Parmi les milieux fortement anthropisés de l’Europe du Nord-Ouest, le bassin minier de la région Nord Pas-de-Calais constitue un formidable laboratoire où l’ancienneté de l’occupation humaine et l’ampleur des aménagements et usages successifs ont largement contribué à désorganiser l’état et les dynamiques naturelles du milieu, et plus particulièrement l’hydrosystème. Le fonctionnement de l’hydrosystème actuel est donc hérité des différentes pressions humaines qui se sont exercées sur un milieu naturellement fragile (sols imperméables, faibles pentes), favorable à la stagnation des eaux. L’outil télédétection vise à caractériser l’hydrosystème actuel, un hydrosystème fortement influencé par l’activité minière qui induit de nombreuses modifications hydrologiques par le développement des affaissements miniers (inversion des écoulements, apparition en surface de la nappe phréatique). L’organisation des axes de circulation (routes, autoroutes, chemin de fer et canaux) cloisonne par ailleurs l’espace, bloquant les écoulements de surface dans leur cheminement naturel.

# Hydrosystème du bassin minier et son évolution, reflet de l’histoire

Le fonctionnement de l’hydrosystème et l’usage que l’on en a fait depuis le Moyen-Age ont fortement évolué. Deux grandes périodes s’individualisent. L’une avant l’assèchement des marais et l’autre après, l’époque charnière se situant au XIXème siècle, un siècle caractérisé par une grande phase d’assèchement des marais continentaux sur l’ensemble du territoire métropolitain.

## Les marais et leur fonctionnalité avant l’assèchement

La présence de marais dans la large dépression de la Haute Deûle et sur la ligne de partage des eaux entre le bassin-versant de la Deûle et celui de la Scarpe, traduit la fragilité du milieu qui, composé de sols imperméables, et à défaut de fortes pentes, favorise la stagnation des eaux (carte de Cassini - XVIIIème siècle). Les archives historiques montrent qu’il y a près de 500 ans, les habitants de Courrières et de Dourges, ne pouvaient communiquer qu’en barques. La carte de Cassini, beaucoup plus récente, traduit déjà une rétraction des marais puisque Courrières et Dourges sont dès lors reliées par voie terrestre.

Une des premières fonctions de ces marais a été stratégique, jouant un rôle défensif en raison de leur difficile franchissement. La fonction principale était toutefois productrice, fonction constante dans le temps, mais diversifiée. Ces marais fournissaient les poissons pour l’alimentation, et la tourbe comme combustible. L’exploitation de la tourbe, qui dura du XIIIèmes. au XIXèmes., permis l’extension du domaine des eaux, les zones d’extraction formant des étangs profonds, aux contours géométriques, appelés dans le pays de "clairs". A ces fonctions productrices s’ajouta une fonction industrielle : le rouissage du lin, principale industrie des campagnes lilloises dès le XVIIème siècle. Utilisé dans l’industrie textile, le rouissage du lin, technique très polluante, nécessitait une longue macération des produits de base ainsi que leur putréfaction.

## L’évolution des paysages après l’assèchement des marais

Le développement de l’hygiénisme et la condamnation de toute activité liée à la putréfaction mis fin à cette activité au XIXème siècle. Et parallèlement à cela, des travaux d’assèchement des marais, jugés insalubres, bouleversèrent brutalement le système hydrologique de la région. L’assèchement de la zone marécageuse, traversée initialement par quelques fossés qui assuraient localement l’assèchement des marais par l’écoulement des eaux vers le canal réalisé en 1693 pour relier la Deûle à la Scarpe, c’est à dire Lille à Douai, s’acheva vers le milieu du XIXème siècle par la multiplication des drains. L’assèchement progressif des marais correspondait surtout à un besoin grandissant en terres agricoles.

Dès lors, le fonctionnement de l’hydrosystème deviendra étroitement dépendant de l’entretien des réseaux (faucardage et curage) et un peu plus tard des stations de relevage mises en place avec l’essor de l’industrie minière, empêchant l’inondation des galeries souterraines et de certaines zones de surface. D’autres fossés furent édifiés pendant la période minière pour collecter les eaux usées des fosses, comme la rigole de la Fosse n°8 de Dourges, ou le Fossé des Marais, drainant les fosses 7 et 7bis de Montigny-en-Gohelle.

Après 200 ans d’exploitation du charbon dans la région Nord Pas-de-Calais, le bilan n’apparaît pas toujours très positif eu égard à l’environnement, et surtout vis à vis de l’hydrosystème. Si la production minière a atteint 2,2 Gt, le tonnage produit représente un volume de terrain dont l’ordre de grandeur serait de 4 Gm3 compte tenu que les puits et les galeries ont nécessité aussi l’extraction de terres stériles (ROUSSEL I., 1994). L’extraction de ces divers matériaux a suscité l’apparition d’affaissements dans les couches géologiques profondes, se répercutant en surface sous la forme de tassement. En perturbant la topographie, ces affaissements de surface, dont la profondeur peut atteindre 25 m par rapport au niveau initial, induisent des modifications dans l’écoulement des eaux (inversion des écoulements au profit des zones affaissées, apparition de la nappe superficielle, dégradation du réseau d’assainissement). Les affaissements miniers rapprochent donc la nappe superficielle de la surface topographique, diminuant ainsi l’importance de l’infiltration déjà très réduite, contribuant ainsi, après la phase d’assèchement, à la réapparition puis à la permanence de milieux humides. L’humidité s’accroît avec l’affaissement des terres et localement, des surfaces d’eau libre apparaissent (Bois d’Epinoy, Fouquières-les-Lens).

L’artificialisation du milieu se poursuit au XXème siècle avec notamment le développement de nombreux axes de circulation (A21, A1, réseau routier, voies de chemin de fer) et une forte urbanisation qui imperméabilise en partie le milieu. L’organisation de ces voies de communication accentue la désorganisation du drainage par un cloisonnement de l’espace qui bloque l’écoulement des eaux de surface ou de subsurface.

Espace naturel en marge des activités jusqu’au VIIIème siècle, les marais deviennent, avec une pression démographique de plus en plus croissante, des espaces de production, au point de disparaître au cours du XIXème siècle. Le rouissage du lin et la tourbe laissent alors la place à une utilisation agricole et industrielle, après l’assèchement des marais. Mais la parcellisation de l’espace par les voies de communication et les affaissements miniers permettent à nouveau l’apparition de zones humides.

# La télédétection et la cartographie des zones humides

L’intérêt de la télédétection réside donc dans la cartographie des zones humides apparues au cours de ce siècle, afin d’établir un inventaire spatial et typologique, apportant ainsi des éléments dans l’analyse de cette nouvelle histoire de l’eau qui se dessine actuellement dans le bassin minier. Dans la mesure où la gestion et l’aménagement des zones humides est fonction des facteurs qui les engendrent (affaissements miniers, voies de communication ou conditions naturelles seules), la typologie et l’inventaire spatial envisagés devront être fondés sur l’étude des facteurs. Un des facteurs déterminants dans l’apparition des zones humides est la modification de la topographie par les affaissements miniers.

## Zones humides et affaissements miniers

Une simple analyse visuelle de la composition colorée standard révèle deux types de zones humides : les zones inondées et les sols humides. Le traitement des images et la combinaison des images avec des données morphométriques devrait déterminer l’origine de l’ensemble des zones humides (affaissement minier, cloisonnement par les voies de communication ou origine naturelle seule). La méthode envisagée est la suivante (figure 1) :

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Figure 1 : Organigramme de la méthodologie

pour chaque image SPOT, la méthode préconise :

- des corrections radiométriques, afin d’améliorer la qualité des images et de comparer ensuite les images entre elles,

- des corrections géométriques afin de ramener l’ensemble des données dans le même référentiel géographique

- des indices (indice de végétation (XS3-XS2)/(XS3+XS2), indice de brillance ((XS2)2 + (XS3)2)1/2 et indice de substrat XS1/XS2). Ces néocanaux permettront d’atténuer certains problèmes liés à l’homogénéisation de l’éclairement des surfaces et de renforcer les contrastes entre certains objets géographiques et notamment entre les espaces urbanisés et les sols nus.

- un seuillage afin d’isoler les sols nus. La distinction entre la signature des terrils et des surfaces en eau libre étant difficile, l’intégration du MNT devrait faciliter l’isolement des terrils par l’intermédiaire des pentes et de l’altitude.

- chaque image satellite sera mise en relation avec les zones affaissées par l’intermédiaire de leurs données brutes et des indices, déterminant ainsi les zones humides liées aux affaissements et celles liées à d’autres facteurs d’explication

## Evolution des zones humides dans le temps

L’objectif est d’analyser l’évolution des zones présentant un drainage incertain par une approche diachronique construite autour de plusieurs images numériques géocodées. Les néocanaux précédemment calculés à partir des images corrigées radiométriquement et géométriquement pourront être comparés (calcul de différence entre canaux par exemple) afin de dégager les évolutions entre les dates. Une classification des zones en évolution sera réalisée. Un des objectifs sera de voir si l’évolution radiométrique correspond à une évolution morphologique (affaissements), et par la même distinguer les zones humides étroitement dépendantes de la mise en valeur du milieu, et celles davantage liées aux conditions naturelles (variation des apports pluviométriques, pentes et substrat).