L'UTILISATION DE L'IMAGE SATELLITE SPOT POUR L'ETUDE DU KARST MONTENEGRIN UPORABA SATELITSKIH POSNETKOV SPOT PRI ŠTUDIJU ČRNOGORSKEGA KRASA CHRISTIANE GACHELIN-RIBAULT Acta carsologica, XX (1991),77-86, Ljubljana 1991 Risumi UDC 551.44 (497.16):778.3 Gachelln-Ribault, Christiane: L'utlllsation de l'lmate satelllte SPOT pour r,tude du karat Montinitrin L"analyse d'une image satellite a haute resolution est du plus haut tnteret pour l'etude de montagnes et plateaux profondement karstifies et souvent difficiles d"acces. L'exemple du haut karst montenegrin developpe entre les Bouches de Kotor et le lac de Scutari est symbolique a cet egard. Nous souhaitons montrer ici de quelle maniere, a partir d'une scene SPOT multi-spectrale tiree sur papier a l'echelle du 1:100.000 et de plusieurs traitements sur ecran de la donnee numerique, l'image satellite devient un outil indispensable pour la Recherche. Les traitements numeriques de l'image ont ete realises par un specialiste. Nous entrons le moins possible dans les techniques pour nous interesser aux resultats obtenus. Mots cles: image satellite SPOT, karst, Montenegro Izvlei:ek UDC 551.44 (497.16):778.3 Gachelln-Ribault, Chrlstlane: Uporaba satelitskih posnetkov SPOT pri itudiju i:rnogorskega krasa Uporaba dobro ločljivih satelitskih slik je izredno pomembna za študij težko dostop- nih, globoko zakraselih gora in planot. Pravi primer je visoki črnogorski kras med Kotorskim zalivom in Skadarskim jezerom. Članek želi predstaviti način uporabe multispektralnega satelitskega posnetka SPOT na papirju, v merilu 1: 100.000 in različne numerične obdelave na ekranu, kar uvršča satelitske posnetke med nujne pripomočke pri raziskavah. Numerične obdelave slike je izdelal specialist, zato se bom izognila tehničnim podatkom in se raje posvetila dobljenim rezultatom. Ključne besede: satelitski posnetek SPOT, kras, črna gora Address-Naslov Christiane GACHELIN-RIBAULT Laboratoire de Geomorphologie et d"Etude du Quaternaire Universite des Sciences et Techniques de Lille I. LE TRAITEMENT D'UNE IMAGE SPOT: UNE PREMIERE APPROCHE Une etude approfondie supposerait l'acquisition de plusieurs images prises en differentes saisons et l'anaylse de deux types d'images: multispectrales (resolution 20 metres) et panchromatiques (resolution 10 metres). La selection des images s'effectue en fonction des centres d'interet et des buts recherches. l. Le cholz de l'lmage Nous avons choisi l'image multispectrale dont les traitements couleur permettent une bonne analyse des paysages et des nuances de la couverture vegetale. L'image a ete prise en ete, le 31 aout 1987. a Sh44 TU et couvre un carre de 60 kilometres de cote. A partir d'une ligne Risanj - Titograd qui marque le hord Nord de la prtse de vue, elle comprend un vaste ensemble de montagnes calcaires qui s'etendent depuis le massif du Lovčen (1749 metres) Jusqu·a la Rumija (1593 metres) et dominent la region littorale. Vers le Sud-Est, les altitudes s'abaissent et le karst s'emiette en pitons qui viennent progresstvement s'ennoyer dans les eaux du lac de Scutari. Les traitements couleur sur ecran peuvent faire ressortir les differentes composantes du paysage karstique. La resolution etant de 20 metres, les lapies et formes de petite dimension ne peuvent apparaitre. Par contre, on peut distinguer avec nettete les dolines et depressions fermees, les surfaces denudees, mamelonnees, les escarpements, les nuances de la couverture vegetale. L'image rend par ailleurs possible une bonne lecture de tous les accidents cassants, qu'il s·agisse de grandes failles et lineaments ou d'une fissuration des calcaires beaucoup plus fine. C'est peut-etre la son interet majeur. En effet, les travaux scientifiques soulignent depuis longtemps, avec une insistance de plus en plus marquee au cours des dernieres annees, le role de la fracturation dans la localisation des formes d'erosion qu'il s·agisse du karst, des formes fluviatiles ou glaciaires. Par ailleurs, !'etude des grandes failles actives de la planete repose maintenant de plus en plus sur l'imagerie satellite. Atnsi une equipe de geologues travaille depuis quelques annees sur les images SPOT panchromatiques pour etudier le mouvement des failles decrochantes actives en Chine sur 79 Acta carsologica, XX ( 1991) la bordure Nord du plateau thibetain. Le Montenegro etant une region sismique, il serait interessant d'analyser de maniere approfondie ies systemes de failles qui recoupent a l'emporte piece les grands accidents tectoniques tertiaires contemporains de l'edification des Dinarides. 2. Le chob: de• traitements Les detecteurs photo-electriques du satellite SPOT effectuent 3 mesures: la premiere dans le canal vert (XSl), la deuxieme dans le canal rouge (XS2) et la troisieme dans le canal infrarouge (XS3). A partir de ces mesures, deux compositions colorees ont ete realisees: - le traitement n°1 est une composition coloree realisee a partir des trois canaux. La vegetation y apparait en rouge, rouge d'autant plus vif que l'activite cholorophylienne y est intense. Ainsi les feuillus de l'etage montagnards et les roselieres des zones humides apparaissent en rouge vif tandis que les oliviers et arbustes mediterraneens de la frange littorale sont d'un rouge plus fonce. Le monde mineral, les roches denudees apparaissent en blanc ou un bleu pale (couleur cyan), l'eau en noir. Les espaces cultives sont en general dans les tons bruns, en raison de la secheresse estivale. - le traitement n °2 est une autre composition coloree plus riche en nuances. Elle est realisee a partir de trois donnees: le canal XSl de SPOT, l'indice de vegetation accroit les nuances entre les differentes formations vegetales et accentue l'opposition entre ce qui est vegetal et non vegetal. II est calcule selon la formule suivante: IV _ PIR - R PIR + R R - Valeur Rouge - PIR - valeur proche infra-rouge L'indice de brillance correspond a la formule: 1B - VPIR2 + R2 Sur cette composition, la vegetation apparait dans une gamme de couleurs allant du jaune au rouge et par consequent plus riche que pour la premiere composition coloree. Grace a ces deux traitements, les creux des dolines, les fissures du karst qui piegent le sol, l'humidite, concentrent la vegetation, se remarquent avec nettete sur I' image. L'analyse et l'interpretation d'une image a haute resolution seront d'autant plus fines qu'elles pourront etre completees ou verifiees par des documents cartographiques et des observations de terrain. 80 C. Gachelin-Rlbault: L'utlllsatlon de l'lmage satelllte SPOT pour l'l!!tude du karst ... II. LES PARTICULARITES DU KARST MONTENEGRIN 1. Une origlnalitcS certalne au seln du domalne mcSdlterrancSen Les karsts du Montenegro occidental offrent un certain nombre de particularites qui donnent a cette region un caractere original. La premiere raison est climatique: la cote et les montagnes proches du littoral sont particulierement arrosees (5 metres par an a Crkvice dans le massif de l'Orjen) ce qui rend possible une evolution actuelle du karst. - au cours des periodes froides quaternaires, les climats etaient egalement humides et des formes glaciaires et nivales ont ete reconnues a une altitude relativement modeste. La deuxieme raison est paleogeographique: a - ce karst correspond a d'epaisses assises calcaires datant du Mesozoique. Apres la sedimentation des flysch eocenes et le paroxysme orogenique qui se situe a la charniere eocene-oligocene dans cette parties des Dinarides, la region a echappe au transgressions marines miocenes et pliocenes. Une longue periode de karstification a done pu se developper au Tertiaire sous des climats chauds. b - une tectonique plioquaternaire est responsable des volumes actuels. Le soulevement se poursuit dans les massifs montagneux et les plus eleves tandis que la region du lac de Scutari, une partie des Bouches de Kotor et du littoral ont tendance a subsidence. c - le domaine du Haut Karst est uniformement calcaire tandis que dans la region littorale apparaissent d'autres roches: flysch et marnes en position deprimee tandis que les calcaires forment les corniches et les points hauts. En quelques endroits, dans la zone de Budva, affleurent des diabases et radiolarites tandis que les calcaires, de sedimentation plus pelagique peuvent etre des calcaires en plaquettes a silex. d - la tectogenese tertiaire a ete beaucoup plus intense dans la region littorale ou plis et chevauchements se sont concentres. La charpente de l'edifice tertiaire reste en place, mais connait de nombreuses fissures, bien visibles sur l'image SPOT. Ces dernieres commandent probablement l'evolution actuelle du karst, tandis que la longue periode de karstification explique les modeles et l'absence a peu pres totale de drainage superficiel et notamment de grandes vallees. 2. La reconnalssance des types de paysage karstlques sur l' lmage SPOT Ces particularites expliquent les oppositions regionales. On peut reconnaitre en gros quatre domaines correspondant a quatre types de paysage. 81 Acta carsologica, XX {1991) Le domaine montagnard au-dessus de 1000 metres d' altitude. II se developpe largement au Nord et au Nord-Ouest de l"image, entre les Bouches de Kotor et Cetinje. II se prolonge ensuite, en se retrecissant, jusqu'a la Rumija. Un paysage de plateauz mamelonn6s entre Cetinje et le lac de Scutari, avec des altitudes moins elevees (inferieures a 900 metres) et s'abaissant vers le SE. La d6pressionm du lac de Scutari ou quelques pitons rocheux dominent une vaste zone humide entourant le lac lui-meme. La r6gion littorale, plus ou moins large, offrant un paysage de chainons peu eleves, tranches par la mer en falaises et separes par de petites plaines littorales bordant de larges baies. a - le domaine montagnard II comprend sur la carte trois types de paysages. - de grands escarpements d6nud6s associes a des fronts de chevauchements. Le plus impressionant se developpe au-dessus des Bouches de Kotor. A la base, le chevauchement du calcaire sur le flysch forme une limite nette depourvu de grands glacis et de grands cones d'accumulation. -quelques sommets en forme de piton&, tels le Lovčen, dominent une topographie d'ensemble plus calme mais tres irreguliere dans le detail. Ce paysage couvert d'une foret de feuillus assez continue, conserve une empreinte glaciaire importante. de vastes espaces oh le calcaire affleure k nu. Ces espaces apparaissent tres nettement sur l'image et correspondent probablement a des champs de lapies denudes. Des couleurs plus foncees soulignent des prairies ou des champs cultives le plus souyent dans des depressions karstiques ou nivo-karstiques pour les plus elevees. Les dolines et depressions fermees apparaissent comme de petites taches nombreuses et de toutes dimensions. Le polje de Cetinje est de loin la plus vaste. b - Les plateauz mamelonn6s apparaissent de maniere progressive. Au Nord et a l"Est de Cetinje, l'evolution des couleurs sur l"image montre la transformation a la fois des formes du relief et de la couverture vegetale. Les arbres se refugient dans les dolines et dans les creux tandis que les parties en saillie sont couvertes d'une vegetation tres maigre. c - Les milieuz humides du lac de Scutari Aux abords du lac de Scutari, apparaissent des vallees drainees, en particulier celle de la Morača, ainsi qu·une plaine marecageuse ou les pitons calcaires forment des hums. Les couleurs les plus vives correspondent aux roselieres. 82 C. Gachelin-Ribault: L'utilisation de l'image satellite SPOT pour l'etude du karst ... ,s, t ., .;,4 ~ + ~ ~ ., <> ~ / ~1 ., > / 12:21 2 o " ~3 ~ Veliki Pijesak (I]J4 Masline ~ 5 o 5 10km Fig. 1: Le littoral montenegrin: les unites structurales 1 - Haut Karst: calcaires neritiques du Trias au Cretace, 2 - Zone de Budva: facies pelagique du Trias au Cretace, 3 - Flysch (Eoctne-Oligoctne), 4 - Cal- caires nerltiques de la zone dalmate (Cretace-Eocene), 5 - Chevauchements D'aprts la Carte Geologique de Yougoslavie, 1:500.000, Savezni geološki zavod 1970 Sl. 1: Strukturne enote črnogorskega primorja 1 - Visoki kras: neritični apnenec (trias do kreda), 2 - okolica Budve: pelagič· ni facies (trias do kreda). 3 - fliš (eocen-oligocen), 4 - neritični apnenec dalma- tinskega območja (kreda -eocen), 5 - narivi Po Geološka karta SFRJ, 1:500.000, Savezni geološki zavod 1970 83 Acta carsologica, XX (1991) d - Le domaine littoral Le domaine littoral offre une variete de paysages qui ne sera pas analysee en detail. L'image montre bien dans les nuances des couleurs qu"il s·agit d'un milieu bio-climatique different qui s'arrete brusquement au pied des escarpements du Haut Karst. Les affleurements de flysch ravtnes en badlands se remarquent au Sud de la bate de Tivat et au Sud de Bar. III. LA FRACTURATION DU KARST L'image permet de distinguer essentiellement trois types de fractures: - la fiHuration fine, tres importante et visible par simple lecture sur l'image le• faille• soulignees par un escarpement ou une discontinuite dans les couleurs le• grand• lineamenta dont le trace repose sur une interpretation putsqu'ils se reconnaissent a des alignements parfois discontinus d'accidents lineaires orientes dans la meme direction: fractures, escarpements, alignement de dolines ou de vegetation plus dense. l. La flaauration de• calcaire• et de• faille• Elle est particulierement vtsible et importante sur le Haut Karst, beaucoup moins evidente dans la region littorale. Elle forme des reseaux de cassures paralleles et rectilignes se poursuivant sur quelques kilometres et recoupees obliquement par des cassures idenUques {cf carte). En generale rune des deux directions est dominante. Un tel ensemble est particullerement net entre Cetinje et le Lovcen. Dans ce secteur les dolines sont tres nombreuses et s'alignent dans le sens des fractures les plus importantes, d'orientation Nord-Est-Sud-Ouest. La depression karstique la plus importante, le polje de Cetinje, est delimitee par un reseau de failles et de fractures qui ont influence ses formes et peut-etre sa localisation. 2. Lea granda lineamenta ont un trace parfois recttligne, parfois legerement arque et des directions variees indifferentes aux plis et chevauchement dinarique Fig. 2: La fracturation du Montenegro Occidental. Interpretation de rtmage SPOT du 31-8-1987 l - escarpement lmportant, 2 - Ugne de crete, 3 - fracture, faille, lineament, 4 - sommet, 5 - chevauchement tertiaire. 6 - polje, ouvala, grande depression fermee, 7 - plateaux et montagnes calcaires, 8 - depressions et collines dans le flysch, 9 - ravins, 10 - plaine et remblaiement quaternaire Sl. 2: Prelomi na zahodu Črne gore. Interpretacija posnetka SPOT z 31.8.1987 1 - strmo pobočje, 2 - linija grebena, 3 - prelom, razpoka, brazda, 4 - vrh, 5 - terciarni nariv, 6 - polje, uvala, velika zaprta depresija, 7 - planote in apne- niški hrbti, 8 - depresije in griči na flišu, 9 - globel, grapa, 1 O - uravnava in kvartarni sedimenti 84 C. Gachelin-Ribault: L'utilisation de l'image satellite SPOT pour l'etude du karst ... E oi .,,_ "' J !:; ::, ~ ~ i z ::; "' :C ~ o o • C .! i l (J 85 Acta carsologica, XX (1991) qu'elles recoupent obliquement ou perpendiculairement. A la diffčrence de la fissuration de dčtail, ces linčaments ne sont Jamais paralleles entre eux. Ils se rapprochent et parfois se croisent en quelques points, particulierement au fond des Bouches de Kotor, a Orahovac, a Budva, Petrovac et Bar. Ces linčaments forment parfois sur l'image des fissures ouvertes, creusant un sillon rectiligne qui traverse indifferement les accidents mineurs ou majeurs du relief. Une analyse plus precise montrerait sans doute que certains d'entre eux ont joue en decrochement. CONCLUSION Cette presentation d'une image SPOT n'est pas, il s'en faut, exhaustive. Mais ce n'etait pas le but recherche qui etait de montrer l'utilisation possible d'une image satellite a haute resolution pour l'etude d'une region karstique. Confrontče a des observations de terrain et a des documents cartographiques, elle apparait aujourd'hui comme un outil prčcieux pour l'analyse des formes de surface. Elle met en evidence le role de la fissuration et de tous les accidents cassants, parfois difficilement identifiables sur le terrain, dans l'impressionant chaos de formes dues a la dissolution des calcaires telles qu'elles apparaissent dans les regions aussi profondement karstifiees que "l'hyperkarst" montenegrin. 86