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20 LA CARTOGRAPHIE DU SOL NU DANS LA VALLEE DE LA BEKAA A PARTIR DE LA TETEDETE

20 LA CARTOGRAPHIE DU SOL NU DANS LA VALLEE DE LA BEKAA A PARTIR DE LA TETEDETECTION Doumit Jean A.V.*, Sakr Samar C.* *Lebanese university, department of geography Beirut, Lebanon jeandoumit@gmail.com, samarsakr2005@gmail.com Abstract.In the last few years the vegetation areas in Bekaa region of Lebanon are decreasing against ur- ban sprawl, from here it came the idea of the application of available remote sensing indices, to distinguish bare-soil areas from urban region which plays an important role in the ecosystem. This paper introduces and use a set of new indices for mapping built-up and bare land areas and able to map and distinguish built-up and bare land areas and was tested by mapping these indices in Bekaa valley. In this study we applied 3 remote sensing indexes instead of automatic bare soil extractions existing methods, using Landsat OLI/TIRS of July 2014. Bare soil Index (BI), Normalized Difference Bareness Index (NDBaI) and The Enhanced Built-Up and Bareness Index (EBBI). Contrary to bare land indices we applied 3 urban indices, Difference Built-Up Index (NDBI), Index-based Built-Up Index (IBI), Urban Index (UI) and providing a comparison between them to conclude a degree of effectiveness of them in order to mapping bare-soil areas of Bekaa valley The results of this study could be in the future a remote sensing practical method for monitoring Bekaa valley land use. Keywords: cartography, Bekaa, Lebanon, valley, Landsat, mapping, indexes. Introduction.Depuis plusieurs années les scientifiques ont utilisés la télédétection à partir d’un ensemble de données précisespour améliorer leur connaissance sur l’occupation du sol [2]. Afin de simplifier la cartographie de l’occupation du sol, les chercheurs ont eu recours à l'utilisation des indices de télédétection [13]. La croissance de la population au Liban affecte les domaines agricoles de la Bekaa, d’où nous est survenu l'idée d'utiliser les indices de détection pour détecter les terrains nus et les distinguer des zones urbanisées en utilisant des images Landsat OLI / TIRS. Les chercheurs ont développé un grand nombre d'indices tels que: l’indice de végétation par différence normalisée (NDVI), l’indice de neige par différence normalisée (NDSI), l’indice de l’eau par différence normalisée (NDWI), l’indice de zones bâtis par différence normalisée (NDBI), ainsi de suite. Le sol nu est le résultat de l’extension urbaine, des périodes jachères et de la déforestation. Les premières méthodes de télédétection utilisées pour la délimitation des sols nus, étaient les classifications supervisées à l'aide de bandes multispectrales, la transformation Tasseled Cap (TCB). Dans notre étude, nous avons utilisé trois indices de détection de sol nu, l’indice de sol nu (BI) [10, Miyatake, S., 1997], l’indice de nudité par différence normalisée (NDBaI) [14] l’indice de développement et de nudité (EBBI) avec la comparaison de la détection des indices urbain comme l’indice de différence normalisée bâtis (NDBI) [13] indice basé sur le secteur bâti (IBI) [12] et l’indice urbain (UI) [7], afin de cartographier les zones de sol nue dans la vallée de la Béqaa. La région d’étude. La plaine de la Béqaa notre zone d’étude se situe au Liban. Elle s’étend au Nord entre 36°15′50″ E 34°11′05″ N jusqu’au 35°42′24″E–33°34′43″N Sud (fig. 1). Le projet a été réalisé par la classification de la carte des pentes de la plaine de la Béqaa et l’extraction de la zone à un intervalle de pente inférieure à 10%. Ce polygone occupe une superficie de 770 km2 environ 7.3% de la superficie totale du Liban, pour une population de 788589 (recensement 2015). Large de dix à quinze kilomètres, cette plaine prolonge le fossé de la mer Morte et du Jourdain (Levant sud). Insérée entre le Mont-Liban (chaine occidentale) et l’Anti-Liban (Chaine orientale), elle a une altitude moyenne de neuf cents à mille mètres. Au droit de Baalbek, un seuil sépare la partie septentrionale (région la plus aride du Liban), drainée par l’Oronte, du reste de la plaine parcouru par le Litani, le plus long fleuve libanais. C’est la partie centrale qui reçoit le plus des influences maritimes importantes, via le col de Baidar, où l’altitude de la chaine occidentale s’abaisse jusqu’à 1500 m. Dans le Nord, l’effet d’abris est très accentué. Cette région se trouve abritée par le plus haut sommet du Liban et du Levant (3088m). Le paysage est aride, la végétation est réduite à quelques plantes xérophiles. C’est la région la plus sèche du Liban.Elle est sujette au gel en raison de son altitude élevée. Ainsi que de fortes chaleurs en été avec des températures supérieures à 35°C. Les précipitations diminuent en allant du Sud au Nord entre 600 mm à Rayak (centre de la Béqaa) et 250 mm vers Hermel (au nord). L’occupation du sol de notre zone d’étude se divise en plusieurs classes : des villes et villages, champs agricoles, plantes vivaces, terrain nu, forets (mangroves), terre aride, arbuste. 19 21 Fig. 1 : image satellitaire Landsat 8 précisant notre zone d’étude Données et prétraitement des images. Des images satellitaires Landsat 8 constituent les données de base de notre étude, Landsat 8 englobe deux paramètres: l'exploitation des imageurs du sol (OLI), et recueille des données d'image pour neuf bandes spectrales d’ondes courtes espacées de 30 m et le capteur thermique infrarouge (TIRS) [5]. Une image Landsat OLI / TIRS couvre une superficie de 185 × 185 km, pour cette raison nous avons besoin de deux images pour couvrir le territoire libanais, la vallée de la Bekaa est découpée en deux suivant deux images, une mosaïque a été faite pour convertir ces deux images en une seule pour toutes les bandes énumérés ci- dessus, nous avons choisis pour notre étude une image Landsat 8 du 7 juillet 2014 avant la saison de la récolte de cette façon tous les domaines de la végétation pourraient être détectés. Les données landsat 8 peuvent être téléchargées à partir du Centre for Earth Observation and Digital Earth ou the Earth Resources Observation and Science Center. Après le calcul de la réflectance les TIRS bandes de 100 mètres de résolution spatiale ont été ré- échantillonnées à une résolution de 30 mètres pour ne pas affecter les données raster dans les calculs avec d'autres bandes. L’indice du sol nu (BI). L’indice du sol nu (BI) peut identifier la différence entre la végétation et sol nu. Sol nu, les terres en jachère, et végétation sont identifiés lors de l'utilisation de l'indice BI [6]. BI est calculée en se basant à TOA bande suivant cette formule: (1) Où: OLI représente la valeur de nombre numérique (DN) de bandes correspondantes. La valeur de cet indice n’est pas très fiable dans la zone de végétation dense, dans la vallée de la Bekaa les résultats de cet indice sont très fiables pour la délimitation des terres nues et urbanisées. L’indice de nudité par différence normalisée (NDBaI) Le NDBaI a été édifié par [14], cet indice est basé sur la différence entre la réflexion des radiations thermique Infrarouge (TIR) et l’absorption de Mid-Infrared (MIR). Cet indice est efficace pour distinguer le sol nu de la végétation et des terrains urbanisés [1]. Li et Chen ont estimé le NDBaI en évaluant de différents NDBaIs basés sur de différentes bandes spectrales du Landsat.Les modèles informatiques sont comme suit [9]: (2) Où: OLI représente une valeur de nombre numérique (DN) des bandes correspondantes, TIRS représente une valeur numérique (DN) de TIRS10 pour OLI. Le NDBaI est un indice utilisé pour cartographier les zones des terres nues, il a été calculé pour chacune des 7 Landsat bandeset comparé avec les NDBaI dont les valeurs sont entre -1 à 1 (comme NDVI) et ils ont été utilisés pour quantifier la quantité de la surface imperméable et les terres nues. 20 22 L’indice de développement et de nudité (EBBI). L’indice de développement et de nudité (EBBI) applique la fonction racine pour regrouper les numéros qui contrastent les objets identiques basés sur les différents niveaux de valeurs de réflectance.L’EBBI est calculé en utilisant la formule suivante: (3) Où: OLI représente une valeur de nombre numérique (DN) des bandes correspondantes, TIRS représente une valeur de nombre numérique (DN) de TIRS10 pour OLI. L'analyse principale exercée tout au long de cette étude était l’application de l’EBBI pour la cartographie des zones urbanisées et des terres nues de la vallée de la Bekaa. L’indice de différence normalisée bâtis (NDBI). L’image présentant les superficies bâties de l’indice de différence normalisée bâtis (NDBI) produite par [Zha et al. 2003] suivant l’équation suivante : (4) Où: OLI représente une valeur de nombre numérique (DN) de bandes correspondantes. Cet indice est développé en se basant sur la réponse spectrale de superficies bâties avec une réflectance plus élevée de MIR (OLI6) que NIR (OLI5). Le développement de l'indice a été basé sur la réponse spectrale unique des terres bâties qui ont une plus forte réflectance dans la gamme de longueur d'onde MIR que dans la gamme de longueur d'onde NIR. Non seulement les surfaces bâties ont une réflectance MIR plus élevée que NIR, mais aussi la végétation sèche et l'eau ont en quelque sorte une telle réflectance. [11] ont testé le NDBI d'une ville chinoise pour extraire les uploads/Geographie/ article-143.pdf