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Novembre / November 2005

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Télédétection spatiale et SIG pour la gestion intégrée des potentialités aquacoles H. Arid*, H. Moudni* A. Orbi**, M.Talbaoui**, J.Lakhdar Idrissi**, Z. Massik** A. Littaye,

R. Paoli ***

* Royal Center for Remote Sensing ** Institut National de Recherche Halieutique *** ACRI-st

RESUME

L'aquaculture constitue un potentiel de développement considérable pour l'activité économique marocaine

des produits de la mer. La mise en valeur et l'exploitation efficientes de ce potentiel requièrent d'une part

une connaissance approfondie des écosystèmes et de leur potentiel et, d'autres part, la mise en oeuvre

d'outils de gestion permettant un suivi régulier et l'orientation des stratégies de mise en valeur.

Dans le contexte, et dans le cadre d'un projet cofinancé par l'UE, le CRTS et l'INRH ont réalisé une étude

pour le développement d'outils et de systèmes opérationnels pour la valorisation et la gestion des sites

aquacoles le long du littoral marocain. A cet égard, une méthodologie de délimitation des zones optimales

pour l'installation de fermes aquacoles a été élaborée en se basant sur la combinaison de données

satellitaires et de mesures in situ moyennant un système d'informations géographiques adapté. Ce système

couvre actuellement trois sites : la baie ouverte de Mdiq, la lagune fermé de Nador et la baie semi ouverte

de Dakhla. Ce projet s'est déroulé en deux phases :

1. La constitution d'une base de données pour approfondir les connaissances sur les caractéristiques

moyennes dans les trois sites. En plus des documents alphanumériques (données météorologiques et socio-

économiques), la base de donnée contient une série d'images satellites haute résolution (Spot et Landsat)

acquises pendant des conditions particulières de vent et de pluviométrie. Deux indices ont été calculés : un

indice de turbidité et un indice de Température de Surface de la Mer. En outre, la spatialisation des

données de campagnes océanographiques a permis de générer des couches d'information des paramètres

physico-chimiques des eaux. Enfin, un modèle hydrodynamique a été élaboré pour la simulation de

situations extrêmes de risque. Au terme de cette première phase, une série de cartes thématiques a été

élaborées pour chaque site.

2. L'élaboration d'un outil d'analyse utilisant les outils de traitement des Systèmes d'Informations

Géographiques pour la mise en relation des différentes couches d'information de la base de données. A

l'issue de cette deuxième phase, un modèle a été développé pour l'automatisation du processus de

délimitations des zones favorables pour l'aquaculture. L'utilisation de ce modèle peut être étendue pour la

prospection de tout le littoral marocain.

Enfin, une interface utilisateur, a été développée pour faciliter la navigation dans la base de données, la

consultation des cartes thématiques et la délimitation des zones aquacoles par espèce et par technique

d'élevage.

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ABSTRACT

The aquaculture constitutes a real potential for the Moroccan economic activity related to the sea products.

The efficient development and the exploitation of this potential require on the one hand a thorough

knowledge of the ecosystems and their potential and, on the other, the setting of management tools allowing

a regular follow-up and the orientation of the policies and strategies of development.

In this context, and in the framework of the APPUIT project co financed by the European Union, the Royal

Centre for Remote Sensing and the National Institute of Halieutic Research carried out a project for the

development of operational tools systems for the valorisation and the management of the aquacole areas

along the Moroccan coast. Thus, a methodology of delimitation of the optimal zones for the installation of

aquacole farms was elaborated while being based on the combination of satellite data and in situ measurements realizing an adapted geographical information system.

This system currently covers three sites corresponding to 3 different situations: off shore site of M'diq, the

lagoon of Nador and the semi opened bay of Dakhla. This project was proceeded in two phases:

1. The development of a data base, as complete as possible, to improve knowledge on the dynamics of water

and its average characteristics in the three sites. In addition to the alphanumeric documents (weather data

and socio-economic aspects), the database contains a series of high resolution satellite images (Spot and

Landsat) acquired during particular periods corresponding to specific conditions of wind and pluviometry.

Two indexes were calculated: an index of turbidity and an index of the sea surface temperature. Moreover,

the spatialization of the oceanographic data campaigns, collected through INRH was used to generate

layers of information related to the physicochemical aspects of water. Lastly, a hydrodynamic model was

built for simulating extreme situations. At this stage, a series of thematic charts were elaborated (maps of

the environmental characteristics, maps of risks, maps of water quality).

2. The development of an analysis instrument using tools related to the geographical information systems

for the combination of various layers of information in the database. Four types of criteria were retained:

environment of the site (exploitation of maritime space and rivers contributions); the coastal structures

(bathymetry and features of the coast); the water quality (anoxia risks and toxic algae) and the dynamics of

water (hydrodynamics and exceptional turbidity).

The "thresholds of aquacole potentiality" of each criterion has been identified. At the end of this second

phase, a model was developed for the automation of the process related to potential zones delimitations for

the aquaculture. The use of this model could be extended for prospecting the entire Moroccan coastal zone.

Lastly, a user interface was developed to facilitate the use of the database, the consultation of the thematic

maps sets and the delimitation of the aquacole zones based on species and breeding techniques

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INTRODUCTION

Les nouveaux obstacles au développement des

pêches mondiales dans un proche avenir proviendront du fait que les ressources naturelles sont à présent pleinement exploitées à peu près partout. En effet, les investissements extrêmement lucratifs, effectués lors de la phase dȇexpansion des pêches dans les années cinquante et soixante lorsque les ressources étaient encore abondantes, se sont traduits par une pleine exploitation des ressources halieutiques mondiales. Certes, la création de la zone économique exclusive (ZEE) de

200 milles a permis la redistribution des richesses

de la mer et a rendu possible le contrôle des droits des utilisateurs vis-à-vis des étrangers. Mais, cela nȇa pas automatiquement empêché la concurrence sévère que se livrent les utilisateurs et même nationaux sur les différentes ressources. Sur le plan économique, cette concurrence sur la ressource sȇest traduite graduellement par une sur pêche car il y a trop de bateaux par rapport à la quantité de poissons. Sur le plan biologique, cette sur-pêche peut remettre en question lȇexistence même de certains stocks de poissons : soit parce que des captures trop nombreuses réduisent la biomasse nécessaire à lȇenvironnement ou, plus grave encore, parce que les poissons sont pêchés trop jeunes avant dȇavoir eu le temps de se reproduire (sur-pêche de juvéniles). A cet égard, une réduction de lȇeffort total de pêche et/ou un changement dans le mode dȇexploitation permettraient dȇaccroître le bénéfice net que lȇéconomie nationale retire de ce secteur. Ce résultat pourrait être atteint par le biais dȇune politique et dȇune gestion appropriées, associés au suivi, au contrôle et à la surveillance ainsi quȇà lȇencouragement de lȇaquaculture en tant que secteur complémentaire à la pêche. Selon les statistiques de la FAO, l'aquaculture est considérée comme le secteur de production vivrière qui progresse le plus au monde (figure 1). Sa contribution à l'offre mondiale en poissons, crustacés et mollusques est passée de 3.9% de la production halieutique totale en 1970 à 29% en

2001. En outre, l'aquaculture a augmenté d'un

taux composite moyen de 9.2% depuis 1970 contre seulement 1.4% pour les pêches de capture et 2.8% pour la production de viande sur terre (Marmulla, FAO). Fig 1. Evolution de la production aquacole mondiale des principaux groupes d'élevage (FAO. 2002)

SITUATION DE L'AQUACULTURE A

L'ECHELLE NATIONALE

Bien que lȇaquaculture au Maroc existe depuis les années 1920, elle ne sȇest développée quȇau cours des dix dernières années par la création dȇentreprises de type industriel, dont la

production est destinée en grande partie à lȇexportation. La gamme de produits dȇaquaculture

exploités au Maroc est variée tant au niveau des élevages en eau douce (truite, carpe, brochet, etc.) quȇau niveau des élevages en eau de mer (huîtres, palourdes, dorade, loup, anguille, etc.). Cependant, cȇest lȇélevage, de dorade et de loup qui constitue le fleuron de lȇaquaculture industrielle au Maroc.

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L'étude suivante, réalisée dans le cadre du projet

GERMA entre 2002 et 2004, montre l'apport des

données de la télédétection spatiale et leur intégration avec les mesures océanographiques in situ, les données météorologiques et les paramètres socio-économiques pour l'élaboration d'une base de données compléte décrivant l'environnement des sites littoraux ainsi que leur potentiel pour le développement de l'aquaculture. Trois sites pilotes avaient été retenus pour la réalisation de l'étude : la lagune de Nador, le site offshore de M'diq et la baie semi ouverte de

Dakhla (figure 2).

Fig 2. Extrait d'images satellites des trois sites pilotes (de gauche à droite, image Spot5 de la lagune de Nador,

image Spot4 du site offshore de Mdiq et une Landsat ETM de la baie de Dakhla)

L'expérience a montré que les campagnes de

terrain restent insuffisantes pour renseigner convenablement sur la disponibilité d'un site à abriter une ferme aquacole économiquement viable. Ces investigations sont pénalisées par les considérations suivantes :

Besoin important en ressources humaines

et financières pour couvrir de larges zones.

Limitation des mesures aux seuls aspects

marins.

Difficulté de réaliser des campagnes

récurrentes sur les mêmes zones afin de s'assurer de la pérennité des mesures favorables.

Limitation des relevés à des mesures

disparates ne permettant pas d'avoir une situation globale et homogène. De ce constat, est né le besoin de rechercher de nouvelles approches complémentaires pouvant intégrer d'autres paramètres. Il faudrait en effet élargir les investigations aux paramètres socio- économiques des sites, l'environnement général entourant les sites d'intérêt ainsi que le suivi des

conditions climatiques qui, dans les cas extrêmes, peuvent avoir des incidences très négatives sur

une ferme aquacole.

DESCRIPTION DE LA BASE DE

DONNEES

Parmi les problèmes soulevés par les

professionnels de l'aquaculture, on a retenu le manque de données relatives à la caractérisation générale des sites (climat, bathymétrie, sédimentologie, qualité de l'eau...) et une méconnaissance des risques potentiels qui menacent la viabilité économique de tout projet d'aquaculture. La base de données générée au cours de cette étudet rassemble des données brutes complémentaires de différentes sources et natures. Elles décrivent des aspects variés relatifs aux caractéristiques physiques, biologiques et environnementales des sites. De plus, des cartes thématiques, des produits de synthèse et des couches d'informations élaborées ont été crées pour aider les utilisateurs potentiels de cette base de données géographiques à exploiter au mieux l'information disponible.

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1. Données en entrée

Pour répondre à ces besoins, il a fallu collecter le maximum d'informations disponibles (figure 3) qu'on a estimé pertinentes pour notre problématique. La diversité et la dispersion de ces données ont rendu cette collecte longue et difficile. Fig 3. schéma descriptif des intrants de la base de données géographiques a- Données climatologiques

L'objectif de l'acquisition des données

climatologiques pour le cas de notre étude est double :

Outil décisionnel objectif pour le choix des

périodes de photointerprétation et de cartographie de certain paramètres du milieu sur chacun des sites : choix d'années moyennes, identification d'évènements extrêmes pouvant induire des conséquences néfastes sur les élevages aquacoles.

Référence indispensable pour une

interprétation des données terrain et satellitales : de fortes précipitations impliquent des situations de turbidité extrême, ou encore, l'analyse de la direction des vents au moment de l'acquisition des images ou pendant la période des campagnes de mesures in situ permet d'expliquer la dispertion des matières en suspension dans le milieu. Enfin, la température de l'air influence de manière directe la température de la couche superficielle de l'eau qui est concerné par les mesures radiométriques enregistrées par le canal infrarouge thérmique des images landsat. b- Données cartographiques En relation avec la thèmatique de l'aquaculture, un certain nombre de couches d'informations sous format vecteur ont été identifiées et réalisées avec des tables attributaires permettant d'identifier la nature de chaque objet. Ces données vectorielles ont été éditées à partir des images de télédétection, des cartes thèmatiques disponibles et des cartes marines (figure 4). Ainsi, on a pu créer les couches d'information suivantes : Trait de côte : l'objectif du modèle d'analyse spatiale qu'on a développé étant de délimiter les zones potentielles pour l'aquaculture à l'intérieur du milieu marin, il est impératif

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d'avoir une couche d'information sur la ligne de séparation entre la terre et la mer.

Type de fond : cette information est cruciale

dans la mesure où le type de fond est le substrat sur lequel seront fixé les cages d'élevage de poissons. Réseau routier : l'accessiblité des sites est un élément valorisant pour les sites aquacoles.

Réseau hydrographique : le nombre de cours

d'eau permanents et saisonniers implique le nombre de points de rejet et, par conséquent,

les sources de pollution et de trubidité des sites Courbes bathymétriques et points côtés : il

existe une profondeur limite pour chaque technique d'élevage. C'est un critère qui intervient également dans le modèle d'analyse spatiale qu'on a developpé au cours de cette

étude.

Installations maritimes : l'infrastructure

portuaire est importante pour tous les projets d'aquculture.

L'occupation du sol : cette couche

d'information renseigne sur l'environnement du site.

Fig 4. exemple de carte réalisée à partrir de la compilation des couches d'informations vectorielles

c- Données des campagnes océanographiques

Au cours des campagnes océanographiques,

plusieurs types de paramètres ont été étudiées : des paramètres relatifs aux propriétés physico-

chimiques de l'eau, d'autres pour la caractérisation des fonds marin et la mesure de la bathymétrie

etc... On s'est focalisé essentiellement sur le traitement et l'exploitation des paramètres relatifs à la qualité de l'eau. Le tableau 1 récapitule les paramètres mesurés (avec les unités) : longitude latitude Température de surface Salinité Oxygène dissous NO2s NO3s NH4s PO4s Chlorop hylle-a Matières en suspension °W °N (°C) (psu) (mg/l) µg/l µg/l µg/l µg/l mg/m3 mg/l Tableau 1. Données des campagnes océanographiques

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Fig. 5. schéma de la procédure de spatialisation des données des campagnes océanographiques

Les données des campagnes océanographiques ont été interpolées et mises en projection pour les intégrer avec les autres couches d'information de la base de donnée. Pour la spatialisation de ces données ponctuelles, on a utilisé le modèle IDW (l'inverse pondéré des distances) (fig5). Cette méthode semble être la mieux appropriée à la spatialisation des données des campagnes. Les échantillons sont sondés dans des points disposés sur des lignes perpendiculaires au trait de côte. La distance entre les lignes est régulière et elle est supérieure à la distance entre les points d'une même ligne. d- Données satellitales

En complémentarités avec les données des

campagnes, l'imagerie spatiale offre une vision synoptique des paysages dans des conditions particulières d'observation. Cette vision synoptique permet de préciser la distribution spatiale de quelques paramètres échantillonnées ponctuellement (température de surface, turbidité) mais aussi leur évolution temporelle. Une sélection de données satellites Spot et Landsat a été établie selon plusieurs critères :

Coïncidence avec des campagnes

d'échantillonnage terrain ;

Correspondance avec des conditions

climatiques moyennes ;

Choix d'années pour lesquelles il est possible

d'observer l'évolution saisonnière.

A partir des images, deux types d'informations

ont été élaborés :

Mise à jour des couches vectorielles : les

aménagements récents dans les zones d'intérêt n'ont été consigné dans aucun document cartographique. Grâce à l'imagerie haute résolution, ce travail de mise à jour a été réalisé (trait de côte, réseaux routier et hydrographiques, occupation du sols, aménagements maritimes).

Elaboration de deux indices qualitatifs: indice

de la Température de Surface de la Mer (TSM) et l'indice de turbidité (taux des matières en suspension dans l'eau) - Indice de Température de Surface de la Mer : Cet indice qualitatif est le résultat de l'extraction de la bande infrarouge thermique des images

Landsat. S'agissant d'une analyse monocanal, on

n'est pas allé jusqu'à la mesure quantitative de la température. A la base cette bande, on a fait une classifictation, et pour chaque classes, on a attribué une valeur d'indice. L'indice de TSM a servi pour la caractérisation des structures de la TSM en fonction des saisons.

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- Indice de turbidité : Plusieurs modèles avaient été testés pour le calcul de cet indice. Le modèle retenu est le suivant :

Pour les images Spot : XS1+XS2+XS3

Pour les images Landsat :

TM1+TM2+TM3+TM4 Ces deux indices n'ont pas d'unités puisqu'ils correspondent à des valeurs de compte numériques brutes. Fig 6. Schéma de la procédure d'extraction de l'information à partir des images satellite

La figure 6 montre deux exemples des résultats

enregistrés :

Sur l'image de gauche, on a une situation typique

de la structure de la température de surface de l'eau à l'intérieur de la lagune de Nador pendant la saison froide. On constate que l'eau est plus chaude à l'intérieur de la lagune qu'à son extérieur ; au niveau de la passe, il y a une sorte de bulle d'eau froide qui illustre les échanges d'eaux entre la méditérannée et la lagune sous l'effet de la marée.

L'image de droite est l'indice de turbidté

enregistré au niveau du site de Mdiq en temps de vent d'Est. Les eaux du large, poussées vers la côte, prennent une structure tourbillonnaire au milieu du site sous l'effet du cap de Ceuta au nord et du cap Negro au sud. e- Données socio-économiques Plusieurs paramètres peuvent être utilisés comme indicateurs de l'aménagement du territoire et de l'impact anthropique sur l'environnement. Au cours de cette étude, on s'est focalisé sur la série de paramètres suivante :

Nombre de population;

Infrastructures (adduction énergétique, bassin stockage aquacole, bassin décontamination, pompages en mer) ;

Communication (voies maritimes, port

commercial, voies routières, voies ferroviaires);

Traitement déchets urbains (Station de

traitement, capacité, localisation des rejets, collecteurs eaux pluies) ;

Traitement déchets industriels (Station de

traitement, capacité, Bassins de rétention,

Nature des rejets, Localisation des rejets)...

f- Données de modèle hydrodynamique

Dans le site offshore de Mdiq, la houle est un

paramètre hydrodynamique très important pour la détermination des zones favorables pour l'aquaculture. La hauteur des houles était calculée avec un modèle hydrodynamique qui prend en considération la direction des vents et la topographie sous marine. Deux situations ont été considérées : une situation moyenne pour caractériser le site, une situation extrême (hauteur maximale de la houle) pour éliminer les zones jugées dangereuses, de point de vue houle, pour les installations aquacoles.

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2. Données en sortie

Les traitements spécifiques aux données brutes précitées, ont permis de produire une information structurée, géoréférencée, en complémentarité avec les autres composantes de la base de données.

A partir de ces couches d'informations, on a pu

établir, pour chaque site, des cartes thématiques qui permettent de décrire leurs principalesquotesdbs_dbs48.pdfusesText_48

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