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Abstract

Les glissements de terrain sont de diverses natures (coulées, glissements, basculements, de chutes…etc), et affectent de nombreuses régions du monde. Ils causent chaque année des nombreuses destructions (infrastructures routières, les bâtiments), et dans certaines circonstances, des pertes en vie humaines. La municipalité d'Attécoubé, zone densément urbanisée et de faible relief, située dans la partie centrale d'Abidjan, en Côte d'Ivoire, est fréquemment confrontée à une série de glissements de terrain, en particulier des mouvements de versant de taille réduite et des mouvements de masse plus vastes ayant une morphologie d’amphithéâtre. Nonobstant l’apparition régulière de ces glissements de terrain, ils ont fait à ce jour l’objet de peu de recherches. Pour combler des lacunes considérables (absence de données de base fiables et complètes) tant sur le plan spatial que temporel, deux objectifs essentiels ont été visés. Le premier a été de proposer un inventaire des glissements de terrain sur la période 1981-2023, et le second de réaliser la modélisation et la cartographie de l’aléa lié à ces ruptures de versant. Bien qu'il existe des rapports informels sur les glissements de terrain, les informations relatives à la cartographie ainsi qu’à la caractérisation géomorphologique sont limitées, voire inexistantes. L’inventaire systématique basé sur l’analyse de données topographiques, la vectorisation visuelle d'images satellites et des observations sur le terrain ont permis de dénombrer au total 67 glissements récents de taille réduite et 21 grands glissements de terrain aux formes d’amphithéâtre plus anciens. Cet inventaire a permis de fournir une première vue d'ensemble des processus de glissements de terrain et de leurs impacts dans cette agglomération. Dans un second temps, la prédiction de l’aléa " glissements de terrain " a été réalisée sur la base de l’utilisation de deux modèles numériques de terrain (MNTs). Le premier MNT, de résolution 5 m, a été produit à partir de données d’altitude obtenues par photogrammétrie de photos aériennes et de certaines lignes de ruptures caractéristiques (lignes de crête et pieds de pente). Une interpolation a été appliquée en utilisant les réseaux triangulés irréguliers (TIN) avec la contrainte de Delaunay afin de construire un MNT répondant à nos exigences de terrain. Une autre option qui s’est offerte à nous a été l’utilisation du modèle SRTM de 30 m de résolution spatiale. Sur la base de l’échantillonnage des compartiments spécifiques des glissements (glissements entiers (G), escarpements principaux (E), et centroïdes des escarpements principaux (CE)), de données topographiques extraites des MNTs, d’un indice de végétation (NDVI) obtenu à partir d’une image satellitaire, et d’une variable anthropogénique relative au bâti mesurée sur la même image, nous avons construit 16 couches de données supposées influencer l’initiation de glissements de terrain. La couche de données " orientation des pentes" a été considérée comme une variable catégorielle (avec 8 secteurs). Les 8 autres variables sont des variables continues. Avant d’aborder la modélisation, une série d’analyse a été effectuée, consistant à échantillonner les événements et les non événements de glissements de terrain respectivement, décrit par les rapports de 1:5 et 1:20. Pour la construction du ou des modèles de prédiction, 80% des pixels glissés ont servi à la calibration et 20% pour la validation. Les 16 variables ont été sélectionnées et optimisées pour la génération des modèles prédictifs. Pour cela, diverses mesures (coefficient de Pearson, indicateurs VIF et TOL, test d’association et V de Cramer, ainsi que le critère AIC) ont été utiles dans cette phase d’optimisation. Utilisant une sélection "pas à pas « descendante, qui consiste à introduire toutes les variables explicatives dans le modèle de régression logistique de départ, et à les éliminer progressivement, selon qu’elles sont statistiquement significatives ou pas, et s’assurer de la représentativité des rapports par le biais du test de Kolmogorov-Smirnov et le critère d’AIC (Critère d'information d'Akaike ou Akaike Information Criterion), nous avons construit 6 modèles de prédiction. Sur la base des valeurs d’AUC (aire sous la courbe ou Area Uunder Curve), dérivées des courbes ROC, comprises entre 0,9 et 1, tant pour les sets de données calibration et de validation, les modèles produits sont dans l’ensemble excellents. Parmi les modèles de susceptibilité testés, nous considérons que le modèle 5E1:5|10 (AUC=0,938) est le plus robuste du point de vue géomorphologique, en raison des probabilités prédites localisées le long des versants d’Attécoubé. Par ailleurs, ce modèle de prédiction a obtenu une meilleure performance avec une précision estimée à 87,5% et une RMSE (Root Mean Square Error ou erreur quadratique moyenne) de 0,291. Ce modèle a permis d’identifier, pour les classes de susceptibilité (élevée et très élevée), 61,2% des pixels glissés (glissements passés) avec un rapport de fréquence (Fri) estimé à 20,2. Il ressort de ces estimations de la susceptibilité aux glissements de terrain que les variables telles que le NDVI, l’orientation des pentes (NO, S, SE), la pente et l’altitude ont une influence prépondérante sur l’apparition des ruptures de versant. Ce modèle pourrait être amélioré en tenant compte de certaines variables dont nous ne disposons pas, telles la lithologie, les précipitations abondantes et des aspects anthropiques (pistes pédestres, ordures déversées). Nous discutons de l’usage opérationnel du modèle de susceptibilité retenu reposant sur les escarpements principaux (E), et constitué de 10 variables de prédiction. Nous avons considéré que le rapport d’événements et de non événements de ce modèle semble être arbitraire. Alors nous avons procédé à une rectification du rapport initial pour une prédiction concernant les futures 50 années. Nous avons corrigé ce rapport d’un facteur de 10 (durée d’usage du modèle issu de la modélisation plus le caractère non systématique de l'inventaire 2015-2023) * 2 (accroissement de l'aléa en fonction du changement climatique plus l’anthropisation des versants) = 20. Ce choix raisonné d'échantillons d’événements et de non événements à utiliser pour la modélisation serait modifié de 0.001 à 0.02, soit le rapport 1:50. Sur la base de ce rapport, des seuils optimaux ont été déterminés grâce à la fonction de coût et permettent de définir la susceptibilité la plus élevée et la plus faible correspondant à des coûts économiques spécifiques. L’exploitation de ces cartes sera utile aux planificateurs afin de les aider dans leurs prises de décisions et dans la mise en place de mesures de protection. En définitive, remarquons que les travaux de recherche portés sur les glissements de terrain ne sont qu’à leur début véritable dans la région d’Abidjan, et en particulier dans l’agglomération d’Attécoubé – une zone densément urbanisée, et en perpétuelle mutation.

Abstract (AI English translation)

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Landslides are of various types (slides, slides, tilting, falls, etc.), and affect many regions of the world. Every year, they cause numerous destructions (road infrastructure, buildings), and in certain circumstances, loss of human life. The municipality of Attécoubé, a densely urbanized and low relief area, located in the central part of Abidjan, Ivory Coast, is frequently confronted with a series of landslides, particularly small slope movements and larger mass movements with an amphitheater morphology. Notwithstanding the regular occurrence of these landslides, they have been the subject of little research to date. To fill considerable gaps (absence of reliable and complete basic data) both spatially and temporally, two essential objectives were aimed at. The first was to propose an inventory of landslides over the period 1981-2023, and the second to carry out modeling and mapping of the hazard linked to these slope ruptures. Although there are informal reports on landslides, information relating to mapping as well as geomorphological characterization is limited to non-existent. The systematic inventory based on the analysis of topographical data, the visual vectorization of satellite images and field observations made it possible to count a total of 67 recent small landslides and 21 large landslides with older amphitheater shapes. This inventory made it possible to provide a first overview of landslide processes and their impacts in this urban area. Secondly, the prediction of the “landslides” hazard was carried out based on the use of two digital terrain models (DEMs). The first DEM, with a resolution of 5 m, was produced from altitude data obtained by photogrammetry of aerial photos and certain characteristic break lines (crest lines and slope toes). An interpolation was applied using the triangulated irregular networks (TIN) with the Delaunay constraint in order to construct a DEM meeting our field requirements. Another option available to us was the use of the SRTM model with 30 m spatial resolution. Based on the sampling of specific compartments of landslides (entire landslides (G), main scarps (E), and centroids of main scarps (CE)), topographic data extracted from DEMs, a vegetation index (NDVI) obtained from a satellite image, and an anthropogenic variable relating to the building measured on the same image, we constructed 16 data layers supposed to influence the initiation of landslides. The “slope orientation” data layer was considered as a categorical variable (with 8 sectors). The other 8 variables are continuous variables. Before approaching the modeling, a series of analyzes was carried out, consisting of sampling landslide events and non-events respectively, described by the ratios of 1:5 and 1:20. For the construction of the prediction model(s), 80% of the dragged pixels were used for calibration and 20% for validation. The 16 variables were selected and optimized for the generation of predictive models. For this, various measures (Pearson coefficient, VIF and TOL indicators, association test and Cramer's V, as well as the AIC criterion) were useful in this optimization phase. Using a "step by step" descending selection, which consists of introducing all the explanatory variables into the initial logistic regression model, and gradually eliminating them, depending on whether they are statistically significant or not, and ensuring the representativeness of the reports through the Kolmogorov-Smirnov test and the AIC criterion (Akaike Information Criterion), we constructed 6 prediction models. AUC values (area under the curve or Area Under Curve), derived from the ROC curves, between 0.9 and 1, both for the calibration and validation data sets, the models produced are overall excellent Among the susceptibility models tested, we consider that the 5E1:5|10 model (AUC=0.938) is the most robust from a geomorphological point of view, due to the predicted probabilities located along the lines. Furthermore, this prediction model obtained a better performance with an accuracy estimated at 87.5% and an RMSE (Root Mean Square Error) of 0.291. This model made it possible to identify, for the susceptibility classes (high and very high), 61.2% of the slipped pixels (past slips) with a frequency ratio (Fri) estimated at 20.2. these estimates of susceptibility to landslides that variables such as NDVI, slope orientation (NW, S, SE), slope and altitude have a preponderant influence on the appearance of slope failures. This model could be improved by taking into account certain variables that we do not have, such as lithology, abundant precipitation and anthropogenic aspects (pedestrian trails, dumped garbage). susceptibility retained based on the main scarps (E), and made up of 10 prediction variables We considered that the ratio of events and non-events of this model seems to be arbitrary So we proceeded to a rectification of the initial ratio for a prediction concerning the future 50 years. We corrected this ratio by a factor of 10 (duration of use of the model resulting from the modeling plus the non-systematic nature of the 2015-2023 inventory). (increase in hazard as a function of climate change plus anthropization of slopes) = 20. This reasoned choice of samples of events and non-events to be used for modeling would be modified from 0.001 to 0.02, i.e. the ratio 1:50 On the basis of this ratio, optimal thresholds were determined using the cost function and make it possible to define the highest and lowest susceptibility corresponding to specific economic costs. The use of these maps will be useful to planners in order to help them in their decision-making and in the implementation of protection measures. Ultimately, we note that the research work on landslides is only at its true beginning in the Abidjan region, and in particular in the agglomeration of Attécoubé – a densely urbanized area, and in perpetual change.

Details

1010268
Title
Les Glissements de terrain dans la Commune D’attécoubé (Abidjan, Côte D’ivoire) : Caractérisation, Fonctionnement et Modélisation
Alternate title
“Landslides in the Municipality of Attécoubé (Abidjan, Côte D’ivoire): Characterization, Processes, and Modeling
Number of pages
245
Publication year
2025
Degree date
2025
School code
0422
Source
DAI-A 87/6(E), Dissertation Abstracts International
ISBN
9798270217778
University/institution
Universite de Liege (Belgium)
University location
Belgium
Degree
Ph.D.
Source type
Dissertation or Thesis
Language
French
Document type
Dissertation/Thesis
Dissertation/thesis number
32373172
ProQuest document ID
3283377216
Document URL
https://www.proquest.com/dissertations-theses/les-glissements-de-terrain-dans-la-commune-d/docview/3283377216/se-2?accountid=208611
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