Géomorphologie hyperspectrale et surveillance de la santé des cultures à la ferme East Oweinat

Les déserts de l'ouest de l'Égypte sont arides, mais le Sahara oriental est encore plus extrême, ne recevant que quelques centimètres de pluie par an, ce qui lui vaut l'appellation d'« ultra-aride ». Pourtant, lors de la dernière période glaciaire, le Sahara était une savane tropicale au climat comparable à celui du Kenya et de la Tanzanie actuels. Les précipitations annuelles y étaient bien plus importantes, et le réseau hydrographique était dense, avec de nombreux cours d'eau et lacs. Des centaines de milliers d'années de pluie ont également créé de vastes aquifères souterrains sous les sables mouvants, connus sous le nom de système aquifère du grès nubien (NSAS).

Ces eaux souterraines peuvent être utilisées pour pratiquer l'agriculture au cœur du désert, et grâce à la mise en œuvre du projet East Oweinat, un vaste projet d'irrigation centralisé a été établi dans la région.

Aperçu du projet

La construction a débuté en 1997 et ce projet, au même titre que les projets Toshka, Darb El Arbein, le canal El Salam et les Nouveaux Villages, est considéré comme l'un des mégaprojets égyptiens. Alors que la plupart de ces projets n'ont pas abouti, celui-ci continue de fonctionner normalement. Actuellement, il couvre près de 5 000 kilomètres carrés. Les principales cultures sont la pomme de terre, le blé et des plantes aromatiques médicinales comme la camomille ; on y trouve également des serres.

Ce projet, situé dans le désert du Sahara, se trouve à environ 290 kilomètres de la ville la plus proche et à 210 kilomètres du lac Toshka. Il est implanté à Oweinat Est, à l'ouest de Toshka. L'eau d'irrigation provient exclusivement des nappes phréatiques profondes du système aquifère du grès nubien. La région est également considérée comme l'une des plus plates au monde, avec un relief quasi plat et un diamètre d'environ 350 kilomètres. Du fait de son éloignement en plein désert, le transport des produits agricoles et des fournitures dépend d'un aéroport situé à l'est du site du projet.

Le système aquifère du grès nubien (SARS) est l'une des plus importantes ressources en eau souterraine fossile au monde. Dans le nord du Tchad, notamment dans les régions montagneuses du Tibesti et de l'Ennedi, les précipitations saisonnières atteignent jusqu'à 150 mm/an. Ces précipitations peuvent entraîner une recharge diffuse et une recharge concentrée le long des vallées d'inondation intermittentes. Des recherches récentes indiquent qu'une recharge actuelle a bien lieu dans le nord du Tchad, mais de façon très limitée, tant spatialement que temporellement. Cela signifie que seule une évaluation quantitative rigoureuse permettra une gestion durable de cette ressource renouvelable.

△ Figure 1 Vue panoramique de la région d'East Oweinat prise par la Station spatiale internationale en 2018.

△ Figure 2 Image satellite Landsat du projet de ferme EastOweinat aux Émirats arabes unis (2017)

Figure 3. Détails du projet de ferme EastOweinat aux Émirats arabes unis, tels que capturés par le satellite Landsat (2017).

Les figures 1 et 2 illustrent la localisation et l'étendue de la ferme d'EastOweinat. Les parcelles d'irrigation centrales, disséminées au cœur du désert, sont parfaitement identifiables sur les images satellites.

La figure 3 montre que chaque unité d'irrigation a un diamètre d'environ 850 mètres et une superficie d'environ 850 mu (environ 50 hectares). Elle présente également des détails sur l'exploitation irriguée centrale, certaines parcelles étant cultivées en association avec des pommes de terre et du blé (ou d'autres cultures). Certaines parcelles brun clair ont probablement fait l'objet d'un brûlage contrôlé pour éliminer la paille en vue de la prochaine saison de plantation, ce qui est également visible sur les cartes de classification de l'occupation des sols et de répartition de l'état sanitaire des cultures.

△ Figure 4 Carte de la capacité portante des sols et des eaux souterraines construite à l'aide de la technologie WSCM

évaluation des ressources en eaux souterraines

Les données hydrogéologiques et de capacité de charge des sols recueillies en 2007-2008, notamment la profondeur de la nappe phréatique, la teneur totale en matières dissoutes, la production de sécurité des puits, le rapport d'adsorption du sodium, la salinité du sol, la profondeur du sol, le pourcentage de sodium échangeable dans le sol et la capacité d'échange cationique, ont été utilisées et intégrées dans un système d'information géographique (SIG) multicouche. Des techniques de modélisation spatiale pondérée de la capacité (WSCM) ont ensuite été appliquées à ces couches afin de déterminer les zones de capacité sol/nappe phréatique.

Comme le montre la figure, dans la zone du projet, les zones à forte et moyenne capacité des sols et des eaux souterraines représentent 89,18 % de la superficie totale, tandis que les zones à faible capacité n'en représentent que 10,81 %. Les terres agricoles irriguées de manière centralisée sont principalement réparties dans les zones à forte et moyenne capacité de cette zone d'étude, ce qui indique que l'agriculture irriguée se prête à un développement accru dans cette importante zone de développement. Cependant, en raison de la ressource en eau extrêmement limitée du système aquifère du grès nubien (SARS), qui doit encore être considérée comme non renouvelable, il n'est pas certain que la région d'Oweinat Est puisse supporter un système agricole irrigué de manière centralisée à plus grande échelle. Des évaluations plus poussées de la demande en eau et de la stabilité de ce système agricole peuvent être réalisées en combinant des paramètres météorologiques tels que l'évaporation avec des indices de végétation tels que l'indice de surface foliaire (LAI) et l'indice de végétation par différence normalisée (NDVI) afin d'estimer la biomasse.

△ Figure 5. Carte de répartition des types de parcelles de la ferme EastOweinat basée sur la télédétection hyperspectrale (2024)

△ Figure 6. Carte de répartition de la santé des cultures dans la parcelle de la ferme EastOweinat basée sur la télédétection hyperspectrale (2024)

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - Surveillance du type et de l'état des parcelles de terrain

Nous avons utilisé des images hyperspectrales acquises par le satellite XIGUANG-002 le 24 mars 2024 pour effectuer une classification de la couverture terrestre et une évaluation de la santé des cultures sur une partie de la ferme East Oweinat.

Comme le montre la figure 5, trois principaux types de parcelles ont été identifiés lors de la prise de photographies : des parcelles à forte couverture végétale actuellement cultivées, des parcelles à sol sombre et des parcelles à sol clair/sableux. Cette carte de répartition illustre les principaux types de cultures pratiquées dans la région et la situation de la rotation des cultures dans les différentes zones. Nous avons également constaté que certaines parcelles des régions du centre et du nord semblent être recouvertes de sable, présentant des caractéristiques spectrales similaires à celles des déserts ; il est actuellement impossible de déterminer s’il s’agit d’une jachère temporaire ou d’un abandon définitif.

La figure 6 illustre la répartition de l'état de santé de la végétation dans cette zone. Cet indice, composé de plusieurs indices de végétation, reflète de manière exhaustive la santé des cultures en fonction de la teneur en chlorophylle, de la structure du couvert végétal et du niveau d'humidité. Il est à noter que certaines parcelles de couleur foncée ne présentent aucun indice de santé correspondant, ce qui indique qu'elles sont entièrement ou partiellement recouvertes d'un sol sombre. Par ailleurs, la plupart des parcelles en production normale affichent un bon état de santé, suggérant que le projet d'irrigation centralisé fonctionne actuellement bien et laisse présager de bons rendements.

△ Figure 7 Comparaison des courbes spectrales des types de parcelles typiques de la ferme EastOweinat basée sur la télédétection hyperspectrale (2024)

Les courbes spectrales de l'image ci-dessus illustrent les différences spectrales entre les différents types de couverture terrestre, permettant principalement de distinguer les zones à sol sombre de celles couvertes de végétation. On observe que les zones végétalisées présentent un effet de bord rouge significatif dans la gamme 700-760 nm. À partir de la position et de la pente de ce bord rouge, un indice de végétation peut être calculé pour déterminer la couverture et l'état sanitaire des cultures, permettant ainsi une classification plus précise.