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Intégration des données géologiques et environnementales de la région de Monastir dans un SIG


Session Environnement
 


Nouha MIMOUNI
nouha_mimouni@yahoo.fr
 
Samir BOUAZIZ
Noamen REBAI 

LR3E, Département de Géologie, E. N. I. Sfax
Route de Soukra, BP. " W" 3038,
Sfax, TUNISIE

 

Mots-clés et logiciels ESRI utilisés
 


Mots-clés : Caractéristiques géologiques et environnementales, Bases de données graphiques et alphanumériques, SIG, SGBD Access, PowerAMC, Visual Basic.

Logiciels ESRI utilisés : Arc Info 5, Arc View 3.2,

 

Résumé :
 
La présente étude consiste en une intégration dans un Système d’Information Géographique des données géologiques et environnementales de la région de Monastir. Les données ainsi récoltées ont fait l’objet d’un traitement informatique et numérisation. Le développement de SIG a  permis d’optimiser l’analyse et l’interprétation de ces données multisources.
L’intérêt que porte actuellement l’aspect numérique est assez important dans la représentation et l’extraction des cartes thématiques dont l’interprétation a favorisé des études complémentaires telles que la numérisation des données cartographiques et cadastrales (carte hydrographique, carte du réseau routier…) facilitant ainsi une meilleure analyse des phénomènes.
La modélisation des données géologiques et environnementales spatiales de la région de Monastir a aboutit à la conception de la base de données graphique intégrant la numérisation  de la carte topographique Sousa S.E. (1/25000), la réalisation de différentes cartes thématiques (carte d’occupation de sol, carte de répartition de la végétation…), et l’extraction  du Modèle Numérique de Terrain à partir des données altimétriques. 
La base de données alphanumérique sous le SGBD Access conçue, présentant des informations attributaires descriptives et le développement de l’interface utilisateur permettent d’accéder facilement aux données multiples.
En perspective, la gestion et la manipulation des données seront exploitables pour n’importe quelle étude relative à la  région de Monastir.

1 – Introduction :


Toutes les observations établies sur les côtes orientales de la Tunisie prospectées depuis longtemps montrent que le Mio – Plio – Quaternaire à caractères continentaux et marins présente des particularités tant sur le plan sédimentologique, stratigraphique et tectonique. Ces observations parlent en faveur de mouvements tectoniques importants au Néogène mais aussi durant le Quaternaire dont les structures et les dépôts ne sont pas très favorables pour élucider ces particularités.
Le présent travail se limite à l’étude de la région de Monastir tout en appuyant sur la méthodologie du Système d’information géographique comme étant un moyen fiable de collecte, de saisi et d’analyse des événements géologiques et permettant d’intégrer des informations plus précises dans une base de données géologique. Il comporte différents aspects :
-      La conception de la base de données graphique (ArcInfo, ArcView…),
-      La conception de la base de données alphanumérique sous Access,
-      La conception de l’interface utilisateur sous visuel basic par le biais d’un programme automatique.


2- Présentation de la zone d’étude :


La région de  Monastir  faisant partie  de  la plate-forme  orientale   tunisienne se   situe à quelque 150  Km  au Sud de  Tunis,  soit  entre  la  latitude  X : N 035° 46’ et  la  longitude Y : E 010° 50’ (Fig. 1).                                                                                 .
Cette  région forme un cap qui appartient au sahel tunisien, il s’agit d’une région à paysage relativement plat. Elle englobe la dépression de Skanès et un monoclinal de direction NE-SW, limité à l’Ouest par la faille de Skanès-Khnis.
Les structures géologiques affectant le Pliocène marin s’y trouvent marquées en grande partie par un recouvrement sableux ou calcaire (croûtes) attribué au Quaternaire,  ce qui rend souvent difficile les observations géologiques dans la région. Toutefois, la morphologie littorale sous forme de falaises au Sud et au Nord de la ville de Monastir présente des conditions favorables d’affleurement.
A la proximité de la mer, le développement de l’agriculture et du secteur touristique ont été bien favorables à l’épanouissement de la vie socio-économique de la région, et expliquent bien la forte concentration de population dans la ville de Monastir et ses alentours.
De point de vue géologique, la région de Monastir présente une falaise littorale formant un plateau. Les couches mio-pliocènes sont basculées montrant des structures en monoclinal ou plissées. L’ensemble de la région est affecté par des failles majeures dont la faille de Skanès-Khnis est visible sur une dizaine de kilomètres et la faille  de Monastir ville.


Fig.1 : Carte de localisation de la zone d’étude


3- Collecte des données :


3.1 – Stratigraphie régionale



La région de Monastir forme un cap qui appartient à la plaine du Sahel. Une structure monoclinale montre  des directions de couches du Pliocène marin orientées NE-SW et dans le cœur affleure une série argilo-sableuse d’âge Miocène. Le Pliocène marin est discordant sur la série précédente miocène ; il passe progressivement aux formations continentales du Quaternaire. L’ensemble a été plissé avant la transgression tyrrhénienne montrant des discordances spectaculaires. Des mouvements post-tyrrhéniens ont été mis en évidence dans la région, en l’occurrence à Monastir où  la terrasse tyrrhénienne  se trouve soulevée à une altitude de 30 m  et affectée par des fracturations multiples.
Les temps miocènes débutent avec la transgression burdigalienne qui recouvre un domaine légèrement étendu. La mer miocène est  largement ouverte à l’Est et marque une légère extension du domaine marin. La sédimentation est donc très variée, elle y est néritique avec des épisodes sableux continentaux et lagunaires.  
Bien qu’il soit présent dans la région de Monastir et notamment dans les falaises côtières, le Pliocène marin (calcaires lumachelliques et calcaires dolomitiques) n’est jamais en contact avec les dépôts villafranchiens dans cette région. Ceci peut être expliqué de deux façons :
- soit que le Villafranchien a été totalement érodé au-dessus du Pliocène marin au niveau des falaises ;
- soit que dans cette région, des reliefs pliocènes ont formé des émersions pendant le Villafranchien, ce qui est le plus probable.
Sous l’action de l’érosion succédant aux soulèvements dus à la tectonique post-villafranchienne, la croûte calcaire a été en partie démantelée pour donner naissance à des blocs qui s’accumulent en contrebas, formant un niveau conglomératique assez discontinu.
Suite à la transgression du Tyrrhénien, des discordances spectaculaires sont visibles entre le Villafranchien-Tyrrhénien d’une part et le Pliocène-Miocène d’autre part. Les galets de la croûte villafranchienne constituent les conglomérats de base et sont les seuls éléments qui ont résisté à la destruction mécanique et à la dissolution du stade pluvial postérieur à la phase d’encroûtement calcaire du villafranchien et antérieur à la phase de réchauffement au cours du Tyrrhénien (Fig.2).
Ces éléments, remaniés par le dépôt tyrrhénien, sont de forme assez aplatis et à contours arrondis indiquant un transport par des eaux d’assez forte énergie. Ils matérialisent une surface de ravinement de grande ampleur.


Fig.2 – la carte géologique de la région de Monastir (Kammoun, 1981)

3.2 – Tectonique régionale



L’étude de l’évolution de la tectonique régionale permet  une description des principales structures, du Miocène à nos jours ; nous essaierons d’en préciser les différents événements tectoniques et de déterminer le régime de contraintes qui leur sont associés (Fig.3).
L’analyse stratigraphique couplée à l’étude tectonique régionale ont permis de mettre en évidence différentes périodes de déformation. On y distingue :
-     au Miocène Supérieur : une subsidence active dans les bassins paraliques relative à un  contexte de tectonique en distension ;
-     au Miocène terminal – Pliocène Inférieur : un arrêt de la subsidence et début de plissement des structures NE – SW. Cette phase compressive ébauche les anticlinaux régionaux aussitôt soumis à l’érosion, puis recouverts par les dépôts pliocènes marins discordants dite "phase tortonienne" connue par tous les auteurs ;
-     au Pliocène Supérieur : une reprise de la subsidence contemporaire aux dépôts des faciès marins. On y observe une tectonique en distension. Les données suggèrent une distension dirigée NE - SW;
-     au Villafranchien : un plissement majeur des structures ébauchées de la phase de plissement précédente de même direction. Cette phase dite "post-villafranchien"continue dont le régime de contrainte se poursuit jusqu’à l’Actuel.
-     au cours de la transgression tyrrhénienne, l’activité sédimentaire de l’accident de Skanès – Khnis confirme la continuité de l’activité tectonique pendant le Tyrrhénien.
Cependant, des marqueurs de mouvements tectoniques sont perceptibles dans les carbonates et les dépôts dunaires du Tyrrhénien. Ils feront ici l’objet d’une comparaison avec les événements enregistrés dans les croûtes calcaires.


Fig.3 - Schéma géomorphologique des environs de Monastir



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Tab.1 : EVOLUTION DU REGIME DE CONTRAINTE

3.3 – Etude hydrogéologique



Le réseau hydrographique est peu développé, l’oued Hamdoun étant le plus important de ceux que l’on peut y rencontrer, mais il existe de vastes étendus d’eaux stagnantes correspondant aux sebkhas. L’eau présente des concentrations en sels très élevées.
La région de Monastir est constituée de terrains mio – pliocènes à quaternaires. Ces terrains sont caractérisés par une lithologie très hétérogène et une tectonique remarquable.
De telles conditions géologiques expliquent que tous les sondages destinés à reconnaître les aquifères profonds aient donné des résultats négatifs. Ainsi, les eaux sont caractérisées par des salinités très élevées (toujours plus de 4 à5g/l). En outre, les débits obtenus lors des essais des formations ont été fréquemment faibles.  Ces résultats sont dus à l’un des facteurs suivants ou bien à plusieurs d’entre eux : éloignement des aires d’alimentation, faibles superficies de ces dernières, faibles transmissivités, nature argileuse ou compacte des terrains, contamination par des eaux de mer, etc.
Les aquifères profonds sont donc soit hydrologiquement inertes, soit imbibés d’eaux trop chargées. Les aquifères phréatiques, par contre, présentent un certain intérêt hydrogéologique immédiat. 

3.4 – Environnement naturel, urbain et Impact



La région de Monastir, comme zone littorale méditerranéenne (présentant plusieurs îles telles que les îles Kuriat, Rhdamsi, etc), constitue une réserve inestimable en terme de biodiversité continentale ou marine et par conséquent, mérite d’être protégée. Cette action s’inscrit dans une problématique environnementale plus vaste et qui concerne la protection et la gestion de la biodiversité à l’échelle de toute la Méditerranée.
Cette étude montre que les ressources biologiques, végétales ou animales et leurs supports génétiques sont des ressources renouvelables qui se développent dans les écosystèmes naturels. Cette richesse biologique a pu se maintenir et garantir son auto- renouvellement grâce aux capacités d’adaptation aux variations bioclimatiques locales, bien qu’une partie fut dégradée au fil du temps et autre devenue aujourd’hui rare.
Le niveau des équipements publics (équipements Socio économiques) est satisfaisant, par rapport à la grille des équipements en vigueur.
Ces équipements sont concentrés au centre ville, La répartition géographique n’est pas homogène et cohérente. Certaines zones sont dépourvues de certains équipements de voisinage (dispensaire, espace de jeux, terrains de quartier, club d’enfants).
Les projets récents (complexe sportif, salle de sport couverte…) sont de nature à améliorer le niveau d’équipements et le programme du Conseil Municipal est très ambitieux dans ce domaine. Sur ce plan, il y a lieu de prévoir les équipements à programmer à l’horizon 2012 conformément à la grille optimale des équipements, ainsi que les besoins en terrains nécessaires pour les réaliser.
 
En effet, de nombreuses espèces et peuplement ont connu au cours des dernières décennies un déclin rapide et préoccupant, la surexploitation de ces ressources, l’urbanisme et aménagement de littoral ainsi que l’artificialisation de leur milieu environnemental risquent à long terme, de perturber les mécanismes qui régissent le processus de leur évolution et provoquer un déséquilibre écologique et biologique irrémédiable.
-               la surexploitation des eaux de la nappe phréatique chargée met en péril les ressources hydriques ainsi que la dégradation  de la qualité chimique des sols.
-                La diminution des terrains agricole à cause de l’extension urbaine et donc l’urbanisation de l’oliveraie. 
-                Erosion de la flèche littorale de la zone de Khnis, la lagune est donc exposée à un phénomène d’eutrophisation prononcé qui risque de s’amplifier d’avantage.
-                L’altération du paysage.
-                La densification industrielle anarchique et le développement du tourisme de masse.
-                L’abandon de l’activité de recherche aquacole et de l’aquaculture.


4 - Méthodologie et matériels utilisés :


La diversité des données géologiques et environnementales disponibles de notre région d’étude permet leur intégration dans un SIG. Dans ce présent travail, on a prit comme support cartographique la carte topographique  (1/25000) de SOUSA S.E. qui localise la ville de Monastir et ces alentours. Elle permet le positionnement de la région, la présentation du réseau routier, les données hydrographiques, les chemins d’accès, la végétation, etc…, et quelques couches de la carte agricole de Monastir.
En ce qui concerne les documents papier, les modes d’acquisition sont la digitalisation ou la numérisation par les logiciels SIG tels qu’ARC/INFO, ARC/VIEW… puis le traitement (création de topologie et nettoyage). Le développement d’outil SIG nous a permis d’afficher et interroger les données spatiales, d’accéder aux différents types de cartes, en faire la synthèse et les organiser géographiquement (topographique, urbaine, occupation de sol…), de gérer le modèle numérique du terrain et d’extraire automatiquement le profil topographique et les courbes de nivaux.


5 – Résultats :


5.1 - Conception de la base de données graphique



Cette base de données cartographiques regroupe les principales composantes des thématiques en  Planimétrie et en Hypsométrie.
La représentation des données spatiales définies dans cette base graphique est sous forme de couches. Une couche réunit des éléments géographiques de même type (parcelles agricoles, routes, lieux, altitudes,…). Les éléments géographiques vont prendre une dimension graphique associée à des données descriptives tabulées ou tables attributaires. Les entités géographiques peuvent être représentées, en tant qu’objets graphiques, suivant un mode matriciel ou vectoriel.
Une base de données graphique doit pouvoir être gérée automatiquement, c'est-à-dire modifiée en fonction des mises à jour successives des données, résultant des changements incessants qui interviennent dans la vie courante : aménagement, construction, urbanisation, exode rural, déprise agricole, déforestation, sècheresse, etc. Il faut, non seulement, modifier, ajouter ou supprimer des objets, mais mettre à jour toutes leurs relations mutuelles.
La digitalisation ou la numérisation de la carte s’appuie sur une méthodologie rigoureuse avec la suivie d’une démarche adéquate afin d’aboutir à un produit final digitalisé. Ainsi, cette carte est considérée comme étant un moyen fiable de collecte, de saisi et d’analyse des événements géologiques, permettant d’intégrer des informations plus précises dans une base de données géologique. Elle est facilement exploitable, répond aux obligations d’un produit cartographique ainsi que les besoins de l’utilisateur (Fig.4).
La carte digitalisée, recueil de coordonnées, est devenue une banque de données géographiques localisées, elle permette bien sûr la modification de données géométriques ou descriptives. Il devient ainsi possible de pouvoir afficher sur un écran les seuls objets répondant à un besoin spécifique par exemple  la carte hydrologique, l’extension des zones urbaines et agricoles, etc (Fig.5, 6 et 7).
La réalisation de MNT  qui permet de (Fig.8):
- reconstituer  une vue en images de synthèse du terrain ;
- tracer des profils topographiques ;
- déterminer une trajectoire de survol du terrain, les lignes des crêtes et le calcul de pentes ;
- calculer des surfaces ou des volumes dans la cas des travaux miniers, géotechnique…;
- d'une manière générale, de manipuler de façon quantitative le terrain étudié (projets routiers, projets VRD...).
Il faudra pour cela que tous les objets de la carte soient géoréférencés, c'est à dire que leur position géographique soit définie en longitude et en latitude avec la plus grande précision et que chaque objet soit décrit, non seulement par sa géométrie, mais aussi par ses caractéristiques thématiques ou topographiques.
Qu’il s’agisse d’illustrer une problématique avec des données graphiques ou de présenter les résultats d’une analyse spatiale, la maîtrise de la restitution cartographique est nécessaire. Les principales normes de présentation (échelle, légendes, Nord,…) ainsi que des notions de sémiologie permettent de composer une carte digitalisée qui par la suite servira de support d’analyse ou de communication.
Quelque soit la méthode de conception utilisée, les données graphiques peuvent être toujours intégrer dans un projet SIG afin de pouvoir appliquer des nouvelles prévisions dans notre région d’étude.


Figure 4


Figure 5


Figure 6


Figure 7


Figure 8

5.2 - Conception de la base de données alphanumérique



Il s’est avéré que la notion de « base de données alphanumérique» se définit toujours lorsqu’on a un stock  des informations avec des quantités et des qualités énormes et qui sont mal gérées, consultées et manipulées. Cette base de données est un ensemble structuré de données enregistrées dans un ordinateur et accessibles de façon sélective par plusieurs utilisateurs. Notre présent travail dispose de ce problématique d’une façon claire car les données géologiques et environnementales s’étalent sur des vastes domaines avec des multitudes des informations diverses. A l’issue de cette situation, on a conçu une base de données sous Power AMC (éditeur de la base).
La création d’une base de données sous « Access » facilite énormément la tache à l’utilisateur, elle lui a permis de mettre en évidence une banque de données.
 Une première phase permettant de grouper toutes les données collectées et les contraintes  envisagées vis-à-vis des besoins pour atteindre enfin les objectifs attendus et donc une meilleure connaissance des potentialités offertes par un SIG aux utilisateurs.
Une deuxième phase permettant la conception des modèles conceptuel (Fig.9) et physique (Fig.10) de données ainsi que l’export de la base vers Access (Fig.11) ou le SGBD Access (système de gestion de la base de données), donc une richesse des informations organisées dans des tables avec un accès facile soit pour gérer et manipuler le contenu soit pour faciliter la mise à jour des données par l’utilisateur.
Une troisième phase permettant la réalisation des requêtes prédéfinies ou la création des requêtes adéquates par l’utilisateur lui-même, les résultats sont instantanément affichés.


Figure 9


Figure 10



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Figure 11

5.3 - Développement de l’interface utilisateur sous Visual Basic



Afin de faciliter la consultation des données des bases graphique et alphanumérique, une plateforme conviviale de développement des applications permettra à l’utilisateur une exploitation, une mise à jour et une analyse aisée des différents types de données. Nous avons essayé, à la fin de notre  travail de développer, sous l’environnement Visuel Basic une interface ergonomique d’utilisateur qui mettra à la disposition des clients des réponses à plusieurs types de questions, tout en cachant la complexité du travail derrière la création des requêtes et des fonctions d’utilisation en tenant compte des liens des bases de données graphique et alphanumérique.
L’application crée et adoptée à la gestion des données de la région de Monastir a engendré en particulier les besoins en terme d’affichage, d’acquisition, d’interrogation et de la mise à jour des données sous l’interface « visuel Basic 6.0 » dont la qualité SIG ne supporterait pas d’être dégradée grâce au déploiement de la composante « MapObjects » conçue pour ce besoin (Fig.12). La structuration et la manipulation de ces données se devaient être soignées afin que leur maniement soit efficace. Ainsi, on a tenu compte des modules des bases de données.



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Figure 12


6 – Conclusion :


Le développement d’un système d’informations géographiques appliqué aux études géologiques et environnementales nécessite l’intégration d’un ensemble de données relatives à l’étude en cause pour optimiser l’analyse et l’interprétation. Ce système d’information offre en particulier la mise à jour des données dont il faut veiller sur la qualité scientifique qui ne doit pas être dégradée. Un seul système pour intégrer toutes les données regroupées qui a été conçu pour la région de Monastir. Notre travail a commencé par la conception de la base de données graphique en se basant sur la numérisation des cartes sous Arc Info/View3.2. Cette base est indispensable vu ces différents apports (répartition spatiale des données) ainsi que l’intérêt qui porte actuellement l’aspect numérique important. Elle met en évidence la facilité de la représentation cartographique et l’extraction des cartes thématiques.
Après cette phase, on a passé à la saisie des données descriptives afin de construire la base de données alphanumérique avec les différentes entités du modèle conceptuel de données ainsi que leurs propriétés spécifiques. Cette base est gérée sous « le SGBD Access », donnant des informations attributaires sur notre région d’étude, favorise une étude géologique complémentaire facilitant ainsi une meilleure interprétation et analyse des phénomènes.
Les bases de données ainsi constituées, assurent la disponibilité permanente des informations, leur exploitation et leur utilisation sur différentes formes. Elles assurent également la mise à jour des données et  réduisent le temps de mise en place et l’accès ultérieur à ces dernières.
Une partie de ce travail a été consacrée au développement d’une interface utilisateur par le biais de l’outil « Visuel Basic » permettant ainsi une meilleure gestion des informations avec simplicité d’utilisation. Ce prototype développé sous VB, lié à une base donnée « ACCESS », met en valeur le projet SIG grâce au déploiement de la composante « MapObjects » conçue pour ce besoin.
La réalisation d’un tel projet nous a permis d’explorer les capacités de SIG autant qu’un outil d’aide à la décision. Ainsi, il est exploitable par n’importe quelle étude concernant la région de Monastir.


7 – Bibliographie


A.P.A.L. (2001) -  « Etude de gestion des zones sensibles – La lagune de Khnis » Rapport final de l’Agence  de Protection et d’Aménagement du Littoral, pp 5-6 et 17 – 21.
 
Ben Hassine H. (2004) - « Conception et réalisation d’une base de données géographique pour la conservation  des zones  sensibles et  côtières  littorales »   Mémoire du  mastère  spécialisé - ENIT, pp 46 – 52.
 
Burollet P. F. (1956) - « Contribution à l’étude stratigraphique de la Tunisie centrale. Ann. Mines et Géol., 18, pp. 1- 345.
 
Castany G., Gobert E. G et Hardson L. (1956) - «  Le Quaternaire marin de Monastir ». Ann. Min. et de la Géol. Tunisie, N° 19.

Grin R.  (2002) - « Introduction aux bases de données, modèle relationnel ». Université de Nice Sophia – Antipolis, pp 40 – 41.
 
Kamoun Y. (1981) - « Etude néotectonique dans la région de Monastir – Mahdia (Tunisie orientale) ». Thèse de troisième cycle de géologie structurale, option tectonique générale. Académie de Paris XI – Centre d’Orsay. Pp 13-51 et pp 91-113.
 
Madhioub T. (2006) - « Rapport d’analyse du site ». Notice du plan d’aménagement urbain. Bureau d’Architecture et Urbanisme, El ManarII – Tunis. 

Mahmoudi M. (1986) - « Stratigraphie, sédimentologie des dépôts tyrrhéniens du Sahel tunisien (Tunisie orientale) ». Thèse de Troisième cycle, spécialité pétrologie - Minéralogie. Université de Paris Sud – Centre d’Orsay, pp 34-40.
 
Rachdi N. (2004) - « Conception de la base de données de département transmission Tunisiana et mise en place d’un SIG sous MapInfo et Géomap ». Mémoire du mastère spécialisé - ENIT, 47p.
 
Sayah N. (2003) - « Analyse de la déformation tectonique affectant les dépôts marins tyrrhéniens du Sahel : synthèse néotectonique ».  Mémoire de fin d’étude - ENIS, pp. 2-11. 


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