement d'infiltration dépend du degré de connexion des réseaux
de macropores avec la surface. Les perforations zoologiques de la surface du sol ont été
codées en trois classes:
rares (1), moyennes (2) et fortes (3).
Les figurés de surface sont les manifestations superficielles de l'érosion et de la dessiccation. Leur codification fait état de l'absence de figures (1) ou de leur présence dans l'ordre de leur incidence bonifiante sur l'infiltration (2,3,4).
TABLEAU 1
Les surfaces élémentaires de la région de Bidi
| Types | Principales caractéristiques des surfaces | ||||
| de surfaces élémentaires |
Sols | Micro- relief |
Couvert végétal | Position topographique |
Croûtes % de recouv. |
| Surfaces cultivées | |||||
| C 1.1 | Sableux | Fort | Faible | Haut et mi-versant | Sans |
| C 1.2 | Sab.-lim.-arg. | Fort | Faible | Bas versant | Sans |
| C 2.1 | Sableux | Moyen | Faible | Haut et mi-versant | Por. vés.< 30% |
| C 2.2 | Sab.-lim.-arg. | Moyen | Faible | Bas versant | Por. vési.< 30% |
| C 3.1 | Sableux | Faible | Faible | Haut et mi-versant | Por. vés.> 30 % |
| C 3.2 | Sab.-lim.-arg. | Faible | Faible | Bas versant | Por. vés.> 30 % |
| Surfaces à faible activité faunique et sans charge grossière | |||||
| DES 1 | Sableux | Moyen | Sup. à 50 % | Haut et mi-versant | Dessic., 0% |
| DES 2 | Sableux | Moyen | Inf. à 50 % | Haut et mi-versant | Dessic. < 30 % |
| DES 3 | Sab.-lim.-arg. | Moyen | Sup. à 50 % | Bas versant | Dessic., 0% |
| DES 4 | Sab.-lim.-arg. | Moyen | Inf. à 50 % | Bas versant | Dessic. < 30 % |
| ST 2.1 | Sableux | Faible | Nul | Haut et bas versant | Struct. 2, 100 |
| ST 2.2 | Sableux | Faible | Sup. à 50 % | Haut et bas versant | Struct. 2, 100 |
| ST 3 | Sable et gravi. | Faible | Nul | Haut versant | Struct. 3, 100 |
| DEC 1 | Limno-argil. | Faible | Inf. à 20 % | Bas versant | Décant., 100 |
| DEC 2 | Sableux | Faible | Inf. à 50 % | Mi-versant | Décant., 100 |
| DEC 3 | Argileux | Faible | Inf. à 20 % | Bas-fond | Décant., 100 |
| ERO 1 | Arg. et gravi. | Faible | Nul | Haut versant | Erosion, 100 |
| ERO 2 | Sableux | Faible | Nul | Mi-versant | Erosion, 100 |
| ERO 3 | Sab.-lim.-arg. | Faible | Nul | Bas versant | Erosion, 100 |
| Surfaces à faible activité faunique et avec charge grossière supérieure à 40 % | |||||
| GRO 1 | Gravillonnaire | Moyen | Très faible | Haut versant | Struct. 3, 100 |
| GRO 2 | Graveleux | Moyen | Très faible | Haut versant | Struct. 3, 100 |
Le méso-relief traduit l'état de rugosité de la surface du sol. Il se présente sous deux formes : les modelés culturaux (billons, sillons ou buttes) et les modelés sableux éoliens. Il intervient dans le stockage superficiel des eaux et contribue à retarder le ruissellement (Lamachère et Serpantié, 1991). L'importance du méso-relief est codée de 1 à 3 par ordre croissant.
La texture renseigne sur la composition du squelette et de son réseau poreux. La codification de la texture est la suivante: A sols argileux, S sols sableux, K cuirasse ou carapace latéritique. Les éléments grossiers constituent l'armature de la macro-porosité. La fréquence d'éléments grossiers a été codée de 1 à 3 par ordre d'abondance croissante.
La couleur renseigne sur l'état de la végétation à la surface du sol. La codification de la couleur est la suivante: B brun, G gris, J jaune, N noir, R rouge. L'équilibre entre deux couleurs est noté par deux lettres majuscules. La plus faible importance d'une couleur est notée par une lettre minuscule.
La pente du terrain est codée 1 pour une déclivité métrique inférieure à 1 % et 2 pour une déclivité métrique comprise entre 1 et 3 %.
L'induration peut provoquer un arrêt de l'infiltration à faible profondeur. Par ordre croissant, nous distinguons les profondeurs d'induration suivantes : inférieures à 10 cm (1), comprises entre 10 et 50 cm (2), comprises entre 50 cm et 2 m (3) et supérieures à 2 m (4).
L'hydromorphie caractérise bien le fonctionnement hydrique actuel du sol. Sa profondeur de manifestation correspond à l'existence d'un engorgement permanent du sol au cours de la saison des pluies. Par ordre croissant, nous avons distingué les profondeurs: inférieure à 1 m (1), comprise entre 1 et 2 m (2), supérieure à 2 m (3).
La situation géomorphologique des sites a été codée selon l'ordre topographique suivant: butte cuirassée (1), haut glacis (2), moyen glacis (3), bas glacis (4), thalweg (5), bas-fond (6).
L'analyse factorielle des correspondances
L'analyse factorielle des correspondances (AFC) est effectuée une première fois à partir d'un tableau de 17 variables correspondant à celles qui ont été définies précédemment. Ces variables sont décrites sur un échantillon de 75 sites ponctuels du petit bassin de Samniwéogo. La forme générale du nuage de l'AFC permet de recoder convenablement les variables et d'assurer ainsi la cohérence de la classification. En ne conservant que huit variables décrivant l'état de surface du sol : le couvert végétal global, les micro-horizons superficiels, la porosité vésiculaire, la texture, les micro-algues, la couleur, le méso-relief et le figuré de surface, la classification conserve toute sa cohérence.
La classification par les DIstances MInimum de TRI (DIMITRI)
La classification par la méthode des distances minimum de tri (Girard 1983, Girard et King 1988) permet la constitution de groupes de référence identifiés par leurs centres. Elle se fait au cours d'approximations successives en initialisant la procédure avec des noyaux identifiés d'après les résultats de l'analyse factorielle des correspondances. Pour les approximations suivantes, on redéfinit les caractéristiques moyennes des variables de chaque noyau en s'efforçant de minimiser la distance moyenne interne à chaque groupe et la distance moyenne générale. On arrête la procédure lorsque les distances moyennes des noyaux ne décroissent plus. Pour le petit bassin versant de Samniwéogo (tableau 2), la cinquième approximation a été retenue pour établir la typologie des surfaces de référence car elle donne la typologie la mieux adaptée au terrain pour des distances stables, très proches des distances minimales.
Les 75 sites du petit bassin versant de Samniwéogo peuvent être rattachés individuellement à neuf groupes caractérisés par les valeurs des variables de leurs noyaux. Ces neuf surfaces de
TABLEAU 2
Distances de tri par la méthode DIMITRI ( 10-4)
| Noyaux | Ordre des approximations | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| N1 Sam6 | 101 | 86 | 98 | 98 | 93 | 93 | 92 | 92 |
| N2 809 | 95 | 63 | 50 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| N3 814 | 118 | 97 | 53 | 75 | 74 | 74 | 74 | 74 |
| N4 816 | 52 | 52 | 53 | 65 | 79 | 79 | 79 | 79 |
| N5 802 | 117 | 70 | 94 | 77 | 76 | 100 | 97 | 97 |
| N6 Sam3 | 97 | 105 | 68 | 39 | 38 | 38 | 38 | 38 |
| N7 Sam7 | 78 | 25 | 68 | 43 | 58 | 58 | 58 | 58 |
| N8 P4 | 25 | 93 | 108 | 115 | 117 | 71 | 73 | 73 |
| N9 R9 | 91 | 82 | 25 | 25 | 24 | 24 | 24 | 24 |
| Dist. moy. | 91 | 75 | 68 | 59 | 59 | 59 | 59 | 59 |
TABLEAU 3
Description codée des surfaces de référence
| Variables | Surfaces de référence | ||||||||
| descriptives | A | B | C | D | E | F | G | H | I |
| Couv. végét. | 1 | 1 | 3 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 |
| Arbres | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 |
| Arbustes | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 |
| Herbes | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 |
| M.O.P.S. | 1 | 2 | 1 | 4 | 2 | 2 | 2 | 5 | 6 |
| Poro. vési. | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 3 | 3 | 2 | 1 |
| Algues | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 | 2 |
| Fig. surf. | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 |
| Méso-relief | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 |
| Texture | K | S | S | S | S | S | A | S | A |
| Elém. gros. | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Couleur | R | R J | G b | B j | R J | J R | J G | B G | B N |
| Pente | 1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| Prof. indur. | 1 | 2 | 2 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Prof. hydrom. | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 |
| Géomorpho. | 1 | 2 | 3 | 2 | 3 | 3 | 5 | 4 | 5 |
référence sont présentées sur le tableau 3 selon leurs caractéristiques codées. Leurs compositions en surfaces types élémentaires, selon la nomenclature de Casenave et Valentin (1989) et conformément au tableau 1, et leurs descriptions sont présentées ci-après.
SR "A" : milieu cuirassé ou rocheux. Les cuirassements ou enrochements granitiques sont plus ou moins compacts et fissurés, avec des éléments grossiers à la surface du sol. Une végétation arbustive se développe dans les anfractuosités de la cuirasse. Un tapis herbacé couvre les dépôts sableux éoliens en micro-buttes. Composition : 0,02 DES1 + 0,05 DES2 + 0,03 ST21 + 0,15 DEC1 + 0,05 DEC2 + 0,20 ERO1 + 0,40 GRO1 + 0,10 GRO2.
SR "B" : milieu dégradé sur cuirasse. Les sols sableux peu épais sont couverts de pellicules d'érosion de couleur rouge à jaune, sans porosité, sans traces d'activités animales, avec des figurés superficiels en prismes et une semelle de labour. Le méso-relief est dunaire, la couverture végétale faible à nulle. Les formations cuirassées sont peu profondes, la pente est modérée. Composition : 0,35 DES1 + 0,10 ST21 + 0,10 DEC1 + 0,10 DEC2 + 0,15 ERO1 + 0,20 GRO1.
SR "C" : milieu sableux de haut de pente bien drainé en surface. Ces surfaces se développent dans les talwegs sableux ou sur les zones légèrement concaves des hauts de pentes à cuirasse ou carapace peu profonde. La couverture végétale y est dense, herbacée et arbustive. Les perforations animales y sont importantes. L'hydromorphie s'y manifeste parfois à faible profondeur. Composition : 0,45 DES1 + 0,05 ST21 + 0,05 DEC1 + 0,20 DEC2 + 0,20 ERO1 + 0,05 GRO1.
SR "D" : milieu dégradé de haut de pente assez bien drainé. Des pellicules d'érosion, brunes-jaunes, sans algue, apparaissent sur sols sableux avec peu d'éléments grossiers. Les perforations animales y sont faibles et les figurés d'érosion (rainurages et fentes de retrait) fréquents. Le méso-relief est peu important, cultural ou micro dunaire, la pente est faible à modérée. La couverture végétale est faible à modérée, essentiellement arbustive. Composition : 0,05 DES1 + 0,30 DES2 + 0,05 ST21 + 0,10 ST3 + 0,05 DEC2 + 0,45 ERO2.
SR "E" : domaine sableux. Des pellicules de dessiccation ou culturales couvrent des sols sableux rouges à jaunes. La porosité vésiculaire est peu importante et les éléments grossiers sont absents. Il n'y a pas de figurés de surface mais un méso-relief important. La couverture végétale est modérée, principalement herbacée (Zornia, Eragrostis) avec des arbustes aux abords des thalwegs (Guiera senegalensis). La pente est modérée. Composition : 0,50 DES1 + 0,10 DES2 + 0,05 ST21 + 0,20 DEC2 + 0,15 ERO2.
SR "F" : milieux dégradés de bas de pente. Des pellicules d'érosion et structurales à deux micro-horizons apparaissent sur sols sableux avec ou sans algues. La porosité vésiculaire est moyenne à forte, les éléments grossiers peu abondants. L'érosion forme des micro-marches, le rainurage est polygonal. La couverture végétale est faible à nulle, constituée d'arbustes et d'herbes annuelles peu denses. L'hydromorphie apparaît à faible profondeur (1m), la pente est faible à modérée. Composition : 0,05 DES1 + 0,30 DES2 + 0,05 ST21 + 0,15 DEC2 + 0,45 ERO2.
SR "G" : milieux cultivés et jachères de bas de pente. Les sols sont sableux fins, bruns-jaunes-gris, à tendance limoneuse, couverts de pellicules culturales ou de dessiccation à porosité vésiculaire faible à modérée. Cette surface est peu colonisée par les micro-algues. Les perforations de la faune y sont assez fréquentes. Le méso-relief est prononcé et la couverture végétale est constituée principalement d'herbes annuelles (Shoenefeldia gracilis.). La pente est faible. Composition : 0,50 DES3 + 0,20 DES4 + 0,20 DEC2 + 0,10 ERO3.
SR "H" : bas-fond dégradé. Des croûtes de ruissellement, de dessiccation ou de décantation apparaissent sur des sols sablo-argileux, souvent colonisées par les feutrages algaires à Scytonema sp.; l'aspect du sol est compact, sans porosité biologique. La couverture végétale est faible arbustive et arborée. Composition: 0,10 DES3 + 0,20 DES4 + 0,70 ERO3.
SR "I" : bas-fond hydromorphe peu ou pas cultivé. Des croûtes de décantation, associées à des cyanophycées, apparaissent sur des sols argileux. Les perforations animales sont nombreuses et les fentes de retrait forment de larges ouvertures. La couverture végétale est dense, herbacée, arbustive et arborée. La pente y est nulle à très faible. Composition: DEC3.
En première analyse, on remarque sur la figure 1, composition colorée de l'image SPOT du 22 juin 1987, la disjonction franche des trois milieux principaux: bas-fond et axes de drainage (surfaces de référence H et G), glacis (surfaces de référence C à F) et surfaces cuirassées ou gravillonnaires (surfaces de référence A et B).
TABLEAU 4
Fourchettes de calibrage des bandes spectrales
| Canaux et pseudo-canaux |
Valeur minimale |
Valeur maximale |
| P.I.R. (XS3) | 115 | 160 |
| Rouge (XS2) | 60 | 115 |
| Vert (XS1) | 60 | 110 |
| NDVI | 134 | 170 |
L'image SPOT a été acquise après un total pluviométrique saisonnier de 25 mm, la dernière pluie (5 mm) datant du 16 juin. Les réflectances ont été corrigées des perturbations atmosphériques. Pour le traitement numérique de cette image, nous avons utilisé les trois canaux Spot et l'indice de végétation normalisé (NDVI), combinaison entre les canaux XS2 (rouge) et XS3 (proche infrarouge). Le recalibrage des histogrammes de chaque bande spectrale selon les fourchettes du tableau 4 permet une visualisation satisfaisante.
Dans les zones à végétation abondante (bas-fond, thalweg), la contribution de l'indice de végétation est forte. Pour le reste de la zone, l'état végétatif des plantes étant très peu développé au mois de juin, l'indice de végétation y est faible et varie peu.
La classification par adaptation dynamique permet finalement d'obtenir huit classes
radiométriques notées ci-après par les lettres grecques 
à 
.
Le report des 75 sites d'observations au sol sur l'image satellitaire permet d'établir un tableau de correspondance entre les classes radiométriques et les surfaces de référence (tableau 5). A la lecture de ce tableau, il apparaît nettement une bonne identification entre classes radiométriques et surfaces de référence pour :
· la classe et les milieux cuirassés (, A),
· la classe 
et les milieux sains de haut de pente (, B),
· la classe 
et les milieux sableux sains (, E),
· la classe et le bas-fond à végétation dense (, I).
TABLEAU 5
Correspondance entre classes radiométriques et surfaces de référence
| Surfaces de référence | Classes radiométriques |
Sommes des sites | |||||||
|
 |
|
|
 |
 |
y | |
||
| A | 9 | 1 | 1 | 11 | |||||
| B | 1 | 5 | 12 | ||||||
| C | 2 | 2 | 2 | 6 | |||||
| D | 1 | 6 | 1 | 8 | |||||
| E | 2 | 10 | 3 | 3 | 1 | 19 | |||
| F | 8 | 8 | |||||||
| G | 7 | 7 | |||||||
| H | 3 | 3 | |||||||
| I | 1 | 2 | 4 | 7 | |||||
| Canaux | Valeurs moyennes et fourchettes de réflectance des canaux SPOT | ||||||||
| XS 1 | 51-85 | 80-85 | 82 | 83 | 90-110 | 100-120 | 77 | 64-85 | |
| XS 2 | 51-95 | 95-135 | 82 | 83 | 90-115 | 98-130 | 81 | 57-80 | |
| XS 3 | 94-135 | 115 | 125 | 148 | 130-150 | 144-166 | - | 123-153 | |
La classe
paraît bien identifiée (75 %) à l'aide des deux surfaces de référence D et F
correspondant aux milieux sableux dégradés.
La classe
est un mélange des surfaces de référence E (30 %) et G (70 %) qui correspondent à des
sols sableux à sablo-limoneux peu dégradés.
Les classes
(sols gravillonnaires) et Y (couvert ligneux assez dense et milieux dégradés)
sont composées d'un mélange de quatre à cinq surfaces de référence différentes.
A partir du tableau 5 il est ensuite possible de caractériser le fonctionnement hydro-pluviométrique de chaque classe radiométrique en tenant compte de sa composition en surfaces de référence et de la composition de ces dernières en types de surfaces élémentaires. A chaque surface élémentaire il est en effet possible d'associer une relation hydro-pluviométrique, extraite du catalogue des états de surface de la zone sahélienne (Casenave et Valentin, 1989) ou tirée des expériences de simulation de pluie réalisées dans la région de Bidi (Lamachère 1991 ; Guillet 1991).
Sur le petit bassin de Samniwéogo, et plus généralement dans la région de Bidi, les cultures sont pratiquées sur les sols sableux et dans les bas-fonds.
A partir d'images satellite ou de photographies aériennes de saison sèche, il est difficile, sinon impossible, de distinguer les champs cultivés des jachères et des sols nus qui les entourent. Il faut pouvoir disposer d'images satellite prises après les sarclages pour espérer réaliser, avec quelques chances de succès, une cartographie des ces zones.
FIGURE 2
Etats de surface (1987-1991) : bassin versant de Samniwéogo (Bidi)
Nous avons donc opté, sur le petit bassin de Samniwéogo, pour une cartographie des zones cultivées à partir d'agrandissements de photographies aériennes en effectuant de nombreux levés de terrain, ce qui nous a permis de caractériser cas par cas le type de culture et l'état de surface du sol.
L'association de la carte issue du traitement numérique de l'image satellitaire et de la carte des zones cultivées pour l'année 1987 permet de dresser une carte des états de surface du bassin versant de Samniwéogo utilisable pour une modélisation hydrologique. Cette carte est présentée à la figure 2.
A partir d'une description très précise de la surface du sol sur un nombre limité de sites ponctuels (75 sur le bassin de Samniwéogo), il est possible, après codification des descriptions, de réaliser une typologie fondée sur une méthode statistique de tri définissant un nombre restreint de surfaces de référence, qui peuvent être caractérisées dans leur comportement hydrologique en introduisant dans les descriptions la nomenclature des surfaces élémentaires proposée en zone sahélienne par Casenave et Valentin (1989).
En zone sahélienne, le traitement numérique d'une image SPOT et l'analyse des correspondances entre les classes radiométriques, issues du traitement des images, et les surfaces de référence, issues du traitement statistique des observations au sol, montrent une adéquation intéressante entre les deux types de classification. Certaines confusions sont néanmoins inévitables et il faudrait faire appel au traitement multidate des images satellite pour les réduire ou les éliminer.
De même, il n'a pas été possible de cartographier directement les zones cultivées sur l'image SPOT du 22 juin 1987 ou sur les photographies aériennes. Seuls les levés de terrain ont permis de résoudre ce problème délicat. En zone sahélienne, les zones cultivées ne semblent pas identifiables en début de saison des pluies, car la végétation herbacée commence à peine à se développer sur les jachères (Serpantié et al. 1989) et les activités culturales ne modifient pas la réflectance des sols sableux. L'identification des surfaces cultivées et l'analyse de l'accroissement du couvert végétal sont envisageables sur des images satellite prises entre le début du mois d'août et la mi-octobre.
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