Automatisation de l'estimation de la perte de terre
2. la méthode
Actes des Journées scientifiques du réseau trosionetGCES de l'AUF -25-27octobre2005
Où
A=pertes en terres en tonne par hectare
2,24=coefficient permettant d'utiliser le système métrique
R
=
indice-pluie qui intègre l'énergie cinétique de la pluie et l'intensité maxima-les en trente minutes (exprimé en unité américaines)K
=
indice-sol qui caractérise la sensibilité d'un solàl'érosionLS=indice de pente (longueur et pourcentage) ou facteur topographique C=indice de culture
P
=
Indice des traitements anti-érosifsChacun des facteurs ci-dessus correspondra à une couche géographique.
2.1. L'érodibilité du sol (K)
Ce facteur dépend surtout de la composition du sol. Nous avons donc repris le nomographe conçu par Wischmeier, Johnson et Cross en 1971 [4]. Au lieu de trouver une fonction mathématique permettant d'avoir une approximation, nous avons directement introduit ces différentes courbes dans un logiciel de SIG. Nous les avons densifiées afin d'avoir toutes les valeurs de compositions possibles. Par exemple, les courbes des taux de sable sont au départ espacées de 5%puis de 10%.Après la densification, ces courbes existent toutes les 1%.
Par des intersections géométriques de droites avec ces courbes, on peut obtenir les valeurs de K sur toute la couche géographique correspondantes. Il est ainsi possible de cartographier la couche sol. On peut faire ainsi le calcul de K point par point ou considérer une zone entière, tel qu'un bassin versant, ou micro-bassin.
Ainsi donc, moyennant un fichier contenant la composition du sol, taux de sa-bles, taux de sable fins et de limons, taux de matières organiques, code de struc-ture et code de perméabilité, avec les coordonnées (GPS par exemple), il est possible d'estimer la valeur de K pour chaque point et de les spatialiser. Ce cas a été possible lors de notre travail car des analyses étaient déjà faites dans cette zone [5]. Dans le cas où l'utilisateur n'a pas les coordonnées, par contre il peut identifier les zones d'analyse sur un support géoréférencé une orthophoto notre étude, ou une carte, etc., il lui est possible de saisir les variables utiles, comme précédemment, et en faire le calcul de K.
Le résultat que nous avons obtenu est le même que ce qu'on lit directement sur le nomographe. Le résultat que nous avons trouvé par le calcul (0,17 en 2000) est également comparable avec celui qui a été calculé sur le haut-plateau malgache:
entre 0,13 en 1967-68; 0,12 en 1969 sur des parcelles standards [3]. L'avantage est que les données sont directement spatialisées donc on peut faire la cartographie de l'indice de sol.
3.Méthodes: indicateurs, SIG, cartographie
2.2. L'indice de pente
L'indice de pente est déterminé par l'expression:
L5
=
(L1/2/100).(0,76+0,535+0,07652)Où
L=longueur de pente en pieds S
=
pente en pourcentCette expression est utilisée pour l'expérimentation réalisée au CEI\IDARU en 1976 [3].
Avec les courbes de niveaux, nous avons généré un modèle numérique de ter-rain sous la forme des triangles de Delaunay [ 6; 7 ]. La pente est obtenue auto-matiquement et la longueur calculée par la formule classique
L= 2 5f1Bs Où
Sf
=
Surface du triangle Bs=
côté de faible penteAinsi L est la hauteur correspondant à la plus grande pente. Connaissant tous les facteurs qui entrent dans l'expression de LS, il est possible de cartographier le facteur de pente.
Dans le calcul que nous avons fait, nous sommes parti d'une couche de cour-bes de niveau issues de la restitution photogrammétrique en travaillant à grande échelle.
Par contre, il est bien possible d'utiliser des courbes issues de la base de données génériques existantes, comme la BD1 00l,issu de la carte de base de Madagascar.
En effet, cette échelle correspondra bien à une surface plus grande comme le bassin-versant [8, 9].
2.3. L'indice de culture C
En ce qui concerne l'indice de culture, une carte d'occupation du sol est néces-saire. Des valeurs déjà utilisées ultérieurement par le CENDARU sont reprises. Cet-te valeur est minimale pour la forêt dense, et maximale pour la jachère travaillée, lavakaet sol nu [3]. Ces valeurs ne sont pas très différents de celles proposées pour l'Afrique occidentale (Roose, 1994) [4].
Pour ce faire, nous l'avons tout simplement introduit dans une base de données.
Le principe est de faire la comparaison les deux données, c'est-à-dire l'occupation 1 BD100: base de données géographiques mise en place par l'Institut géographique et hydrogra-phique national (FTM), contenant les données topograhydrogra-phiques, en particulier les courbes de niveau, àpartir des cartes de base de Madagascar,àl'échelle du 1/100 000.
Actes des Journées scientifiques du réseau trosion et GŒS de l'AUF -25-27octobre2005
du sol réelle et l'occupation du sol pour laquelle les facteurs C sont connus. Dans le cas où l'utilisateur veut introduire directement la valeur correspondante àC,à l'aide d'une boite de dialogue.
Pour le cas de notre calcul, nous avons numérisé l'occupation du sol à partir d'un orthophoto, ainsi nous avons travaillé en grande échelle. Mais, notre objectif est de pouvoir utiliser les données déjà existantes sur l'ensemble du pays. Pour cela, il est possible de travailler avec la base de données de l'occupation du sol, dénom-mée BD2002•
2.4. L:indice de pluie
Comme la surface concernée est assez petite, nous l'avons considéré constante sur la zone. D'autre part, les stations de pluies sont assez éloignées l'une de l'autre.
L:expression reprise est:
R
=
Eg lm /173560 où R est l'indice d'agressivité climatique.Le premier facteur entrant dans l'expression de Rest Eg, l'énergie globale en tonne-mètre / km2
Eg=rEh
avec
Eh
=
(1214+
890 log Ih).qEh étant l'énergie de la tranche d'intensité homogène lh en mm/h et q la quan-tité de pluie en mm.
Le second facteur entrant dans l'expression de R est lm, intensité maximale de pluie en mm / heure, et
Im=2x130
130
=
Intensité maximum en 30 minutes.Ces expressions ont été utilisées par le CEI\lDARU3en 1976 [3].
Sur six années, de 1991 à 1996, nous avons trouvé une valeur moyenne de 437,6.
Les données météorologiques ont été recueillies auprès du service météorologi-que d'Antananarivo.
2 B0200: base de données géographiques contenant particulièrement l'occupation du sol, issue du traitement d'Images satellitales LAN05AT TM, et disponible en deux versions, 1990-1992 et 1998-2000. Les données sont généralisées pour avoir la précision d'une carte 1/200 000. Ainsi, les thèmes de surfaces faibles sont confondus avec ceux qui les contiennent
3 CENOARU: Centre de développement agricole et rural
3.Méthodes: indicateurs, SIG, cartographie
2.5. L'indice de protection antiérosive (P)
Dans les calculs que nous avons faits, nous avons supposé qu'il n'y pas de pro-tection anti-érosive. Ainsi, ce facteur est égal à 1. En effet, d'après les enquêtes ont montré que jusqu'à 63% des parcelles n'ont aucune structure de protec-tion antiérosive, sur l'ensemble de Madagascar. Et les structures les plus utilisées sont canaux de protection, jusqu'à 17% et les moins utilisés les brise-vents juste 1% [10].
2.6. Perte en sol
La perte en sol est calculée par la superposition de ces couches. Ainsi la mé-thode d'analyse spatiale utilisée est l'intersection entre les couches précédentes pour obtenir une nouvelle couche géographique ayant comme attribut la perte en terre, dont on peut donc faire la cartographie. Le problème est que les sur-faces ainsi obtenues peuvent être minuscules pour certaines. Pour résoudre ce problème, il suffit d'agréger le résultat par classe de perte en sol.