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2008
421

Télédétections thermiques infrarouges des concentrations urbaines au Maroc

Recognition of Urban Areas in Morocco by Thermal Infrared Remote Sensing
Sébastien Gadal

Résumés

Les données infrarouges thermiques NOAA 14 AVHRR et LANDSAT 5 TM peuvent être employées dans la télédétection des concentrations urbaines et de l’habitat et servir de base à l’étude des processus d’urbanisation et de métropolisation. Prises à l’aurore, elles permettent de détecter, à deux différents niveaux d’analyses géographiques ; avec NOAA 14 AVHRR les fortes concentrations de populations, les agglomérations de plus de 36000 habitants ; avec LANDSAT 5 TM les densités de bâtis d’une ville comme Kenitra au Maroc. Leur différence de résolution spatiale au sol (1,1x1,1 Km avec AVHRR et 120x120 m avec TM) permet, respectivement, une analyse aux niveaux intra urbain et régional de l’urbanisation littorale de la Métropole atlantique marocaine (Mam). L’adéquation entre les différents résultats issus du traitement des données de télédétections infrarouges thermiques et sociodémographiques met en évidence le caractère complémentaire des informations géographiques produites par télédétection. Les données sont obtenues à partir des spatiocartes de température de surface qui sont confrontées avec NOAA 14 AVHRR à la carte de répartition de la population urbaine du Maroc ; avec LANDSAT 5 TM à la carte topographique et au plan d’urbanisme de la ville de Kenitra.

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Texte intégral

Introduction : télédétection infrarouge thermique et métropolisation

1Les données de télédétections infrarouges d’une façon générale et plus précisément d’images infrarouges thermiques (IRT) pour les études des processus de métropolisation ont été ponctuellement employées entre la fin des années 1960 et le début des années 1970 (Tobler, 1969), (Croft, 1979), puis développées dans les années 1990 pour la reconnaissance et l’analyse des concentrations de populations et des dynamiques d’urbanisation à l’échelle régionale. Ces études, utilisant les propriétés du capteur OLS (Optical linescan system) dans les fenêtres spectrales du visible proche infrarouge (VNIR : 0,40-1,10µm) et de l’IRT (10-13,4µm) embarquées sur les vecteurs DMSP (Defence meteorological satellite program) se sont concentrées sur des analyses de l’urbanisation et des concentrations humaines au niveau régional et méso continental en raison de la résolution spatiale des photographies spatiales prises de nuit. Les scènes couvrent une superficie de 4028 x 4028 Km2 avec deux résolutions spatiales possibles : 550 x 550 mètres pour les images VNIR enregistrées de jour et 2,7 x 2,7 Km pour les photographies de nuit. Elles sont et ont été employées dans trois domaines d’application couvrant trois champs d’approche et d’analyse des concentrations de populations actuelles que sont les territoires métropolisés : l’identification de la trame urbaine (Croft, 1979), l’estimation des densités de populations (Elvidge et al. 1997), (Sutton et al. 1997), (Mesev, 1998) et la production de bases de données morpho-démographiques spatio-temporelles sur les zones urbanisées à l’échelle globale (Dobson et al. 2000), (LandScan, 2005). Si ces recherches faites au moyen des photographies IRT de DMSP permettent d’aborder les processus de métropolisation aux échelles régionales et subcontinentales, elles sont peu adaptées à l’analyse des structures méso métropolitaines et à l’identification d’objets géographiques caractéristiques de territoires en métropolisation comme l’axe littoral Kenitra Rabat Casablanca, la Métropole atlantique marocaine (Mam), en raison d’une résolution spatiale trop faible. Elles limitent la compréhension des transformations territoriales induites par les dynamiques de métropolisation dans le sens où c’est un phénomène géographique, sociétal, politico-économique et spatial multi scalaire. Sa compréhension passe par des échelles d’analyses et des interprétations à différents niveaux géographiques allant de l’étude des comportements individuels au travers des formes de territorialisation comme l’habitat, à l’identification des modes de structuration et d’organisation de l’espace géographique, au moyen de la télédétection de démarches multi-niveaux multi-capteurs. Dans le cas de l’étude de la Mam, deux types de données thermiques infrarouges enregistrées à l’aurore ont été utilisées : les images NOAA 14 AVHRR et une scène Landsat 5 TM. Chacune de ces sources d’information spatiale renseigne à deux niveaux d’observation sur un ou des aspects de la Mam grâce aux informations morphologiques et sociales que l’on peut extraire et produire de celles-ci affinant l’heuristique et les connaissances que l’on peut avoir de ce territoire.

Données thermiques infrarouges et indicateurs socio-économiques

Une approche multi-capteurs, multi-résolutions

2Deux sources de données de télédétection infrarouge thermique prises à l’aurore ont été utilisées : les images NOAA 14 AVHRR (canaux 4 et 5) et une image LANDSAT 5 TM (canal 6). Les deux images NOAA 14 AVHRR employées, d’une résolution spatiale au sol d’environ 1,1 Km², prises le 19 mai 1995 à 6h00 du matin, couvrent la totalité du Maroc, une scène satellite NOAA couvrant une surface de 9 millions de Km². La retranscription du rayonnement électromagnétique de la surface de la Terre se fait sur 512 niveaux, le nombre de niveaux déterminant le degré de discrimination fréquentielle des objets géographiques. Le fait que les fenêtres spectrales de NOAA 14 AVHRR et LANDSAT 5 TM couvrent la « région d’émission normale de la surface terrestre » (Bonn, 2000) permet de détecter les zones de forte émissivité qui, en l’occurrence, sont les pôles urbains, les zones industrielles, certains massifs calcaires et des zones touchées par la pollution aquatique. La région d’émission normale de la surface terrestre se situe entre 8 - 9.2 µm et 10.2 -12.4 µm, les fenêtres spectrales couvertes par les capteurs spectraux se situent respectivement entre 10.3 - 11.3 µm, 11.5 - 12.5 µm avec AVHRR, entre 10.4 - 12.5 µm avec TM. La région du domaine spectral 8 à 10 µm n’est pas couverte avec données spatiales NOAA 14 AVHRR et LANDSAT 5 TM. L’atmosphère n’est pas transparente dans cet intervalle spectral.

3 L’image LANDSAT 5 TM utilisée est une donnée qui a été prise à 5h45 du matin le 19 mai 1995. Elle répond à trois exigences. La première est d’avoir une image prise lorsque les voiles de pollution aérosol et les effets de serre sont réduits au minimum. L’effet de serre et les pollutions aérosols ont tendance à « voiler » l’émissivité IRT des objets au sol, ce qui est souvent le cas pour la Mam en cette période (Viers, 1993). La différence de température radiative entre les objets qui ont une inertie thermique faible et ceux qui ont une inertie thermique élevée permet de mieux discriminer les objets géographiques comme les centres urbains de nuit. L’obstruction visuelle des objets au sol par les entrées de masses d’air maritime est limitée à l’heure des deux prises de vues. Le centre urbain de Kenitra est soumis à un climat méditerranéen de type californien (Viers, 1993). Il est marqué, l’été, par d’intenses périodes de brouillard diurne ce qui a une influence considérable sur la mesure de l’émissivité IRT des objets car la nappe s’interpose entre la surface du sol et le capteur du satellite et détermine des zones froides sans aucun rapport avec la température des objets au sol en sachant que la vapeur d’eau est le principal élément qui perturbe le signal et influence la mesure de la radiance des objets au sol ; d’où l’importance de l’heure de prise avant la formation du brouillard.

Les indicateurs socio-économiques produits

4À partir des images de télédétections thermiques infrarouges NOAA 14 AVHRR et LANDSAT 5 TM, plusieurs classes d’informations morpho urbaines et sociodémographiques peuvent être produites aux niveaux d’analyses géographiques régionales et méso métropolitaines.

  • D’une part, des indicateurs de morphologies urbaines : trames et extensions urbaines, organisations et structures méso métropolitaines de la Mam avec les données IRT NOAA 14 AVHRR, morphologies des quartiers, densités, types et formes d’habitats et de bâtis avec l’image IRT LANDSAT 5 TM. L’intérêt de ce type d’information géographique vient du fait que le bâti apparaît sur les images satellites comme un indicateur spatial et géographique de la territorialisation (Di Méo, 1998), mesurable, quantifiable et qualifiable. Il constitue un lien sémantique entre l’information radiométrique et la signification sociale de l’objet identifié.

  • D’autre part, des indicateurs démographiques : densités et concentrations de populations dont leur seuil de détection est fonction de la résolution spatiale des images satellites. Sur le territoire de la Mam, sont détectées avec les images IRT NOAA 14 AVHRR des concentrations de populations dont la densité minimum est de 100 habitants / Km² et avec le canal IRT de LANDSAT 5 TM des densités minimum de population de 20 habitants / Km².

  • Il est également possible d’obtenir des indicateurs d’ordre socio-économiques qui sont extrapolés à partir de l’intensité de l’émissivité thermique des concentrations de populations télédétectées ou des indicateurs de morphologie urbaine comme les formes de ségrégation socio spatiales grâce aux types d’habitats détectés et reconnus à partir de l’image LANDSAT 5 TM. Les indicateurs socio-économiques obtenus avec les données NOAA 14 AVHRR se distinguent de ceux développés à partir du capteur OLS VPIR de DMSP par l’emploi de l’IRT et non du VPIR. Ils permettent de donner une estimation du niveau de développement ou de vie ; avec les images IRT NOAA 14 AVHRR la quantité d’énergie utilisée ou consommée par les populations, la localisation des zones industrielles, pétrolifères, de pêches, etc., à l’instar des nombreux exemples et modèles développés avec les images issues du vecteur DMSP de la série F8 - F16 (Doll et al. 2000), (Elvidge et al. 1997), (Rodhouse et al. 2001), (Waluda et al. 2002), (Welch, 1980).

Méthodologie : de l’émittance à la température de surface

5Les traitements sur les données infrarouges thermiques NOAA 14 AVHRR et LANDSAT 5 TM se font en trois étapes :

  • Ils font tout d’abord appel au modèle de correction atmosphérique de França (França et al. 1994), (França et al. 1996) pour réduire les perturbations induites sur le signal électromagnétique par la vapeur d’eau.

  • On transforme ensuite l’émissivité thermique des objets au sol en température de brillance, on mesure la luminance correspondant à l’émission d’énergie thermique, l’émissivité se définissant comme l’énergie émise par le corps sous forme de radiations électromagnétiques dépendantes d’un facteur qui leur est propre et qui, en général, est inférieur à l’unité. L’eau pure a, par exemple, une émissivité de 0.993. L’inertie thermique dépend d’une série de paramètres : la conductivité thermique - K (la quantité de chaleur qui peut traverser un volume défini de matière), la capacité thermique ou chaleur spécifique - C (la capacité d’un matériau d’emmagasiner de la chaleur) et la densité globale - δ (elle tient compte de la porosité du matériel, du volume global et du poids spécifique). Dans notre cas, à une température de 20°C pour l’eau, on a calculé les valeurs suivantes pour ces paramètres : K = 0.0013, C = 1.01 et l’inertie thermique P = 0.037.

  • Le passage de la luminance apparente à la luminance vraie s’effectue selon la formule:

  • R = (aX+b)

  • Le calcul de l’émissivité thermique, puis de la température de brillance se fait à partir de données exprimées en luminance vraie. La réflectance liée à l’apparition de rayons solaires incidents de l’aurore a été prise en compte dans le modèle bien qu’elle soit négligeable sur l’émissivité thermique des objets urbains et dans le calcul de la température de brillance (luminance) aux deux moments de prises de vues des images NOAA 14 AVHRR et LANDSAT 5 TM : respectivement à 6h00 et à 5h45. Le modèle de passage de la luminance apparente à la luminance vraie a été calculé selon la formule.

  • Le choix de ce modèle s’explique par l’absence d’images IRT NOAA 14 AVHRR de jour. Il n’était pas possible de calculer l’émissivité thermique selon des méthodologies fondées sur le couple image de jour, image de nuit pour les données NOAA 14 AVHRR (Becker et al. 1999), (Wan et al. 1996), (Wan et al. 1996 bis). D’autre part, les images étant prises à l’aurore, il était nécessaire de prendre en compte, dans le calcul de la luminance vraie, la distance au soleil et l’énergie solaire si faible soit-elle pour les deux enregistrements. L’absence de données multi spectrales LANDSAT 5 TM de jour ne permettait pas le calcul du Land surface emissivity (LSE), puis de la température de surface à partir du NDVI (Sobrino et al. 2004). On notera que la méthode de calcul monocanal de la température de surface développée par Jiménez-Muňoz et Sobrino n’a pas été testée (Jiménez-Muňoz et al. 2003).

  • Le passage de la température de brillance à son expression en température de surface s’est fait en intégrant les paramètres de calibration des capteurs AVHRR et TM. A titre d’exemple, le calcul de la température radiative au sol de TM s’effectue selon la formule : T = [ k1 / log(k2/Lv+1)] – 273, où k1 = 1260.56 et k2 = 60.776 représentent les constantes spécifiques de calibration du capteur TM5, Lv = a*x+b où x = digital nombre et a = 0.0056321, b = 0.1238 (constantes pour le calcul de la luminance vraie). La précision théorique est de 1°C. Les températures radiatives des objets sont ensuite étalonnées par rapport à la seule donnée de référence disponible : la température de la surface de l’Océan Atlantique. Elle possède la qualité d’être stable du point de vue thermique, sa variabilité spatiale et temporelle sur la journée étant faible. On obtient une carte des températures des objets au sol.

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Figure 1 : de l’émittance à la température de surface. Exemple du canal 6 IRT LANDSAT 5 TM.

Source : Gadal S., 2005, « La thermicité de l’oued Sebou par télédétection », GeoMaghreb, Vol 2., No 1.

Analyse multi-échelles de la métropolisation

Le modèle régional de concentration des populations (NOAA 14 AVHRR)

7Les images IRT NOAA 14 AVHRR détectent les portions de territoires métropolisés densément urbanisés et peuplés. Sont télédétectés et reconnus les pôles urbains dont la population est supérieure ou égale à 50 000 personnes sur des zones dont la densité de population est supérieure à 100 habitants au Km². Cet effet de seuil est introduit par les résolutions spatiales et spectrales du capteur. La résolution spatiale des images rend aléatoire l’identification des différences d’émittances thermiques détectées dans les zones urbaines. Si la résolution spatiale de 1,1 Km² et la surface couverte par la scène NOAA permettent d’appréhender les processus de métropolisation d’une façon globale, il est a priori difficile d’interpréter les différentes intensités d’émittance thermique enregistrées autrement qu’en les comparant avec d’autres données issues de recensements de la population comme les cartes de répartition de la population urbaine (Figures 2 et 3).

Figure 2 : carte de répartition des concentrations de populations urbaines (Identification des zones urbaines de la Mam avec NOAA 14 AVHRR (1995)

Direction de la statistique, 1995, Recensement général de la population 1994, Rabat, CEPED

Figure 3 : carte de répartition de la population

Direction de la statistique, 1995, Recensement général de la population 1994, Rabat, CEPED

8Les images NOAA 14 AVHRR mettent en évidence la structure multipolaire de la Métropole atlantique marocaine (Mam) et l’emprise de la conurbation littorale (Figure 4). Une conurbation littorale située au Nord de Casablanca en direction de Mohammedia se doublant d’une seconde conurbation (Figure 4), le long de l’axe routier Casablanca-Marrakech, l’axe Casablanca-Nouasser (Figure 5). La détection des pôles urbains par le capteur AVHRR montre également l’armature urbaine de la partie Nord du Maroc : les villes impériales comme Fès, Marrakech, Mekhnès, les villes du protectorat français, l’axe Kenitra-Rabat-Casablanca, etc., ainsi que les pôles urbains secondaires comme Al Markaz, Ben Slimane, Oued Zem, Kasba Tadla, Khenifra, etc., pôles urbains qui ont connu un forte croissance depuis la fin des années 1950. Malgré la détection du continuum urbain littoral Kenitra-Casablanca et de la conurbation Ouest-Est Casablanca-Nouasser, la mise en évidence des pôles secondaires, réceptacles et éléments moteurs des processus de métropolisation de la Mam est difficile. Seuls des pôles urbains de plus de 36000 habitants comme Ben Slimane ou Al Markaz (Direction de la statistique, 1995) sont détectés (Figure 5).

Figure 4 : détection de l’axe Kénitra-Rabat-Casablanca-Nouasser

Figure 4 : détection de l’axe Kénitra-Rabat-Casablanca-Nouasser

Figure 5 : l’axe Casablanca-Nouasser-Serrat (1), les villes de Ben Slimane, d’Al Markaz (2) et de Medyouna (3)

Kenitra : un modèle de division socio morphologique intra urbain (LANDSAT 5 TM)

Apport de l’image thermique LANDSAT 5 TM à l’étude des territoires urbains

9L’image infrarouge thermique LANDSAT 5 TM permet de figurer plus finement l’étalement spatial de l’urbain en raison d’une résolution spatiale au sol plus fine de 120m x 120m. Elle permet de mesurer au niveau intra métropolitain et urbain les différences et les gradients de température à partir desquels il est possible de déduire, de reconnaître et d’identifier les objets géographiques, les modes de structurations et d’organisations géographiques et spatiaux de la trame urbaine. Seule la ville de Kenitra a été analysée. Les zones urbaines détectées sont celles dont la densité de population communale est supérieure à 20 habitants par Km². Cet effet de seuil étant, comme pour les données infrarouges thermiques NOAA 14 AVHRR, dû à la résolution géométrique au sol du capteur TM. La carte des températures de surface met tout d’abord en évidence l’étalement urbain de la ville de Kenitra. Un étalement urbain peu dense le long du fleuve l’oued Sebbou, doublé au Sud de Kenitra avec les quartiers de Bir ar Rami et Haddala. L’habitat précaire, pourtant présent à proximité d’Haddala et de Bir ar Rami, n’est pas détecté, à l’exception des douars situés dans le périmètre urbain proprement dit (Figure 6).

Figure 6 : étalement urbain (carte des température de surface de Kenitre (1995)

Méthodologie

10L’utilisation d’une image infrarouge avec une résolution au sol de 120x120 mètres permet d’identifier et de cartographier la structure morphologique et sociale de Kénitra. La carte des températures de surface (CTS) est comparée et fusionnée avec un plan scanné de la ville de Kénitra au 1 :10 000e levé en 1999 et une composition colorée obtenue à partir d’images multispectrales LANDSAT 5 TM de 2001, en l’absence de données LANDSAT TM disponibles entre 1995 et 2001. Les extensions urbaines entre 1995 et 2001 sont visibles, notamment dans la partie sud de Kénitra. La superposition du plan numérique scanné de Kénitra et de la composition colorée pemettent d’évaluer le niveau de pertinance de la carte des températures de surface (Figures 7 et 8).

Figure 7 : pertinence de la carte des températures de surfaces, organigramme méthodologique

Figure 7 : pertinence de la carte des températures de surfaces, organigramme méthodologique

Figure 8 : Superposition de la carte des températures de surface avec la composition colorée et le plan scanné de la ville de Kénitra

Températures de surface, morphologie urbaine et stratification sociale

11Les températures de surface entre 23°C et 24°C correspondent à des ensembles de bâtis denses (quartier européen, bidonville) ; les températures de 24°C à des quartiers très densément bâtis (Mellah, Medina). Les températures de 22°C renvoient à des quartiers assez denses (immeubles, zones industrielles). Les zones pavillonnaires occupées par la classe moyenne supérieure et aisée, quartiers peu densément peuplés et bâtis, correspondent à une température de 21°C. La concomitance entre température et densité du bâti est effective. Cependant, le rapport entre température, densité du bâti et stratification sociale n’est pas direct. Il passe par un intermédiaire physique et spatial, la notion de forme (morphologie urbaine). Les températures renvoient à des densités de bâtis qui, elles-mêmes, correspondent à des morphologies de bâtis. Les températures les plus élevées identifiées correspondent aux centres urbains denses, les moins importantes aux espaces non urbains, les températures moyennes aux zones résidentielles. La distribution des températures de surface est concomittante au modèle de répartition des morphologies de l’habitat et des formes de l’urbain au moyen de l’émittance thermique qui a été développé par la NASA et l’University Space Research Association (USRA) (Landsberg et al. 1981), (Vogt et al. 1998), (Quattrochi et al. 2000). Les zones denses de bâtis correspondent aux médinas et mellah au Maroc, aux centres villes dans les villes nord américaines, les zones résidentielles aux zones d’habitats résidentielles (Figures 9 et 10).

Figure 9 : émittance thermique et morphologie de l'urbain à l’aurore (Kenitra)

Figure 9 : émittance thermique et morphologie de l'urbain à l’aurore (Kenitra)

Figure 10 : émittance thermique et morphologie de l'urbain en fin d’après-midi (source : USRA)

Carte des températures de surface (densité du bâti) et plan d’occupation du sol

12La juxtaposition de la carte des températures de surface avec le plan d’occupation des sols permet de lier l’intensité de l’émissivité thermique avec les fonctions urbaines dominantes de Kenitra (Figure 11). Elle est peu pertinente. Les températures de surface renvoient à des modes dominants d’utilisation du sol (habitat, industriel, espaces verts, etc.), mais ce sont surtout les morphologies et les densités de bâti qui déterminent ici les températures de surface de la ville de Kenitra.

Figure 11 : superposition de la densité du bâti avec le plan d’occupation des sols

Carte des températures de surface, densité et forme du bâti

13La comparaison de la carte des températures de surface avec le urbain scannée au 1 :10 000e de la ville de Kénitra permet de mettre en correspondance les gradients de température avec le type et la morphologie du bâti et d’en déduire le modèle de ségrégation morpho et socio spatial de la ville (Figure 12), (Tableau 1), (Figure 13)

Figure 12 : formes urbaines, types de bâtis et températures de surface

Figure 12 : formes urbaines, types de bâtis et températures de surface

Tableau 1 : températures de surface, densités et types de bâtis, strates socioéconomiques (Kenitra, 1995)

Carte des températures de surface et estimation de structure socio-spatiale

14S’il est difficile d’estimer la réalité sociale des populations vivant dans chacune des entités morphologiques urbaines détectées et identifiées (médina, zone industrielle, etc.) au seul moyen de l’image IRT, associées à des enquêtes de terrain sur chacune des entités morphologiques urbaines reconnues, les différences de températures de surfaces donnent des indications sur les formes de répartition et de ségrégation sociale de Kenitra. Les enquêtes de terrain mettent en évidence une corrélation entre le type d’habitat et le niveau de vie des populations y habitant : classe populaire dans la médina et le mellah, population aisée dans les zones résidentielles comme le Val Fleury. L’intensité de l’émittance thermique est corrélée avec la densité du bâti, densité qui rend compte d’une division morpho spatiale du territoire urbain. Le lien entre l’intensité de l’émittance thermique, la densité du bâti, le type de quartier et la population y habitant sont cependant propres à chaque lieu. Au Maroc, les médinas, quartiers de forte densité (de bâtis) ont une forte émittance thermique et sont occupées par la classe moyenne populaire contrairement à la médina de Tunis qui connaît un processus de gentrification. Les zones d’émittance thermique plus faible, donc de densité de bâti moins importante, sont généralement les lotissements pavillonnaires qui, au Maroc, sont habités par les populations de la classe moyenne supérieure et aisée. Les populations les plus aisées se concentrent dans les lotissements de villas, quartiers urbains de densité moyenne dont la réponse spectrale, l’émittance thermique rapportée en température Celsius est de 21°C (Figure 13).

Figure 13 : carte des températures de surface et de ségrégation morpho-spatiale

Le niveau de reproductibilité des modèles

Une démarche circulaire ?

15L’emploi d’une donnée infrarouge thermique LANDSAT 5 TM, du fait de sa résolution spatiale (120m x 120m), permet d’analyser la trame méso métropolitaine de la Mam à l’échelle régionale et d’identifier les zones bâties, leur densité et, associée à des données sociodémographiques, à des plans d’occupations des sols, et d’évaluer les densités de populations par type de morphologies urbaines et leur niveau de vie.

16Cependant, si les modèles développés avec les capteurs infrarouges thermiques AVHRR et TM permettent la détection, la reconnaissance et l’identification des concentrations de populations (urbaines) et de bâti sur la Mam, leur validation est corroborée à d’autres sources existantes, analyses, cartes, plans d’occupation des sols, bases de données démographiques, qui peuvent être doublées par des enquêtes de terrain. Il est à priori difficile, seulement avec des cartes de température de surface produites à partir de l’émittance thermique, d’identifier les types de quartiers : quartiers industriels, collectifs, douars en milieu urbain, lotissements, etc. Leur identification n’est réellement possible qu’en les comparants avec d’autres sources.

Validité locale de l’interprétation des températures de surfaces

17Si les gradients de températures de surface peuvent être associés à des niveaux de densités de bâti et de populations, les analyses et interprétations géographiques qui peuvent en être faites sont locales. Elles s’expliquent :

  • Tout d’abord, en raison de l’absence de modèles reproductibles à partir desquels il serait possible de reconnaître, d’identifier les objets géographiques urbains sans les confondre avec d’autres objets géographiques pouvant avoir une signature spectrale thermique proche (Figure 12).

  • Ensuite, interpréter les gradients de température des objets identifiés pour en extraire des mesures comme la densité du bâti n’est, pour le moment, possible que localement. L’établissement d’une corrélation entre une température de surface et une densité du bâti qui se vérifierait sur l’ensemble des images infrarouges thermiques AVHRR ou TM prises sur d’autres territoires métropolisés n’a pas été testée. Il semble, pour le moment, difficile de mettre en place un tel modèle en raison de la variabilité spatio-temporelle de l’émittance thermique d’un même objet géographique : elle varie selon les saisons, les conditions météorologiques locales et l’environnement géographique. La question de l’extrapolation de cette méthodologie reste entière dans le sens où si elle est testée, par exemple, sur la région d’Alger en été, nous risquons de nous retrouver avec l’environnement calcaire ceinturant la ville sur des problèmes de discrimination urbain/non urbain. Les données infrarouges thermiques restent peu opérationnelles durant les périodes climatiques estivales dans les régions subtropicales et désertiques : les radiométries des zones urbaines se confondent avec les zones rocheuses ou marquées par l’absence de végétation.

  • Enfin, si les démarches multi sources permettent de corroborer et d’affiner les résultats et les interprétations, elles s’avèrent ici être un handicap. La pertinence de la méthodologie et des résultats produits par télédétection spatiale doivent, dans la mesure du possible, « coller » aux résultats obtenus, par exemple, par l’analyse de données démographiques pour être validés. Ce qui pose la question du caractère redondant des résultats avec les autres sources, voir la dimension tautologique qui pourrait découler de certaines méthodologies. Le fait de n’utiliser que des données spatiales de nuit ou prises à l’aurore permet de prendre en compte l’inertie thermique des objets urbains et de ne mesurer que les niveaux d’émissivité thermique des concentrations urbaines et d’habitats. C’est-à-dire, de prendre uniquement en compte le rayonnement thermique induit par les activités humaines sous toutes leurs formes économiques, zones industrielles, habitat, niveau de vie, etc. et de mesurer leur inscription territoriale. En l’absence de données géographiques et cartographiques, cette méthodologie apparait comme une alternative pour la détection des densités de bâtis, densités qui, rapportées à leur morphologie permettent de nous renseigner sur la structuration de l’espace urbain, qui, associées à des enquêtes de terrain nous permettent d’appréhender la dimension sociale et économique de la ville au niveau intra-urbain.

Conclusion

18L’émergence d’une forme nouvelle de structuration des territoires est explicitement apparue à la fin des années 1970 dans les rapports Night-time Images of the Earth From Space (Croft, 1978) et The Brightness of Lights on Earth at Night, Digitally Recorded by DMSP Satellite (Croft, 1979). L’emploi de données de télédétections proches infrarouges, prises de nuit, dans les années 1970 a mis en évidence les processus d’urbanisation en cours en Egypte le long du Nil et posé les jalons de la notion de métropolisation.

19L’utilisation d’images infrarouges thermiques prises de nuit permet d’identifier en fonction de la résolution spatiale du capteur les principaux centres urbains. Cette démarche apparait comme un nouveau moyen d’identifier les territoires et les armatures urbaines à partir desquels il est possible de produire une cartographie des espaces urbains. Elle permet de pallier à l’absence de données géographiques et cartographiques ou à leur mise à jour. Elle se présente comme une nouvelle forme de production de la répartition des espaces urbanisés qui se substituent à d’autres formes de productions cartographiques et géographiques par la rapidité de traitement et leur capacité de mise à jour sur des territoires caractérisés par des dynamiques de transformations spatiales importantes. Les images thermiques NOAA 14 AVHRR permettent d’identifier les principales agglomérations d’une région et de suivre leur évolution dans le temps, élément important pour l’étude des processus de métropolisation. L’intérêt de cette méthodologie est également de produire une cartographie homogène transnationale ; mettant fin aux problèmes d’hétérogénéité (échelles, projections, etc.) entre les différentes méthodes produites dans les différents pays.

20La résolution spatiale de 1,1 Km² avec NOAA permet une analyse de l’urbanisation de façon globale sur plusieurs centaines de Km² par la mise en évidence des armatures urbaines aux échelles d’un pays comme le Maroc ou d’une partie d’un continent comme le Maghreb. Si les données DMSP ont été plusieurs fois utilisées sur divers territoires urbanisés et leurs méthodologies réutilisées, le niveau de reproductibilité de la méthodologie doit être confirmé avec les images infrarouges thermiques NOAA 14 AVHRR sur d’autres territoires métropolisés. Ils ont avec DMSP une validité globale et un niveau de reproductibilité très important comme en témoignent les séries LandScan produites depuis 1998 chaque année sur la totalité de la surface de la Terre (Dobson et al. 2000) (LandScan, 2005). Les méthodologies de production d’information des morphologies urbaines et sociodémographiques à partir de l’infrarouge thermique ont actuellement une portée et une validité uniquement locale ou régionale limitée à la zone couverte par les scènes satellites NOAA ou LANDSAT. Leur niveau de reproductibilité est pour le moment à évaluer du fait que la méthodologie a été uniquement testée sur la région de la Métropole atlantique marocaine. Il reste que les différences et les gradients de température observés sur les cartes de température de surface produites avec les capteurs AVHRR et TM renseignent à deux échelles sur des niveaux d’émission de chaleur des objets structurant l’espace géographique. Les fortes thermicités qui ont été enregistrées s’interprètent avec AVHRR comme des différences de concentrations de populations urbaines et avec TM comme des différences de structures et de densités de bâti.

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Titre Figure 7 : pertinence de la carte des températures de surfaces, organigramme méthodologique
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Pour citer cet article

Référence électronique

Sébastien Gadal, « Télédétections thermiques infrarouges des concentrations urbaines au Maroc », Cybergeo : European Journal of Geography [En ligne], Cartographie, Imagerie, SIG, document 421, mis en ligne le 15 mai 2008, consulté le 26 septembre 2017. URL : http://cybergeo.revues.org/18592 ; DOI : 10.4000/cybergeo.18592

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Auteur

Sébastien Gadal

Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)C3ED, UMR 63 IRD, 47, Bd Vauban.F-78047 Guyancourt cedex. France.sebastien.gadal@c3ed.uvsq.fr

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