Mode de fonctionnement du système radar

DONNEES RADAR SENTINEL-1 POUR LA CARTOGRAPHIE DES SUPERFICIES AGRICOLES PAR SPECULATION

Hydrologie et types de sols 

Le réseau hydrographique est simple, constitué du Baobolong qui est devenu un défluent du fleuve Gambie suite à la prééminence de la dynamique marine dans la vallée, consécutive à la réduction des apports d’eau douce en provenance de l’amont. Il coule du Nord-Est vers le Sud-Ouest, sur une distance de 40 kilomètres en territoire sénégalais. Il forme de nombreuses méandres qui, par recoupement, ont isolé des bras du cours d’eau. Son régime est dépendant des eaux de pluie et du régime de crue du fleuve Gambie, mais également des remontées d’eau marine, d’où l’importance des taux de salinité. Il longe les arrondissements de (Kaymor, Paoskoto, Porokhane). Les autres affluents du fleuve sont des cours d’eau intermittents, où l’eau stagne dans des mares pendant la période sèche :  le Petit Baobolong dans l’arrondissement de Médina Sabakh  le Mini Miniyang Bolong ou le Koular Bolong dans l’arrondissement de Wack Ngouna Certains arrondissements comme Ndramé Escale, Ngayène, Keur Madiabel, Gainthe Kaye ou Taïba Niassène n’ont pas d’eau courante, seulement quelques mares temporaires ou bas-fonds alimentées par les précipitations. Concernant Hydrogéologie, les nappes souterraines du département se situent entièrement dans le Continental Terminal, le Maastrichien et l’OligoMiocène. Le relief est relativement plat, avec quelques plateaux bas et des bas-fonds et cuvettes peu profonds. Il résulte de la morphogenèse du bassin sédimentaire sénégalomauritanien et de l’action de l’érosion. Le département de Nioro présente une grande diversité de sols :  Sols dior : sols ferrugineux tropicaux Ils couvrent la majeure partie du département ;  Sols deck-dior : sols brun-rouge et riches en matière organique, une bonne résistance à l’érosion ;  Sols deck : hydromorphes, grande capacité de rétention d’eau, localisés souvent dans les bas-fonds ;  Sols salés, halomorphes (tanne) aux alentours du Baobolong et des autres affluents ;  Sols ferralitiques ou latéritiques : terres de carrière, peu exploitées, rouges, inaptes aux cultures. (Rapport CSE Novembre 2005).

 Climat et végétation 

Le climat de la zone est de type nord soudanien. La saison des pluies dure 4 à 5 mois (juin à octobre) avec des maximas aux mois de juillet, août et septembre et une saison sèche d’environ sept mois (novembre –mai) avec des températures qui varient entre 20°C et 30°C. La zone est caractérisée par une pluviosité abondante entraînant une érosion hydrique très avancée. Les formations végétales sont des savanes arbustives et arborées, voire des steppes arbustives parsemées d’îlots de forêts claires Quatre forêts classées couvrent 7900 ha (Saboya, Ngayène, Mamby et Pané). La faune sauvage rassemble essentiellement du gibier à plumes terrestre, ainsi que quelques mammifères et reptiles (Rapport CSE Novembre 2005). 

Situation socio-économique 

L’économie de la zone repose essentiellement sur l’agriculture qui constitue d’une part la principale source de revenus des populations et d’autre part la grande activité consommatrice de main – d’œuvre. L’agriculture est tributaire de la pluviométrie, ce qui rend le rendant ainsi aléatoire. L’agriculture est partagée entre les cultures céréalières et les productions de rente (arachide, pastèque). Les principales spéculations présentes dans le département sont l’arachide, le mil, le maïs, la pastèque, le sorgho. La production maraîchère est surtout concentrée dans les zones d’implantation des forages. La télédétection est une discipline scientifique qui regroupe l’ensemble des connaissances et techniques utilisées pour l’observation, l’analyse, l’interprétation et la gestion de l’environnement à partir de mesures obtenues à l’aide de plates-formes aéroportées, spatiales, terrestres ou maritimes (Bonn et Rochon, 1992). Sa définition officielle est «l’ensemble des connaissances et techniques utilisées pour déterminer des caractéristiques physiques et biologiques d’objets par des mesures effectuées à distance, sans contact direct avec ceux-ci » (COMITAS, 1998). La télédétection est une technique qui permet, à l’aide d’un capteur, « d’observer » et d’enregistrer le rayonnement électromagnétique, émis ou réfléchi, par une cible quelconque sans contact direct avec celle-ci. Elle englobe tout le processus qui consiste à capter et à enregistrer l’énergie d’un rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi, à traiter et à analyser l’information, pour ensuite mettre en application cette information (figure 3). À l’origine de tout processus de télédétection se trouve nécessairement une source d’énergie pour illuminer la cible. Durant son parcours entre la source d’énergie et la cible, le rayonnement interagit avec l’atmosphère. Une seconde interaction se produit lors du trajet entre la cible et le capteur. Une fois parvenue à la cible, l’énergie interagit avec la surface de celle-ci. La nature de cette interaction dépend des caractéristiques du rayonnement et des propriétés de la surface. L’énergie diffusée ou émise par la cible, est enregistrée par le capteur puis transmise, souvent par des moyens électroniques, à une station de réception où elle est transformée en images (numériques ou photographiques). La dernière étape du processus consiste à extraire et analyser l’information dans les images pour mieux comprendre la cible, pour nous en faire découvrir de nouveaux aspects ou pour aider à résoudre un problème particulier. 

Le rayonnement électromagnétique

 Le rayonnement électromagnétique est une forme de propagation de l’énergie dans la nature, dont la forme qui nous est la plus familière est la lumière visible telle que la perçoit l’œil humain. Le rayonnement électromagnétique est composé d’un champ électrique (E) qui varie en grandeur et est orienté de façon perpendiculaire à la direction de propagation du rayonnement et d’un champ magnétique (M) orienté de façon perpendiculaire au champ électrique figure 4. Ces deux champs se déplacent à la vitesse de la lumière (c=3 108 ). Une onde électromagnétique correspond à la vibration simultanée dans l’espace d’un champ électrique et d’un champ magnétique. Une onde électromagnétique est une onde progressive et transversale ; le sens de la variation des champs est perpendiculaire à la direction de propagation. Un rayonnement électromagnétique (transfert d’énergie sans transfert de matière) possède des propriétés fondamentales et se comporte de façon prévisible. Une onde électromagnétique est caractérisée par :  Sa longueur d’onde 𝝀 qui est définie comme la distance parcourue pendant une oscillation complète. Elle est approximativement comprise, dans le cas des micro-ondes, entre 1mm et 1m. Cet intervalle du spectre électromagnétique est conventionnellement divisé en bandes de fréquences désignées par des lettres qui proviennent de l’époque qu’ils sont considérés comme des secrets militaires (figure-5). Figure 4 : Forme générale d’une Onde électromagnétique (Ressources naturelles Canada, 2015) On rappelle que la longueur d’onde et la fréquence sont liées par la relation : 𝝀 = 𝒄 𝝊 (𝟏) ⁄ 𝒄: vitesse de la lumière 𝝊 : la fréquence 𝝀 = longueur d′onde  La polarisation est une propriété d’onde électromagnétique. Elle désigne la géométrie tracée par la pointe du vecteur électrique (E) évoluant dans le temps. L’onde est dite polarisée si le déphasage φ (manière de comportement de E dans le plan le contenant) est constant. Dans le cas inverse, elle est dite non polarisée. Ainsi, on distingue différents types de polarisations qui sont : la polarisation verticale ou E est contenu dans le plan d’incidence. (figure 6A) ; La polarisation horizontale ou E est perpendiculaire au plan d’incidence. (figure 6B). En effet, le plan d’incidence désigne le plan défini par la direction de l’onde incidente et la verticale existe aussi les polarisations rectiligne, circulaire et elliptique qui ne sont pas étudiées dans ce travail. 

Interaction Onde-matière 

La propagation de l’énergie associée au rayonnement ne se fait de façon intégrale, sans perte que dans le vide. Soumise à un rayonnement émis par une source extérieure, la matière (solide, liquide ou gazeuse) absorbe une partie de ce rayonnement qui est transformé en chaleur (conversion de l’énergie radiative en énergie thermique). Le reste est réfléchi, transmis à travers le corps (avec éventuellement un changement de direction de la propagation qui est une réfraction). Un corps quelconque se caractérise donc par un coefficient d’absorption (α), un coefficient de réflection (𝜌) et un coefficient de transmission (𝜏) qui expriment respectivement la part de l’énergie radiative absorbée, réfléchie ou transmise. Selon le principe de conservation de l’énergie, la somme des coefficients est égale à 1 : 𝜶 + 𝝆 + 𝝉 = 𝟏 (𝟐) 

Les interactions entre l’onde et l’atmosphère

 Avant d’atteindre la surface terrestre, le rayonnement incident doit traverser l’atmosphère. Les particules et les gaz dans l’atmosphère peuvent le dévier ou le bloquer. Ces effets sont causés soit par les mécanismes de diffusion atmosphérique, soit par une absorption partielle ou totale, soit par une réflexion. La diffusion se produit lors de l’interaction entre le rayonnement incident et les particules ou les grosses molécules de gaz présentes dans l’atmosphère. En général, ces particules dévient le rayonnement de sa trajectoire initiale par diffusion. Le niveau de diffusion dépend de plusieurs facteurs comme la longueur d’onde, la taille et la densité de particules et de molécules et l’épaisseur de l’atmosphère que le rayonnement doit franchir. Il existe trois types de diffusion:  la diffusion de Rayleigh : si la taille des molécules diffusantes est très inférieure à la longueur d’onde du rayonnement.  la diffusion de Mie : si la taille est plus grande que la longueur d’onde du rayonnement.  la diffusion non-sélective : si elle affecte toutes les longueurs d’onde. L’absorption consiste à un transfert d’énergie entre le rayonnement et les molécules avec lesquelles il entre en collision. L’absorption du rayonnement qui cède tout ou une partie de son énergie conduit par conséquent à une atténuation du signal dans la direction de propagation du rayonnement. Les longueurs d’onde pour lesquelles le système  électromagnétique traverse l’atmosphère sans perturbation sont appelées fenêtres de transmission atmosphérique. Dans ces fenêtres, pratiquement tout le rayonnement est transmis. Les capteurs satellitaires dédiés à l’observation de la Terre utilisent ces fenêtres pour observer la surface terrestre et celle des océans.