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Inondations et risques sanitaires liés à l'eau à Cotonou au Bénin : approches méthodologiques et conceptuelle de gestion sous ArcGIS 9


Inondations et risques sanitaires liés à l'eau à Cotonou au Bénin : approches méthodologiques et conceptuelle de gestion sous ArcGIS 9: "
Chakirou ROUFAÏ
Doctorant en géographie de la Santé
Université Paris IV–Sorbonne
CNRS UMR 8185 ENeC
E-mail : mcroufai@msh-paris.fr

Jean Paul AMAT
Professeur à l'Université de Paris IV- Sorbonne
Directeur du laboratoire ENeC (Espaces, Nature et Culture)
CNRS UMR 8185
E-mail :jmjpamat@club-internet.fr

Françoise PIROT
Ingénieur de Recherche CNRS
Centre de Compétence Thématique « Modélisation, Analyse spatiale, SIG »
(CNRS – CEIAS – SIS – UMR 8564)
E-mail : pirot@msh-paris.fr

Rachid RAGALA
Maître de conférences - Université Paris IV–Sorbonne
UFR de Géographie - CNRS – CAMS
E-mail : ragala@noos.fr




1. Introduction



     Dans la recherche de solutions pour protéger la ville de Cotonou d'inondations récurrentes et des risques sanitaires sans précédent, l'élaboration d'une méthodologie s'avère la première étape exigée d'un programme de préservation des milieux, et de gestion de ces deux fléaux. En effet, les problèmes de santé sont l'expression des relations entre l'homme et son environnement. Parmi les impacts des facteurs démographiques, socioéconomiques et environnementaux sur la santé des populations est apparue l'augmentation récente de la prévalence des maladies infectieuses liées à l'eau. Les facteurs a priori en cause sont identifiés et analysés ici sous ArcGIS®9, ainsi que les éléments qui, en amont, ont contribué à la dégradation du cadre de vie.

     La méthodologie proposée dans cette communication est pionnière à l'échelle du littoral béninois. En effet, si de nombreux travaux portent sur les zones humides du Sud Bénin, très peu d'études ont été conduites sur les risques sanitaires liés à l'eau dans un contexte de dégradation de l'environnement. Les méthodologies mises en place sont disparates et abordent peu les questions de fond.

     La mise en place d'un SIG apparaît alors comme une solution novatrice et intéressante pour effectuer une modélisation des espaces potentiels à risques sanitaires. Ce SIG peut être à terme, un instrument de diagnostic pour la gestion des inondations à tout niveau de perception et permettre, ainsi, leur meilleure prise en compte dans les schémas d'aménagement du territoire.

     La première partie de ce travail contextualise la communication (présentation de la ville de Cotonou, objectifs et méthodologie proposée, moyens techniques utilisés). Ensuite, nous développerons les étapes essentielles de la conception et de la construction d'un SIG, à savoir l'élaboration du Modèle Conceptuel de Données (MCD) et la création physique de la Geodatabase. Enfin, nous exposerons l'ensemble des processus : mise en place de géo-prétraitements et géo-traitements avec création d'informations spatiales et thématiques dérivées. Les résultats obtenus en vue de la réalisation d'une modélisation hydrologique, permettront d'identifier des zones à risques sanitaires potentielles.

2. Problématique


     La question de la santé et de l'environnement en milieu urbain est devenu un enjeu majeur du développement dans le monde dont l'urbanisation se poursuit, débordant les capacités des autorités qui ne parviennent plus à la gérer, ni la maîtriser. Elle mobilise de plus en plus l'ensemble des acteurs, des grandes institutions financières internationales aux plus petites associations de quartier, des ONGs aux autorités municipales.

     Le contexte environnemental est dominé par une faible couverture en réseaux d'assainissement, et une faible collecte des déchets solides. Les insectes et autres vecteurs de maladies, comme les rongeurs, ne cessent de trouver de nouveaux habitats dans un paysage urbain en continuel changement. D'après l'OMS (2002), «la prolifération des maladies liées à l'eau (bilharziose, parasitoses, choléra, diarrhées aiguës, etc.) et d'autres problèmes de santé résultent également du développement incontrôlé de l'urbanisation produite par l'éclosion et l'extension de bidonvilles qui sont, généralement, privés de systèmes d'assainissement».

     Les problèmes d'interface entre santé et environnement sont nombreux et complexes à Cotonou et les obstacles de gestion sont multiples. Le déficit de communication et de stratégie de planification dans la gestion des risques sanitaires est un handicap majeur pour la planification et le développement de stratégies d'intervention. L'absence de maîtrise des problèmes liés à la croissance urbaine découle pour une grande part d'une absence de méthodologie et d'instruments de coordination.

     Un système capable d'acquérir, de stocker, de gérer et d'analyser les informations relatives aux inondations, facteurs de risques sanitaires ouvre de fécondes perspectives pour améliorer les prises de décisionpour une gestion efficace.

     La mise en place d'un SIG dédié aux inondations et aux risques sanitaires d'origine hydrique à Cotonou a permis l'acquisition d'une masse considérable de données hétérogènes, multisources, multi dates, et multi échelles, dont l'actualisation et la gestion deviennent des tâches assez complexes et difficiles à mettre en application.

3. Objectifs



     Cette interventionpropose une méthodologie et un modèle fondé sur le SIG destiné à améliorer la gestion des inondations dans la ville de Cotonou, de manière à mieux protéger la santé des habitants. Cette approche SIG souhaite mettre en lumière, l'ensemble des facteurs déterminants pour la gestion des inondations sous l'angle de leurs conséquences sur la santé des populations.

     Les principaux objectifs sont les suivants :
- conception, création d'un SIG Inondations – Risques sanitaires et proposition d'une démarche méthodologique pour l'élaboration de cet outil qui associe science sociale, santé et science de l'information géographique ;
- recueil et structuration des informations géographiques disponibles ;
- création des informations géographiques manquantes ;
- Identification et analyse des indicateurs de santé publique en lien avec les inondations périodiques ;
- promotion du recours au SIG au sein des structures institutionnelles pour faciliter la prise de décision en matière de gestion des inondations et des risques sanitaires ;
- intégration des données dans un même système informatique afin d'éviter les incohérences entre données ;
-création d'un référentiel géographique commun qui optimise la gestion des interventions.

4. Méthodologie


     Pour atteindre ces objectifs, cette communication présente les procédures de construction de ce SIG dédié à la gestion des inondations et des risques sanitaires à Cotonou au Bénin.
Pour cela notre choix s'est porté sur les produits proposés par ESRI (Environmental System Research Institute, Redlands, Californie, USA) notamment ArcGIS® Desktop/ArcInfo 9 et ArcInfo Workstation 9, sous Windows XP implanté au Centre de Compétence Thématique « Modélisation, Analyse spatiale, SIG » (CNRS – CEIAS – SIS – UMR 8564).

     Notre choix méthodologique pour traiter et analyser les phénomènes spatiaux, s'appuie sur les approches d'inspiration hyper graphique et ensembliste. Celles-ci sont matérialisées par le Modèle Conceptuel de Données (MCD), structuration de l'information spatiale et thématique qui permet de représenter sous forme de graphes et d'hypergraphes, de classes et d'hyper classes, de liens et d'hyperliens la structure interne des phénomènes simples. Ceux-ci liés entre eux, contribuent d'une part à la compréhension des phénomènes complexes, d'autre part à réaliser ce MCD. L'auteur de cette méthode connue sous le nom HBDS (Hypergraph Based Data Structure) est F. Bouillé (1977)[1].

     Pour relever le défi de la mise en place de ce SIG en relation avec le MCD, nous avons estimé que le software le mieux adapté est le logiciel ArcGIS® d'ESRI® par les possibilités qu'il offre en terme de création, d'intégration, de structuration et d'analysede données géographiques.

     Cette plate-forme propose aux utilisateurs 3 volets essentiels à toute approche sous Système d'Information Géographique.

[1]Bouillé François, 1977 Un modèle universel de banque de données simultanément portable, répartie, Thèse d'Etat Es Sciences (spécialité : mathématiques, mention : informatique) Paris : Université Pierre et Marie Curie- Paris VI, 447 p.



·     Le volet géodatabase permet de créer le modèle physique du système d'information géographique. Les principaux principes qui régissent la géodatabase sont :
- La topologie
- Les types de modélisation des données
- Des relations spatiales (topologie et réseaux)
- Des informations thématiquesqui caractérisent des objets géographiques géoréférencés.

Dans le cadre de notre projet, ces objets géographiques se rattachent aux :
- Types d'occupation du sol
- Formes de relief
- Données géologiques
- Informations historiques
- Infrastructures (routières, ferroviaires, hydrauliques)
- Santé publique
-Systèmes de soins
- etc.

     · Le volet géovisualisation permet d'afficher les informations géographiques. Il concerne tout le travail effectué sur les informations géographiques et thématiques. Un SIG comprend donc des cartes à partir desquelles il est possible d'effectuer des zooms sur une zone précise (dans ce cas, les informations s'activent ou se désactivent en fonction du niveau de perception). Il est facile de pointer sur des objets géographiques dans ces cartes interactives, afin d'obtenir des informations sur ces objets.

      · Le volet géotraitement permet de traiter et manipuler les informations géographiques. Cette partie prend en compte le spatial au moment du traitement. Les géo-traitements ont permis:
- de créer de l'information spatialeà l'aide d'opérateurs spatiaux topologiques (agrégation, intersection, union.),
-de faire del'analyse spatiale;
-de faire de la modélisation spatiale : Modèle Numérique de Terrain (MNT), modélisation hydrologique, etc.,
-de faire de la simulation spatiale: pour tester les hypothèses de travail



Figure 1 : Les trois étapes d'un SIG d'après ESRI

       Pour l'implémentation des données géographiques, plusieurs étapes ont été nécessaires à savoir : la collecte des données, le géoréférencement, la conversion de ces données sur un support numérique, l'analyse et la visualisation des informations.

      Le SIG élaboré s'est appuyé sur les données cartographiques de base de l'IGN du Bénin, des scènes satellitales SPOT du Ministère de l'Environnement et de la Protection de la Nature (MEPN), dont les caractéristiques sont SPOT_64-337_12-01-1988 et SPOT_65-337_13-12-1994.
Dans le but de contrôler plus facilement l'enrichissement de l'information géographique et de varier nos sources en approchant les informations selon des niveaux de précision variables, nous avons eu recours aux photographies aériennes du Centre National de Télédétection et de Cartographie Environnementale (CENATEL) de Cotonou au Bénin. Ces photos prises le 31 mars 2007 par MAPS geosystems rentrent dans le cadre du Projet N°7301_CEN (IGN Cotonou).

       Pour une étude plus fine à l'échelle locale, la cartographie au 1/25.000 a été établie sur la base de photographies aériennes antérieures à 1988. Par l'étude des scènes SPOT nous avons cartographié les zones humides autour de la ville ainsi que les zones à risques sanitaires. Par ailleurs, les plans cadastraux au 1/10.000 ont constitué la base de la cartographie urbaine, dans la mesure où n'existent que des cartes topographiques au 1/100.000 et au 1/200.000. La croissance urbaine rapide n'est pas prise en compte par ces documents établis à l'aide des photographies aériennes antérieure à 1960, année de l'indépendance du pays.

5. Cotonou comme terrain d'application


5.1 Présentation de la ville

La ville de Cotonou (6°20' et 6°30' de latitude Nord et entre 2°20' et 2°30' de longitude Est) est située sur le cordon littoral qui s'étend entre le lac Nokoué et l'Océan Atlantique (Figure N°1). Le relief du cordon a deux caractéristiques principales : dépressions longitudinales parallèles à la côte et bas-fonds érodés par l'écoulement des eaux pluviales qui communiquent avec le lac.




Figure 2 : Carte administrative de la ville de Cotonou en 2006

Le site de la ville est scindé en deux parties par le chenal appelé « lagune de Cotonou », communication directe entre le lac et la mer, creusée par les Français en 1894. La liaison entre
les deux parties de la ville est assurée par trois ponts. La nappe phréatique se trouve à proximité de la surface du sol dont la perméabilité élevée accélère l'infiltration des eaux pluviales et usées qui entraîne des risques de pollution.


Figure 3 : Régime pluviométrique de la ville de Cotonou sur la période 1941-2000 Source : (ASECNA Bénin, 2007)

Par sa position géographique la ville de Cotonou subit l'influence des conditions climatiques tropicales de transition. Le Bénin méridional, connaît ainsi quatre séquences pluviométriques saisonnières:
- une grande saison sèche de mi-novembre à mi-mars ;
- une grande saison de pluies de mi-mars à mi-juillet ;
- une petite saison sèche de mi-juillet à mi-septembre ;
- une petite saison de pluies de mi-septembre à mi-novembre.


La température moyenne mensuelle atteint 27,3°C dans certains quartiers (ASECNA, 2007). Les mois de février, mars et avril, les plus chauds, ont de fortes amplitudes: journées ensoleillées et chaudes (31 à 33°C) suivies de nuits fraîches (23 à 24°C). En moyenne, l'amplitude thermique ne dépasse pas 8°C. L'insolation totale annuelle avoisine les 1700 heures. Cette insolation est liée aux saisons et conditionne la production du lac.



Figure 4 : Variation inter annuelle des précipitations à Cotonou sur la période 1941-2000 Source : (ASECNA Bénin, 2007)

L'humidité relative est forte toute l'année, entre 77 et 93%. Les températures moyennes de l'air sont relativement élevées entre 22,4°C en août (moyenne mensuelle) et 32,9°C en mars (Lalèyè et al., 2003). La pluviosité annuelle moyenne sur Cotonou est de 1.150 mm (Lalèyè et al 2007). Les vents dominants sont l'harmattan, vent sec venu du nord en saison fraîche (décembre - février) et les vents de mousson du sud-ouest en saison de pluies. Le régime hydrologique est principalement contrôlé par le flux saisonnier des apports continentaux de la Sô et de l'Ouémé, les précipitations et le régime des échanges avec la mer.
5.2 Résultats

Le Modèle Conceptuel de Données proposé se veut reproductible. Il a pour vocation à être applicable à d'autres villes du littoral béninois et élargi à d'autres zones géographiques similaires. Néanmoins, il doit prendre en considération les spécificités particulières de la ville de Cotonou. Ainsi, la présence du littoral exige la prise en compte à côté des composantes classiques du milieu naturel de critères physiques propres à ce milieu naturel, notamment géologiques, pédologiques et géomorphologiques. Traiter des risques sanitaires à Cotonou intègre d'autres variables socioéconomiques, et réglementaires.

Le MCD s'organise en une structure hiérarchique comportant 13 hypergraphes à savoir :
le milieu naturel, les écosystèmes humides, l'occupation du sol, les infrastructures, le découpage territorial, la législation, les processus historiques, le système de production et les activités économiques, les phénomènes exceptionnels, la politique de santé, les systèmes de soins, la population, et enfin un hypergraphe pour la santé publique.


Ces hypergraphes reliés par des hyperliens sont constitués des entités correspondant à des hyperclasses : climat, marine, hydraulique, l'espace bât, etc. qui sont elles même constituées par des classes : bornes fontaines, aquatiques, milieu rural, etc.
Ces classes peuvent porter des attributs descriptifs simples ou complexes comme les attributs du littoral « superficie », « typologie », etc.

Le modèle conceptuel de données présente les relations matérialisées par des liens et des hyperliens, entre les différents graphes, hypergraphes et classes. Il présente l'intérêt d'être réactualisable, modifiable au fur et à mesure de l'avancement du projet.

5.2.2. La cartographie urbaine
Le traitement des données géographiques passe par la constitution des bases de données géographiques qu'il est possible de compléter à tous instant. Toutes les informations recueillies ont permis de créer avec ArcGIS® des données géographiques, complétée par la numérisation de photographies aériennes et de cartes anciennes (figure 5).

Figure 5 : Etapes de la croissance de la ville de Cotonou

Pour la ville, nous avons pu ainsi proposer des études thématiques aux échelles locales et régionales. Sur cette base, nous avons analysé les phénomènes de surface comme les inondations et l'occupation anarchique des bas fonds, véritables zones tampons qui absorbaient les surplus d'eau lors des crues des grands cours d'eau régionaux.
Il en fut de même pour la mise au point des indicateurs environnementaux destinés à la description et à la compréhension de la dynamique des maladies, ainsi que des méthodes génériques, transposables à différents contextes épidémiologiques et géographiques du littoral béninois.
L'intégration dans ce SIG des données issues des traitements d'images satellites par le biais de ArcGIS® a apporté des informations nouvelles et fort intéressantes. Nous avons pu délimiter les différents espaces caractéristiques pour nos recherches (zones inondables, habitats précaires), et repérer les biotopes propices au développement des parasites, les milieux et leurs évolutions dans le temps, ainsi que les infrastructures, etc.

Figure 6 : Ville de Cotonou : cadres morphologique et hydrographique

Les multiples fonctionnalités de ArcGIS® nous ont permis d'utiliser de façon complémentaire les données issues des outils d'observation de l'espace afin d'analyser les mutations en cours et rendre compte du fonctionnement des systèmes différenciés d'utilisation de l'espace par les communautés qui peuplent la ville.
Les faits sanitaires et les zones à risques ont été localisés et leur organisation spatiale détectée grâce aux technologies SIG. La recherche de zones à risques sanitaires a été faite à différentes échelles et le niveau de précision des espaces cartographiés dépend étroitement de la qualité des données que nous avons utilisées.

Les analyses à grande échelle au niveau des communes à risques situées de part et d'autre du lac Nokoué et de l'Océan Atlantique sont importants pour le SIG, non seulement pour l'étude de l'existant mais aussi pour la planification de nouvelles réalisations (localisation des infrastructures et relation avec la densité des populations cibles, construction de nouvelles infrastructures).

Figure 7 : Répartition de la population de la ville de Cotonou en 2007

C'est ainsi que, l'utilisation des SIG pour analyser la répartition spatiale de la population et des centres de santé, a permis aux gestionnaires de la santé de pointer une incohérence: des villes peu peuplées ont plus de centres de santé que d'autres à forte concentration humaine.

5.2.3. La cartographie des risques sanitaires

La cartographie des risques sanitaires a de nombreux objectifs dont, la connaissance des contradictions spatiales ayant abouti à cette situation, ou la recherche d'une stratégie évolutive pour y remédier. C'est par le choix de la légende des cartes et du vocabulaire précis qui les décrit que l'on marque le mieux l'option de cartographie des risques sanitaires. Par ailleurs, une cartographie multiscalaire suppose une information correctement localisée.

Le risque sanitaire varie selon la zone d'habitation des ménages enquêtés définie par les caractéristiques topographiques (site) et celles du paysage (habitat). Nous estimons que les risques sanitaires sont plus fréquents dans les Communes, les villages et quartiers de ville caractérisés par de mauvaises conditions d'habitat et d'hygiène, ainsi qu'une propension à consommer de l'eau de mauvaise qualité. Cette situation est la conséquence de l'effet différentiel de certains facteurs spécifiques aux maladies d'origine hydrique.

Figure 8: Carte des risques sanitaires liés à l'eau à Cotonou en 2007


Conclusion



Les problèmes de santé liés à la transformation des biotopes et à la dégradation de l'environnement soulèvent la question de l'impact de cette dégradation sur la santé. Il apparaît alors indispensable pour promouvoir un développement viable, de planifier des politiques de santé capables d'une gestion durable des ressources humaines. Ainsi les professionnels de la santé à chaque niveau de la pyramide sanitaire disposeraient-ils des informations spécifiques décrivant l'importance des cas de maladies dans chaque aire de santé ainsi que leur évolution.
Le SIG créé a constitué en fait, une nouvelle approche pour la spatialisation de l'information en vue d'aider à la prise de décision, notamment en matière de gestion et d'aménagementdu territoire. Il constitue par ailleurs, une image fidèle de la réalité territoriale de la ville de Cotonou par la mise en place d'une base de données géoréférencées sous ArcGIS®. Cependant, la production d'une information pertinente reste toujours dépendante des données fournies, car dans la plupart des pays en développement comme le Bénin, les données doivent être prises avec beaucoup de recul.
Nous n'avons présenté ici que les premiers résultats. D'autres données sont en cours de traitement et seront présentées dans le cadre de la thèse de doctorat.
Ainsi avec l'outil SIG on pourrait:
-identifier les aspects biogéographiques des vecteurs communs à différents lieux ;
-étudier les aspects environnementaux communs qui semblent contribuer à l'excès de cas ;
- à une échelle appropriée, identifier les aires endémiques ;
-identifier les environnements à risque dans les aires endémiques et les comparer pour mettre en évidence les problèmes environnementaux communs.

Références bibliographiques



-Agence Béninoise pour l'Environnement (ABE) ,2002 : Répertoire des indicateurs environnementaux de développement durable et de compendium statistique du Bénin, Ministère de l'Environnement de l'Habitat et de l'urbanisme (MEHU), 304p.

- ARAB R., MINELLI F., PIROT F : De la modélisation à l'implémentation : proposition d'une méthodologie pour le recensement des mares dans le Nord-Pas-de-Calais, Conférence Francophone ESRI, Issy-les- Moulineaux, 5 et 6 octobre 2005.
(//www.esrifrance.fr/sig2005/communications2005/pirot1/pirot1.htm)

- ARCGIS 9, Using ArcCatalog, ESRI, Redlands, 2004, 293p.

- ARCGIS 9, Using ArcMap, ESRI, Redlands, 2004, p. 58.

- Bénié G. B., et al. 2000, La géomatique de la santé: tendances actuelles, « Diaporama ».

- Boko M., et al, (2003) : Gestion des risques hydro-climatiques et développement économique durable dans le bassin du Zou. UAC/DGAT/Laboratoire de Climatologie, 52p.

- Bokonon - Ganta E. (1989) : L'environnement et sa dynamique en milieu lacustre ouest- africain : le cas de Ganvié au Bénin, Extrait Géo- Eco-trop, Vol 13 (1-4).

-Centre National de Télédétection et de Cartographie Environnementale (CENATEL). (2007) : Extraits de fonds cartographiques de la ville de Cotonou digitalisés sous ATLAS GIS.

- Direction des Pêches (1996) : Plan de gestion des plans d'eau continentaux du Bénin. Projet Pêche Lagunaire - GTZ, 48 p. + Annexes.

- Lalèyè P. (1997) : Ecologie du Lac Nokoué et de la lagune de Porto-Novo au Bénin. Communication Présentée à la 5ème Conférence Internationale des limnologies d'Expression française. Namur- Belgique du 7 au 11 Juillet 1997, 12p.

- OMS, 2002: Rapport sur la santé dans le monde 2002 réduire les risques et promouvoir une vie saine. OMS, Genève.

- PIROT F., SAINT GÉRAND Th., Du concept HBDS à la geodatabase topologique : 25 ans les séparent, Conférence Francophone ESRI, Issy-les-Moulineaux, 6 et 7 Octobre 2004
(//www.esrifrance.fr/sig2004/communications/ pirot/pirot.htm)

- ROUDIER-DAVAL Ch., Les SIG appliqués à la santé. L'exemple des maladies parasitaires à Mbandjock (Cameroun). Thèse de Doctorat, Université Paris 10, Nanterre, 2003.

- ROUFAÏ M. Chakirou., Les crues du fleuve Ouémé et leurs incidences biogéographiques dans la basse vallée entre les latitudes de Bonou et Adjohoun. Mémoire de maîtrise de Géographie et Aménagement du Territoire. Université Nationale du Bénin, Abomey - Calavi, Octobre 1991, 179p.

- ROUFAÏ M. Chakirou., Dynamique des milieux physiques et risques sanitaires en zone littorale anthropisée : cas du Bénin. Mémoire de DEA de Bioéographie. Université de Paris Sorbonne (Paris IV), Juin 2005, 50p.

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03/12/2009
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