Composition colorée

La composition colorée permet de produire des images en vraies couleurs ou en fausses couleurs RGB (figure II.5a et II.6). Elle est utilisée dans ce travail pour faire ressortir des informations sur la nature des unités lithologiques et sur les structures géologiques. Pour avoir la composition colorée qui produit le maximum d’information, j’ai utilisé la méthode basée sur l’indice de facteur optimal (OIF : the Optimum Index Factor). Il s’agit ici d’une valeur statistique (générée par le logiciel ILWIS) utilisée pour sélectionner la combinaison optimale de trois bandes d’une même scène. Les trois bandes ayant la plus grande quantité d’information (la somme la plus élevée des écarts-types) fournies par cette méthode sont les bandes 7, 5 et 1 (tableau II.2). On attribue la couleur rouge à la bande 7, la couleur verte à la bande 5 et la couleur bleue à la bande 1. Cette composition colorée subit ensuite un traitement basé sur l’étalonnage et une augmentation spatiale en utilisant la bande panchromatique dont la couleur de résolution est la plus basse.

45 Tableau II.2: Statistique de la combinaison optimale de trois bandes ayant suffisamment d’information générée par ILWIS.

1: b1 b5 b7 ( 86.17) 2: b2 b5 b7 ( 85.74) 3: b3 b5 b7 ( 84.82) 4: b4 b5 b7 ( 84.27) 5: b2 b4 b7 ( 83.67) 6: b1 b4 b7 ( 83.56)

Figure II.5: a) Extrait de l’image satellite en composition colorée RGB en utilisant les combinaisons de bandes 7/5/1 ; b) carte géologique du massif de Ouaddaï réalisée par Gsell

46 permet d’identifier le caractère commun (teinte verte à l’échelle spatiale) de quartzite, et métapelites due à leurs compositions minéralogiques semblable (prédominance de quartz).

La composition colorée en vraies couleurs ou en fausses couleurs basée sur l’utilisation des différentes parties du spectre électromagnétique (7 infrarouge moyen 2 ; 5 infrarouge proche ; 1 aérosol) produit des images de bonne qualité et permet de bien différencier les types lithologiques (figure II.6). Ces signaux montrent quatre zones d’intérêts principaux en fonction de leurs couleurs : la couleur verte, rouge, jaune et grise. Les données de terrain ont permis de distinguer les lithologies correspondant à ces couleurs. Ainsi la couleur verte correspond aux métasédiments (métapelite et quartzites micacés), la couleur rouge correspond aux granitoïdes, la couleur jaune correspond aux grès et la couleur grise correspond aux formations superficielles. La similarité de couleur entre les quartzites micacés et les métapelites peut s’expliquer soit par leur composition minéralogique semblable (prédominance de quartz) ou soit par le fait que ces roches sont fortement altérées et recouverte par la couverture végétale. Cependant, les quartzites micacés se distinguent par une forte réflectance (relief plus imposant ; figure II.6a) tandis que les métapelites se développent autour des quartzites micacés et ont une réflectance moyenne (relief moyen ; figure II.6b). Les granitoïdes sont circonscrits ou discordants à la foliation des métasediments (figure II.6d).

47 Figure II.6: Discrimination lithologique. a) Composition colorée RGB en utilisant les combinaisons de bandes 7/5/1 ; b) Zoom sur les quartzites micacés en couleur verte et à forte réflectance (relief imposant) ; d) Zoom sur les métapelites en couleur verte et à faible réflectance (relief faible) ; d) Zoom sur les granitoïdes en couleur rouge, circonscrits et concordants sur la foliation des métasediments. Les grès se présentent en jaune.

48 B. Analyse en composantes principales

L’analyse en composantes principales est une méthode mathématique d’analyse graphique de données permettant de rechercher les directions de l’espace qui représentent le mieux les corrélations entre n variables aléatoires. Cette technique consiste également à réduire le nombre de variables et de rendre l’information moins redondante. Dans le but de cartographier les différents types lithologiques et les structures de la déformation ayant affecté le socle précambrien de la partie méridionale du Ouaddaï, j’ai effectué une analyse en composante principale sur les sept (7) premières bandes de l’instrument OLI, allant du visible à l’infrarouge moyen 2. Ceci conduit à l’obtention de 6 composantes (la bande 6 n’est pas prise en compte par l’analyse en composante principale) ACP1, ACP2, ACP3, ACP4, ACP5 et ACP7. Les résultats statistiques révèlent que la bande 1 (ACP1) possède le maximum de l’information décorrélée (figure II.7) et les trois premières bandes fournies par l’analyse en composante principale (ACP1, ACP2 et ACP3), montrent également en mode RGB le maximum de l’information en une seule image.

Figure II.7: Pourcentage en valeurs propres de différentes bandes obtenues par l’analyse en composantes principales (ACP). Cette figure montre que l’ACP1 présente le maximum d’informations avec un pourcentage en valeurs propres supérieurs à 150 suite à une amélioration par transformation inverse des fractions maximales de bruits (inverse MNF : Maximum Noise Fraction).

49 L’analyse en composantes principales offre les mêmes informations lithologiques que celles obtenues par la composition colorée. L’image fournie par la bande 1 seule en composante principale donne des informations sur certaines structures mais avec moins de précision concernant les contacts et les contours géologiques. Pour ce faire, l’utilisation de trois premières bandes (ACP1, ACP2 et ACP3), en mode RGB parait plus satisfaisante (figure I.8). On trouve des quartzites micacés et les métapelites en couleur rose foncée, les granitoïdes en rose claire, des grès en bleue, la couverture végétale en vert et les formations de couverture en bleue ciel. La précision des images obtenues par l’analyse en composante principale réside au niveau des contacts entre les lithologies et des contours lithologiques qui sont clairement discriminés. La forte réflectance des quartzites (figure I.8c) par rapport aux métapelites (figure I.8b) apparait plus claire à cet effet. Ces contours géologiques sont mal établis sur la carte géologique établie par Gsell et Sonet (1960).

Figure II.8: a) Extrait de l’image satellite : composition colorée RGB de ACP1, ACP2 et ACP3, b) Zoom sur un secteur dominé par les métapelites caractérisés par une teinte rose foncée et un relief moyen ; c) Zoom sur un secteur dominé par les quartzites micacés caractérisés par une

50 teinte rose foncée plus soutenue et un relief plus marqué que les micaschistes ; d) Zoom sur un secteur dominé par des plutons granitiques caractérisés par une teinte rose claire.