Méthode de l‟indice normalisé de végétation

Parmi les indices de végétation proposés depuis les origines de la télédétection spatiale, l‟indice de végétation normalisé (Rouse et al., 1974) est devenu l‟outil standard de description du comportement spectral de la couverture végétale. Cet indice, le plus souvent appelé NDVI, selon son abréviation anglaise, est calculé à partir des deux bandes spectrales, le rouge R et l‟infrarouge IR selon la formule suivante : NDVI = (IR-R)/(IR+R) (Tricart et al., 1996). Son utilité pour décrire le couvert végétal se base sur le fait que, d‟une part, ce dernier absorbe préférentiellement (mais pas uniquement) l‟énergie lumineuse dans les longueurs d‟onde du rouge pour la photosynthèse, et réfléchit par contre fortement cette énergie dans le proche infrarouge, en fonction de la structure inter-cellulaire du matériel végétal photosynthétisant (Gausman, 1985). D‟autre part, cet indice minimise la variation d‟illumination en fonction du relief (Holben & Justice, 1981), mais reste sensible à la turbidité de l‟atmosphère (Slater & Jackson, 1982 ; Jackson et al., 1983 ; Crippen, 1988).

Diverses alternatives ont été proposées pour remplacer le NDVI (Kauth et Thomas, 1976 ; Richardson & Wiegand, 1977 ; Perry & Lautenschager, 1984, Huette, 1988 ; Barret et al., 1989). Les variations des propriétés spectrales des sols liées à leur couleur et à leur brillance perturbent considérablement la détection de la végétation éparse, dans les milieux hétérogènes, à l‟aide des indices de végétation. Ces dernières années, une nouvelle génération d‟indices de végétation (NDVI, PVI, SAVI, MSAVI, TSARVI, ARVI, GEMI et AVI) a été développée dans le but de minimiser ces effets (Bannari et al. 1996). Ces auteurs ont montré que le modèle de transfert radiatif de premier ordre constitue un excellent outil d‟analyse et de compréhension des interactions entre le rayonnement électromagnétique, le couvert végétal et le sol nu. Ce modèle permet d‟analyser l‟effet de la couleur et de la brillance sur le facteur de réflectance et par conséquent sur l‟indice de végétation. Ces mêmes auteurs ont trouvé que les indices GEMI, AVI, NDVI, ARVI et PVI sont moins performants pour la gestion d‟un environnement à végétation éparse ou moyennement dense parce qu‟ils sont entachés d‟erreurs non négligeables liées aux propriétés optiques des sols nus. En revanche, les indices TSAVI, TSARVI, SAVI et MSAVI sont plus résistants aux changements des propriétés optiques des sols (couleur et brillance) et permettent de mieux discriminer le végétal du sol nu dans un environnement végétal épars et relativement complexe.

Toutefois, c‟est le NDVI qui est sans doute le plus largement utilisé et notre choix a porté sur ce dernier étant donné que cela ne nous empêchait pas de discriminer les zones

Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) 101 urbanisées (sols nus et zones habitées) des surfaces non urbanisées (champs emblavés et boisement). Cet indice constitue une information de base précieuse pour la gestion de l‟environnement végétal. Il s‟avère un paramètre indicatif de la qualité de vie urbaine étant donné qu‟il constitue un indicateur de l‟état de l‟environnement et une source d‟information potentielle originale et utile aux urbanistes et aux aménageurs responsables de la protection des milieux naturels (Forester, 1983 ; Nicoloyanni, 1990). Son intégration dans le SIG ouvre la porte à des études détaillées et riches en milieu urbain (Gallo et al., 1993). Il est utilisé essentiellement pour avoir un ordre de grandeur de surface susceptible d‟accentuer le ruissellement.

Grâce à un seuil de NDVI adapté, les valeurs de réflectance de certains des pixels qui peuvent être proches de celles d‟un sol nu ou bâti ont été identifiées. Il s‟avère que les matériaux de construction n‟ont pas des réflectances très divergentes excepté les nouvelles zones de construction ayant des nouvelles tôles. Mais, même cette indication prouvait un sol artificialisé étant donné que l‟objectif est de se rendre compte de l‟évolution de l‟accroissement des surfaces productrices de ruissellement, notamment les sols nus et les zones d‟habitation, comparativement aux zones pouvant atténuer le ruissellement (Champs emblavés et boisement).

Empiriquement, une valeur seuil de l‟indice NDVI égale à 0.14 a été fixée pour les images SPOT/Végétation afin de faire la distinction entre le sol nu et la végétation clairsemée (http://www.fao.org/ag/locusts/fr/activ/DLIS/satel/imgprod/index.html (consulté le 25 septembre 2011), mais pour augmenter la possibilité de détails, une bonne connaissance de l‟agglomération s‟est avérée indispensable. De manière itérative, le seuil radiométrique –0,1 a été choisi étant donné qu‟il permettait de bien discriminer les zones que nous connaissons parfaitement. Sur base de cette approche, la zone artificialisée a été extraite et l‟image binaire a été élaborée, ce qui facilitait la comparaison des surfaces dénudées de leur végétation dans l‟agglomération urbaine.

Pour comparer simultanément l‟extension des surfaces artificialisées de 1987, 2004 et 2006, une composition colorée de ces trois trames urbaines a été faite. Elle permettait de comparer visuellement et de repérer des endroits où des changements se sont manifestés en rapport avec l‟occupation du sol en termes d‟urbanisation traduisant l‟augmentation du bâti et/ou d‟autres surfaces artificialisées. L‟étalement urbain qui en résulte est mis en évidence à l‟aide de l‟image de 2006 par comparaison rétrospective avec les images 2004 et 1987.

Cette approche est intéressante car elle permet aussi de se rendre compte de la densification du bâti au sein même de l‟agglomération urbaine, outre l‟étalement dans les périphéries.

Notons qu‟une carte qui indique l‟utilisation du sol présente beaucoup d‟intérêt puisque certaines fonctions, notamment les sols nus ou dénudés de végétation, les zones d‟habitation et celles qui sont durcies et imperméabilisées ont des conséquences directes sur la qualité de l‟environnement d‟un lieu, notamment dans le domaine du transfert de l‟eau à la surface et/ou dans l‟accentuation du ruissellement.

4.3. Résultats