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CONTRIBUTION DES RÉSEAUX DE NEURONES À LA CARTOGRAPHIE LITHO STRUCTURALE DU SOC

CONTRIBUTION DES RÉSEAUX DE NEURONES À LA CARTOGRAPHIE LITHO STRUCTURALE DU SOCLE PRÉCAMBRIEN DE LA RÉGION DE BONDOUKOU (NORD EST DE LA CÔTE D’IVOIRE) République de Côte d’Ivoire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique MÉMOIRE Pour l’obtention du Diplôme de Master de Recherche en Télédétection et Système d’Information Géographique Spécialité : Sciences de la Terre SUJET Année Universitaire 2012-2013 Université Félix HOUPHOUET BOIGNY D’Abidjan-Cocody N° d'ordre : ………………. UFR des Sciences de la Terre et des Ressources Minières Centre Universitaire de Recherche et d’Application en Télédétection École Doctorale Africaine de Télédétection Composition du jury Prof. COULIBALY Yacouba Président Prof. KOUAMÉ Koffi Fernand Examinateur Dr. YOUAN TA Marc Examinateur Dr. KOUAMÉ Koffi Examinateur Présenté par : JOFACK SOKENG Valère - Carin Date de Soutenace : 20 Décembre 2013 Directeur de mémoire : Pr. KOUAMÉ Koffi Fernand Co-Directeur de mémoire: Dr. YOUAN TA Marc i DÉDICACE Je dédie ce mémoire à mes parents. - Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le dévouement et le respect que j’ai toujours eu pour vous. - Rien au monde ne vaut les efforts fournis jours et nuits pour mon éducation et mon bien être. - Ce travail est le fruit des sacrifices que vous avez consentis pour mon éducation et ma formation. ii AVANT-PROPOS Avant tout propos, nous voudrions rendre toute la gloire à DIEU Tout Puissant. Car sans lui, ce travail n’aurait pas pu aboutir, voire même pas pu être entamé. Nous lui disons un grand merci d’avoir veillé sur nous jusqu’à ce que ce mémoire arrive à sa fin. Nous remercions Messieurs les membres du Jury d’avoir accepté d’examiner ce travail et d’avoir bien voulu participer à la soutenance publique de ce document. Merci au Professeur KOUAME Koffi Fernand, Directeur du CURAT et de l’École Doctorale Africaine de Télédétection (EDAT) de l’UFR SRTM de l’Université Félix HOUPHOUËT BOIGNY d’Abidjan. Merci pour toute l’assistance depuis le Cameroun. C’est en partie grâce à vous que nous nous trouvons en Côte d’Ivoire en ce jour ; nous portons toujours à cœur votre collaboration et votre assistance lors des formalités de visa. En plus, vous avez bien voulu nous confier ce travail riche d’intérêt et nous guider à chaque étape de sa réalisation. Vous nous avez toujours réservé le meilleur accueil. Vos encouragements et conseils inlassables, votre amabilité, votre gentillesse et rigueur scientifique méritent toute admiration. Nous saisissons cette occasion pour vous exprimer notre profonde gratitude tout en vous témoignant notre respect. Nous voulons exprimer aussi notre reconnaissance au Docteur YOUAN TA Marc, Enseignant –chercheur à l’UFR SRTM de l’Université Félix HOUPHOUËT BOIGNY d’Abidjan et Co-Directeur de ce mémoire. Merci pour avoir dirigé ce travail d’une main de maître, nous laissant une grande liberté tout en nous secourant chaque fois que cela s’est avéré nécessaire. Merci pour la qualité de vos corrections, vos conseils et votre souci permanent de réaliser un travail bien fait. Merci au Docteur KOUAME Koffi pour avoir instruit ce document. Vos remarques pertinentes ont encore permis de l’améliorer. Aux Docteurs KOUAME Adonis, SALEY Mahaman Bachir, OUATTARA Adama, DIBI Hyppolithe, FOTSING Janvier et MOBIO Brice, nous vous remercions pour tous vos conseils et encouragements. À nos frères JOF Aymard, JOFACK Davy, JOF Dorian et JOFACK Daryl, et sœur JOF Charlène. En reconnaissance de tous les sacrifices consentis pour nous permettre iii d’atteindre cette étape de notre vie, avec toute notre tendresse, merci encore. Aux autres membres de notre famille, un grand merci pour vos prières. Nous ne pouvons-nous permettre d’oublier nos amis avec qui nous avons passé de merveilleux moments et qui ont fortement contribué à la réalisation de ce travail. Merci à SORO Hyacinthe, HASSAN Djibril, YAO Simon Dedjo, RIRABE Dieudonné et aussi à tous nos camarades de promotion. Merci aussi à, KAILLO Gide, DAKEYO Alix, TCHEUMADJI Lionel, TCHOUAKAM Tatiana, TCHAPTCHET William, TCHUEMBOU Schella, MOUASSOM Claudie, FOKO Katy, ATON Achille et TOUKAM Liliane et bien d’autres que nous n’avons cité pour l’amour, l’assistance et leurs soutiens moraux. Toutes nos excuses à tous ceux qui ont été oubliés. Que Dieu bénisse abondamment tous ceux qui de près ou de loin ont contribué à la réalisation de ce travail. iv TABLE DES MATIÈRES DÉDICACE ................................................................................................................................. i AVANT-PROPOS ..................................................................................................................... ii TABLE DES MATIÈRES ........................................................................................................ iv LISTES DES ABRÉVIATIONS ............................................................................................. viii LISTE DES FIGURES .............................................................................................................. ix LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................ xii LISTE DES ANNEXES .......................................................................................................... xiii RÉSUME ................................................................................................................................. xiv ABSTRACT ............................................................................................................................. xv INTRODUCTION GÉNÉRALE ................................................................................................ 1 PREMIÈRE PARTIE: GÉNÉRALITÉS………................................................................... 5 CHAPITRE I : PRÉSENTATION DE LA ZONE D’ÉTUDE................................................... 5 1.1. Cadre géographique de la zone d’étude ....................................................................... 5 Localisation .......................................................................................................... 5 1.1.1. Population et activités économiques .................................................................... 5 1.1.2. Relief et végétation ............................................................................................... 6 1.1.3. Hydrographie ........................................................................................................ 7 1.1.4. Climat ................................................................................................................... 8 1.1.5. 1.2. Cadre géologique ......................................................................................................... 9 Aspect lithologique .............................................................................................. 9 1.2.1. Caractéristiques structurales ............................................................................... 10 1.2.2. Potentiel minier .................................................................................................. 13 1.2.3. Conclusion partielle .................................................................................................................. 13 CHAPITRE 2 : ÉTAT DE L’ART SUR LA CARTOGRAPHIE LITHO STRUCTURALE ET LES RÉSEAUX DE NEURONES ........................................................................................... 14 2.1. État des connaissances sur la cartographie litho-structurale ..................................... 14 v Cartographie structurale ..................................................................................... 14 2.1.1. Cartographie lithologique à partir des images satellitaires ................................ 16 2.1.2. 2.2. État des connaissances sur les réseaux de neurones .................................................. 18 Définition du neurone ......................................................................................... 18 2.2.1. Définition des réseaux de neurones et typologie ................................................ 20 2.2.2. Historique sur les réseaux de neurones et applications ...................................... 20 2.2.3. Application des réseaux de neurones en traitements d’images satellitaires ....... 21 2.2.4. Réseaux de neurones cellulaires ......................................................................... 22 2.2.5. Conclusion Partielle ................................................................................................................. 25 DEUXIÈME PARTIE: MATÉRIEL ET MÉTHODES………………………………… 28 CHAPITRE 3 : MATÉRIEL .................................................................................................... 28 3.1. Données ..................................................................................................................... 28 3.2. Logiciels : .................................................................................................................. 29 Conclusion partielle .................................................................................................................. 30 CHAPITRE 4 : MÉTHODES .................................................................................................. 31 4.1. Traitements préliminaires .......................................................................................... 31 Réduction du chatoiement .................................................................................. 32 4.1.1. Correction géométrique et rééchantillonnage de l’image .................................. 32 4.1.2. 4.1.2.1. Correction géométrique de l’image Landsat ............................................... 32 4.1.2.2. Correction de l’image RADARSAT ........................................................... 32 Analyse en Composante Principale (ACP) ........................................................ 32 4.1.3. 4.2. Fusion d’image optique et radar ................................................................................ 33 Amélioration de la résolution spatiale de l’image RADARSAT ....................... 34 4.2.1. Fusion des bandes multi spectrales ETM + et de l’image RADARSAT de haute 4.2.2. résolution simulée ............................................................................................................. 35 4.3. Cartographie structurale par réseaux de neurones cellulaire (RNC) ......................... 35 Calcul du gradient .............................................................................................. 36 4.3.1. vi Réseaux de neurones cellulaires pour l’amélioration du gradient de l’image .... 37 4.3.2. 4.3.2.1. Principe du modèle à grand voisinage circulaire et directionnel ................ 37 4.3.2.2. Programmation et application du réseau de neurone cellulaire pour la détection de linéaments ................................................................................................. 42 Seuillage par hystérésis ...................................................................................... 43 4.3.3. Application des réseaux de neurones cellulaires ................................................ 44 4.3.4. Contrôle des linéaments détectés ....................................................................... 46 4.3.5. 4.4. Cartographie lithologique .......................................................................................... 46 Compositions colorées ....................................................................................... 47 4.4.1. ACP sélective ..................................................................................................... 48 4.4.2. Ratios de bandes ................................................................................................. 48 4.4.3. 4.5. Validation .................................................................................................................. 49 Validation de la carte lithologique ..................................................................... 49 4.5.1. Contrôle et validation des linéaments ................................................................ 49 4.5.2. 4.6. Esquisse litho-structurale ........................................................................................... 50 Conclusion partielle .................................................................................................................. 50 TROISIÈME PARTIE: RÉSULTATS, INTERPRÉTATIONS ET DISCUSSIONS… 52 CHAPITRE 5 : RÉSULTATS .................................................................................................. 52 5.1. Prétraitements ............................................................................................................ 52 Réduction du chatoiement .................................................................................. 52 5.1.1. Corrections géométriques ................................................................................... 53 5.1.2. ACP et fusion d’image optique et Radar ............................................................ 54 5.1.3. 5.2. Cartographie structurale ............................................................................................ 56 Calcul du gradient .............................................................................................. 56 5.2.1. Application des RNC à la détection des linéaments sur les images satellitaires 57 5.2.2. Carte linéamentaire détaillée .............................................................................. 64 5.2.3. Contrôle et validation des linéaments ................................................................ 66 5.2.4. vii 5.3. Cartographie lithologique .......................................................................................... 70 Identification des grandes unités lithologiques .................................................. 70 5.3.1. Cartographie des sous-ensembles géologiques .................................................. 75 5.3.2. 5.3.2.1. Cartographie des formations intrusives ...................................................... 75 5.3.2.2. Formations volcano-sédimentaires ............................................................. 78 Contrôle et validation ......................................................................................... 78 5.3.3. 5.4. Esquisse litho-structurale de la région de Bondoukou .............................................. 80 Conclusion partielle .................................................................................................................. 81 CHAPITRE 6 : DISCUSSIONS .............................................................................................. 83 6.1. Cartographie structurale ............................................................................................ 83 Application des réseaux de neurones ................................................................. 83 6.1.1. Carte de fracturation obtenue ............................................................................. 84 6.1.2. 6.2. Cartographie lithologique .......................................................................................... 85 CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES ............................................................... 87 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................. 89 ANNEXES ............................................................................................................................... 95 viii LISTES DES ABRÉVIATIONS OIF : Optimum Index Factor RNA : Réseaux de Neurones Artificiels RNR : Réseaux de Neurones à Rétro propagation d’erreurs RNC : Réseaux de Neurones Cellulaires MNT: Modèle Numérique de Terrain SIG : Système d’Informations Géographiques ACP : Analyse en Composantes Principales OR : Optique – Radar TO : Transformée en Ondelette ETM+ : Enhanced Thematic Mapper plus LANDSAT: Land satellite RADARSAT 1: RAdio Detection And Ranging SATellite One RSO : Radar à Synthèse d’Ouverture ix LISTE DES FIGURES Figure 1: Présentation de la zone d'étude ................................................................................... 5 Figure 2: Carte des altitudes de la région d’étude ...................................................................... 6 Figure 3: Carte du réseau hydrographique de la zone d'étude .................................................... 7 Figure 4: Digramme ombro-thermique de la région de Bondoukou de 1970 à 2007. ............... 8 Figure 5: Carte géologique établie par Zéade et al., 1995. ........................................................ 9 Figure 6: Cuirasse latéritique à l’entrée Sud de Bondoukou. ................................................... 10 Figure 7: un couloir cisaillant dextre N60 dans les granites de Laoudi ................................... 11 Figure 8: Fracture cisaillante dextre de direction N100 dans uploads/Geographie/ memoire-jofack.pdf