Diachronic analysis

regards

Diachronic analysis of the urban growth of the city of Parakou using the geographic information system (GIS) in North Benin

1Obognon Emile EDEA, 2Taméon Benoît DANVIDE

Abstract :


The city of Parakou, like many African cities, is undergoing major socio-spatial changes characterized by significant population growth and increasing spatial development. This spatial growth responds to the need to find housing space for the dwellers and provide them with adequate infrastructure. The objective of this article is to analyze the extension of the urban fabric of the city of Parakou between the periods 1990, 2000 and 2015 through the application of Geographic Information System (GIS) and to identify the different stages of urbanisation and the changes induced over this period of analysis. The employed method is based on socio- economic data collection, acquisition and processing of satellite imagery, namely LANDSAT ETM+1990, ETM+2000 and LANDSAT8 2015. In addition to all these data, vector data related to the administrative boundary of the study area were also used. The period from 1990 to 2015 was chosen in order to determine precisely the dynamics and processes of the city's growth over this period in a quantitative approach. This choice allows a better understanding of the coherence between the spatial growth of the city and the transport infrastructures. The diachronic analysis based on satellite imagery of 1990, 2000 and 2015 allowed to identify three levels of spatial growth of the city of Parakou. It is to be mentioned that the growth that occurred during the period from 2000 to 2015 is mainly related to the investment and public policies. These investment has also led to a more compact urban form in Parakou.
Keywords : diachronic analysis, urban fabric, growth pace, remote sensing, Parakou.

 

Introduction

Les analyses centre-périphérie dans les villes de l’intérieur sont généralement abordées dans la littérature sous le seul angle des relations de dépendance des périphéries par rapport aux centres. Ces analyses, qui trouvent leur point de départ dans les différentes théories de la localisation, reposent sur deux hypothèses fondamentales. D’une part, une conception de la ville comme un support à la localisation des activités. Cette idée est à mettre en relation avec les schémas des localisations administratives et des équipements. En effet, d’un pays à l’autre, la création des villes à répondu à une préoccupation administrative ; celui d’exercer un contrôle sur l’ensemble du territoire (J. Champaud, 1989, p. 365 ; P. Vennetier, 1990, p. 65). D’autre part, une division spatiale du travail entre les villes, considérées comm

L’étalement urbain est une thématique qui mobilise des chercheurs de plusieurs disciplines, de la géographie à l’aménagement du territoire, de l’économie à l’urbanisme, etc. La question de l’analyse de croissance urbaine apparaît donc cruciale dans les débats scientifiques (M. Tsayem Demaze, 2010, p.101). Dans la rubrique de cette thématique apparaît la croissance urbaine en Afrique. En effet, la plupart des villes africaines ont connu des taux de croissance annuels exceptionnels (de 5 à 9% pour la période de 1950 à 1990) soutenus par la forte croissance naturelle de la population et l’exode rural. Plusieurs auteurs comme : A. Dubresson et J-P. Raison (1998), J. Igué (2006) et W.K.M. Kayembe et al., (2009) s’y sont intéressés en abordant dans des contextes différents la question de croissance urbaine dans les villes africaines. Cette croissance conduit à des transformations spatiales rapides de l’espace urbain. Le Bénin, à l’instar des autres Etats africains, connait également une croissance urbaine très remarquée avec un taux d’urbanisation qui est passé de 35,7 % en 1992 à 38,9 % en 2002 avant d’atteindre 44,6 % en 2013 (Rapport National du Bénin pour Habitat III à Quito, 2016 p.7). Cet accroissement rapide observé entre la période 2002 et 2013 est dû au développement rapide de certaines communes. Selon le même rapport, le nombre de communes d’au moins 200 000 habitants est passé de 3 en 2002 (Cotonou, Abomey-Calavi et Porto Novo) à 8 en 2013 (Cotonou, Abomey-Calavi, Djougou, Porto Novo, Parakou, Banikoara, Sèmè-Podji et Tchaourou).

Ce taux d’urbanisation rapide et très élevé contraste avec la capacité actuelle des villes béninoises à offrir des possibilités d’emploi ou à répondre aux besoins des populations en matière d’accès aux services et équipements de base, dont le logement. Aujourd’hui, la ville de Parakou à l’instar des autres villes du pays est marquée par une forte croissance urbaine et périurbaine qui se caractérise par une croissance démographique importante et un développement socio-spatial en pleine progression.

Parakou est la plus grande ville du nord du Bénin et chef-lieu de la préfecture du département du Borgou. Elle est située sur la route principale traversant le Bénin du nord au sud. Elle est reliée à Cotonou par la voie goudronnée principale inter-état, la plus fréquentée d'ailleurs, et également par la ligne de chemin de fer Bénin-Niger non fonctionnelle. Parakou est limité au sud, à l’est et à l’ouest par la commune de Tchaourou et au nord par la commune de N’Dali (carte 1). Elle présente une morphologie essentiellement caractérisée par un noyau urbain, les extensions Sud, Nord et Est et les zones Ouest et Nord-ouest (Nouatin and Bachabi, 2010, p.4).

Carte 1: Situation géographique de la ville de PARAKOU

La croissance spatiale de la ville répond à la nécessité de trouver de l’espace pour loger les populations et construire des infrastructures adéquates à son développement. Elle conduit également à des transformations spatiales rapides de l’espace urbain dont l’emprise spatiale récente reste mal connue. Face à la complexité du sujet, et dans l’idée que le processus d’urbanisation peut être mieux maîtrisé dans ses aspects spatiaux en ayant recours à la technologie de l’information spatiale notamment au Système d’information géographique (SIG) et à la télédétection satellitaire. Ces technologies de l’information spatiales constituent une source de données utile étant donné l’extension considérable de la ville et l’absence de documents cartographiques actualisés.

Le présent article a pour objectif d’établir une cartographie de l’extension de la surface bâtie de la ville de Parakou et les comparer avec les années antérieures afin de localiser l’évolution de la consommation de l’espace, de mesurer la superficie et la vitesse d’urbanisation. Pour ce faire, il apparaît intéressant de recourir à l’analyse diachronique de la superficie urbaine de la ville de Parakou afin de qualifier et quantifier l’évolution du développement spatial et urbain de la ville.

1.Données et méthodes

1.1.Données et outils de travail

La ville de Parakou est localisée entre 9°17’ et 9°2’ de latitude nord et 2°35’ et 2° 37’ est. Le relief est dominé par le plateau de la pénéplaine cristalline. La ville jouit d'un climat de type tropical humide (climat Sud soudanien), lequel se caractérise par l’alternance d’une saison de pluies (Mai à Octobre) et d’une saison sèche (Novembre à Avril). A Parakou, les températures les plus basses s’observent en décembre-janvier. La précipitation moyenne annuelle est de 1200 mm tandis que la température moyenne annuelle est de 26.6 °C.

La ville se singularise sur le plan pédologique par la prédominance des sols à texture légère, d’épaisseur importante due à la faiblesse de l’érosion. En ce qui concerne la végétation, elle est constituée de la forêt claire et la savane boisée. Tous ces facteurs constituent des conditions favorables aux activités agricoles. Parakou connaît une très forte augmentation de sa population : elle a doublé en vingt ans, puisqu'elle est passée de 103 577 habitants en 1992 à149 819 en 2002 (RGPH3). Lors du recensement de 2013 (RGPH-4), la commune comptait 255 478 habitants. Par son poids démographique, près de 260 000 habitants. Cet élan ne peut être que révélateur d’accroissement de sa taille et de l’expansion spatiale de son tissu bâti.

Dans le cadre de cette étude, les images satellitaires utilisées sont des images LANDSAT. Elles sont au nombre de trois et datent respectivement de 31 décembre 1990, 10 janvier 2000 et 5 avril 2015 avec une résolution spatiale de 30 mètres. Ces images prises en de différentes dates, sont toutes corrigées géométriquement et radiométriquement, mises en projection cartographique, géo-référencées. Elles ont été utilisées pour analyser l’évolution du tissu urbain.

D’autres données ont été collectées, numérisées et si nécessaire géo-référencées pour analyser la croissance urbaine de la ville. Il s’agit des cartes anciennes permettant de replacer la croissance de Parakou dans le temps, de données de population, du relief et des axes de communication. Les outils mobilisés pour les besoins de cette étude concernent le logiciel de traitement numérique d’image « eCognition Developper » et le logiciel SIG ARCGIS 10.6 et QGIS 3.6 pour la numérisation et la création et l’édition des cartes. Le tableur Excel a été aussi utilisé pour effectuer diverses opérations mathématiques.

1.2.Approche méthodologique adoptée

Il existe plusieurs méthodes de détection des changements. Il faut entendre par détection des changements l’identification et la localisation des pixels ayant subi un changement d’une classe vers une nouvelle classe d’une période à une autre. Sur le plan thématique, la détection des changements désigne l’identification de la direction de la croissance urbaine mettant en évidence, qualitativement, la transformation entre les catégories d’occupation du sol.

Pour l’analyse de la détection des changements, la méthode de comparaison post- classification a été adoptée. Elle consiste à comparer les classifications de l’occupation du sol produites indépendamment aux différentes dates (O. E. Edea, 2018, p. 48). Le choix de cette méthode est mû par sa faible sensibilité aux différences de saison (O. E. Edea, 2018, p.33). Bien qu’elle identifie la nature du changement, la méthode de comparaison post-classification est sensible aux erreurs de classification. Pour détecter les changements, les classifications sont comparées deux à deux.

De cette comparaison, dérive la carte des changements qui permet de les localiser, ainsi que la matrice des changements qui reprend le nombre de pixels ayant changé ou non de classes entre les deux dates et permet de quantifier les changements. Des traitements similaires ont été appliqués aux trois images Landsat afin d’extraire des informations et d’élaborer des cartes nécessaires à la caractérisation des modes d’occupation du sol et à l’évaluation de l’évolution du bâti. Ces traitements comprennent : (i) l’extraction des zones d’intérêt : agglomération urbaine, communauté urbaine ; (ii) l’analyse des compositions colorées pour déterminer les types d’occupation urbaine du sol ; (iii) la classification supervisée des extraits correspondant aux zones d’intérêt ; (iv) l’extraction des statistiques d’occupation urbaine du sol ; (v) l’évaluation de l’emprise du bâti et de son évolution spatio-temporelle.

      • Segmentation par eCognition et classification de l’occupation du sol

La classification a été réalisée suivant une méthode supervisée et orientée-objet à l’aide du logiciel eCognition. Si 4 classes ont été prédéfinie lors de la classification des images (le bâti, le non bâti), seule la classe bâtie a été considérée au regard de l’objectif du présent article. En milieu urbain, la complexité de classification recherchée varie souvent en fonction de la résolution. Dans le cas de la présente étude, il est à noter que certaines classes sont difficiles à discriminer à l’aide des seules caractéristiques spectrales du fait de la résolution spatiale des images utilisée (30m). Le niveau de détails offert par des images ne permet pas de discerner un ensemble de classes d’occupation du sol plus complexe telles que les zones résidentielles, les zones commerciales, le réseau routier, les parkings, bâtiments industriels et services et les immeubles à fonction résidentielle etc. Pour surmonter ces problèmes, nous avons fait recours à la description spectrale des régions de paramètres de texture.

La démarche suivie pour la cartographie d’occupation des terres de 1990, 2000 et de 2015 repose sur deux étapes. La première consiste à la segmentation de l’image puis la deuxième à la classification. La segmentation effectuée a été paramétrée grâce aux critères de taille (fixée à 80), à l’indice de forme (ici fixé à 0.3), à l’indice de compacité (ici fixé à 0.8) et à grâce à l’indice de régularité (smoothness) privilégiant des objets aux bords plus ou moins dentelés. Chaque image ainsi segmentée a ensuite été traitée.

Après la segmentation, vient l’étape de la classification. Celle-ci consiste à attribuer à chaque segment la catégorie d’occupation du sol correspondante. Il faut souligner que l’interprétation visuelle des images après la composition colorée a permis d’identifier des types d’occupation et donc de délimiter les zones d’entrainement. La délimitation de ces zones d’entrainement fut renforcée par le réseau des données de GPS collectés sur le terrain. Une fois la classification terminée, des traitements ont été effectués pour affiner l’évaluation de la précision et valider les résultats. Enfin, la précision des classifications a été évaluée à travers l’utilisation d’une matrice de confusion. A cet effet, les résultats des classifications ont été confrontés à l’ensemble des relevés de GPS collectés sur le terrain. La superposition des classes bâties à deux dates successives permet de cartographier l’évolution du bâti alors que la matrice des changements permet de la quantifier.

Figure 1: Matrice de confusion

2.Résultats et analyse

2.1.Croissance urbaine entre 1990 et 2015

Après avoir extrait la tâche urbaine de la ville Parakou sur les images de 1990, 2000 et de 2015, trois cartes ont été réalisées par classification supervisée pour évaluer l’étalement urbain aux trois dates à l’échelle de la ville de Parakou. La carte 2 présente la cartographie de l’évolution de la tache urbaine entre 1990 et 2015.

Carte 2 : Cartographie de l’évolution de la tache urbaine entre 1990 et 2015.

La carte résultant de la comparaison des classifications d’occupation du sol de 1990, 2000 et 2015 montre que les extensions du bâti se concentrent vers le sud-est (zone 2) et vers le nord- est (zone1) de la ville de Parakou. Cette croissance de la tache urbaine s’observe aussi progressivement vers l’ouest (Zone 3). Ce processus a concerné les quartiers Zongo-Nord, Amaouignon, Guema et Ganou sur la route de Malanville et les quartiers Sinangourtou, Kpégamanakou et Banikandi sur la route de Savè. Les extensions sud et nord caractérisées par l’habitat populaire et les activités commerciales et artisanales, les extensions de l’est, abritant les équipements et infrastructures départementaux et la zone ouest et nord-ouest regroupant les grandes activités industrielles et de transport ferroviaire et aéroportuaire, ainsi que l’habitation de populations à l'extrême Ouest. Le village de Tourou et les quartiers Albarika et Tibona se sont même rejoints dans le courant de 1990 et 2000. Dans les zones 1,2 et 3, s’observe un remplissage progressif des espaces interstitiels tandis que dans les périphéries de la ville une extension se remarque.

La morphologie générale de la ville de Parakou est caractérisée par un noyau urbain constitué par les quartiers centraux et organisés autour du marché central (centre commercial et d’équipements administratifs, culturels et de loisirs). L’étalement urbain ainsi constaté se réalise sur fond de l’analyse d’une typologie de l’habitat très diversifiée qui interroge la question de la production de l’habitat.

2.2.Indicateur en valeur absolue

Les surfaces de l’ensemble de la tâche urbaine entre 1990, 2000 et 2010 montrent une différence variable entre elles. La surface urbaine totale (ensemble des surfaces bâties constituées de bâtis denses, de bâtis résidentiels, de grands bâtiments et de chantiers urbains) représentait 1026,72 ha pour la période de l’étude (Tableau 1). Entre les trois dates, les étendues bâties ont augmenté de 237 ha, soit un taux d’accroissement de 12,20% en 25 ans. L’accroissement annuel moyen entre les différentes dates calculées a permis de réaliser le tableau ci-dessous.

Tableau 1: Croissance urbaine à Parakou de 1990 à 2015

Année

Superficie

Croissance urbaine

1990

251,50

1,37

2000

285,83

3,43

2015

489,39

13,57

La figure 2 montre la courbe d’accroissement de la surface bâtie à Parakou durant la période de l’étude. L’analyse de cette figure permet de distinguer deux grandes périodes de l’accroissement urbain. La période de 1990 à 2000 où l’accroissement est lent et progressif et la période 2000 à 2015 caractérisée par un accroissement rapide du nombre de bâti.

Figure 2 : Accroissement de la surface bâtie à Parakou

Cette tendance est confirmée par la figure 3 qui présente la croissance annuelle de la ville. Celle-ci modérée au début des années 1990, s’accélère à partir des années 2000.

Figure 3 : Croissance annuelle, entre 1990 et 2015

L’observation de la croissance urbaine de la ville de Parakou se justifie par un certain nombre

de facteurs. En tant que pôle régional et chef-lieu de département, Parakou abrite l’essentiel des équipements. La ville dispose également des infrastructures d’électricité, d’eau, de téléphone, etc. pour son développement. A tous ces équipements, on peut ajouter l’implantation d’une université et l’arrivée des banques et de nombreuses entreprises commerciales et des services qui se créent chaque année.

Deux principaux facteurs induisent l’accélération de l’urbanisation de la ville de Parakou. Il s’agit des infrastructures administratives composées des services déconcentrés de l’état et des représentations sous régionales et internationales et les infrastructures commerciales comprenant les centres commerciaux, les compagnies de transports et de transit et les nombreuses boutiques de divers. Il existe bien sûr d’autres forces motrices pour l’étalement urbain. La poussée démographique de la ville qui est un facteur majeur du développement de l’habitat en milieu urbain et les aspirations à l’accession à la maison individuelle, dont les motifs en partie assurantiels s’expriment différemment selon les contextes comme le souligne

H. Yama et al., (2010, p.11). Tous ces facteurs font de la ville de Parakou, un pôle de concentration des principaux services vitaux dans la région nord du Bénin.

2.3.La vitesse de l’urbanisation

De l’analyse précédente, il ressort que le dynamisme urbain se traduit au cours de ces vingt dernières années par une urbanisation moyennement importante. Une première observation qui se dégage de la période de l’étude est que l’augmentation du bâti résidentiel traduit l’évolution des besoins en logements de la population. En référence à la période de 1990 à 2015, l’étude montre que la vitesse d’urbanisation (expansion spatiale) est estimée à 41,02 ha/an, soit environ l’équivalent de 50 ha/an.

2.4.Indice de compacité

Pour caractériser la répartition et de l’organisation du bâti sur l’espace occupée par la ville, nous avons utilisé un indice morphologique. D’après la littérature, l’indice de compacité, appelé également selon L. Benyahia et H. Dridi (2017, p.107) :

« le coefficient de forme ou de compacité permet une visualisation des surfaces compactes et étendues selon un indice de compacité calculé par le rapport entre le périmètre au carré et la surface Un coefficient de compacité faible correspond à un objet plus "compact" et inversement un coefficient de compacité fort identifie une surface étendue ».

Une valeur faible de cet indice indique donc le caractère compact de l’urbanisation tandis qu’une valeur forte montre une extension linéaire ou morcelée. Le tableau 2 présente l’évolution de l’indice de compacité de la ville de Parakou de 1990 à 2015.

Tableau 2: Évolution de l’indice de compacité de la ville de Parakou de 1990 à 2015

Année Surface du bâti (km2)

Périmètre (Km)

IC*

1990 2,52

3,06

0,54

2000 2,85

9,25

1,53

2015 4,89

3,93

1,38

IC= indice de compacité

L’analyse de ce tableau montre que la valeur de l’indice de compacité est faible pour l’année 1990 et forte pour les deux dernières années considérées. L’explication réside dans le mode d’urbanisation de l’époque où l’État avait le monopole de la construction. Elle l’établissait sur des assiettes foncières qui furent du domaine de la commune, à l’intérieur du tissu urbain, un type de densification de la ville, formant ainsi un tissu compact. C’est le noyau urbain constitué par les quartiers centraux et organisés autour du marché central (secteur commercial et d'équipements administratifs, culturels et de loisirs) ayant fait l'objet d'une opération de rénovation. Par contre, les deux dernières décennies ont été marquées par un fort indice de compacité. Ce fort indice pourrait être lié au fait qu’on assiste dès ces deux dernières décennies à la libéralisation du marché foncier qui à son tour a eu un impact sur l’évolution spatiale. Cela par l’acquisition des lots de terrains ou la construction informelle sur les terrains privés le long des axes routiers, rendant ainsi la surface, bâtit allongé. Ces constructions relèvent de l’initiation des populations en quête de logement ou un habitat individuel spacieux. Ils sont initiés également par des investisseurs, promoteurs immobiliers.

3.Discussion

Les grands défis urbains en Afrique sont la croissance urbaine, le développement économique (P. F. Yatta, 2006, p13), le développement urbain, etc. ; lesquels sont au cœur des enjeux des décennies futures. La question de croissance urbaine dans les villes africaines est d’une importance stratégique dans sa maîtrise pour le développement des Etats. Au Bénin, la configuration des villes permet d’avoir une lecture sur la structure urbaine nationale (T. B. Danvidé, 2017, p530). La croissance de la ville de Parakou obéit à des rythmes variés et de manières hétérogènes dans l’espace qu’elle occupe. Des distorsions apparaissent et aussi des différences existantes se renforcent.

L’analyse diachronique de la croissance de la ville a montré trois zones d’extension dont le rythme diffère l’une de l’autre. Il est observé que les extensions du bâti se concentrent vers le sud-est (zone 2) et vers le nord-est (zone1) de la ville. Le rythme de croissance pourrait être justifié par la non maitrise des paramètres du processus d’extension de la ville par les politiques d’aménagement du territoire appliquées. Une véritable politique de gestion urbaine doit prendre en compte l’organisation des transports urbains, la gestion foncière, en passant par la réalisation de grands travaux d’infrastructures. Un autre élément d’analyse qui pourrait permettre de mieux comprendre ce processus est à lier au caractère déterministe de la croissance et, il convient d’explorer selon le même auteur la prise en compte des coûts fonciers moins élevés et l’absence d’effets de congestion qui conduisent à l’enregistrement des taux de croissance démographiques ville.

La valeur faible de l’indice de compacité (0,54) calculé sur la période des années 1990 indique le caractère compact de l’urbanisation tandis que les valeurs fortes montrent une extension morcelée de l’espace de la ville. Le caractère compact du bâti exprime l’idée de proximité urbaine. Il augmente le contact et la possibilité d’interconnexion entre les populations. Il permet aussi d’optimiser la gestion du sol. Toutefois, des niveaux excessifs de compacité ne sont pas souhaitables. Il faut les corriger en réorganisant les espaces publics. La possibilité de calculer cet indicateur pour des secteurs ou des zones spécifiques de la ville permet une meilleure compréhension de la configuration de la ville et des différentes typologies de bâtiments.

Conclusion

Cette étude diachronique, basée sur les images satellitaires de 1990, 2000, et 2015 a permis d’atteindre l’objectif fixé. Elle a permis la superposition de documents « multidates » afin de reconstituer la dynamique spatiale de la ville de Parakou. Les problèmes d’insuffisance et d’obtention des données géographiques peuvent être dépassés avec l’apport de la télédétection spatiale qui rend les jeux de données cohérentes spatialement ce qui nous a facilité les comparaisons diachroniques. Nous avons extrait la limite de la tache urbaine sur toutes les images disponibles afin de saisir très rapidement son évolution depuis 1990. Au final, nous avons mesuré et suivi l’extension spatiale, saisie le rythme moyen d’accroissement grâce au calcul précis de la superficie.

Durant la première période allant de 1990 aux années 2000 l’urbanisation est le résultat presque exclusif de l’investissement et des politiques publiques, attribuant à la ville une forme plus au moins compacte. La fin des années 2000 marque une période de transition qui va aboutir à une nouvelle politique économique orientée vers l’économie de marché à partir des années 2015. Le secteur public cède progressivement la place au secteur privé attribuant à la ville une forme plutôt allongée.

Il est vrai qu’aujourd’hui la croissance urbaine de Parakou se traduit par un éclatement de la ville et un étalement spatial, le long des axes routiers guidés par la disponibilité foncière. La vitesse de croissance a été estimée à 41,30 ha/an. Il se dégage de cette contribution que la télédétection satellitaire permet de cartographier et de mettre en évidence l’étalement urbain, tant en ce qui concerne l’étendue et la configuration spatiale de la ville. Les cartes produites permettront à mieux analyser l’étalement urbain aussi bien au niveau de l’agglomération urbaine qu’aux niveaux périphériques. Elles permettront également de comprendre les mécanismes et les processus de l’étalement urbain.

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Auteur(s)


1Université d’Abomey-Calavi, edeaemile72@gmail.com

2,Ecole Africaine des Métiers de l’Architecture et de l’Urbanisme (EAMAU),bendanvide@gmail.com

Droit d'auteur


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